安川环境能源中心 / 斯维奇于10月11日，星期二，获得挪威 Elektronikknett网站 的特别报道，以下为文章的中文翻译。 原版挪威语链接在此: https://www.elektronikknett.no/fra-elektronikk-kraftelektronikk-skip-og-offshore/styrer-megawatt-anlegg-pa-skip/3156332
位于特隆赫姆的 安川环境能源中心 / 斯维奇的研发部门配备了完善的实验室和测试设施。 在这张照片中，William Gullvik 和 Terje Rogne 展示了安川环境能源中心开发的新一代直流配电环网DC-Hub，从电路板到机柜。
新一代斯维奇DC-Hub 更加紧凑，并且在模块底部包括一个水连接（用于冷却），这消除了安装和操作过程中水溢出的风险。 DC-Hub 由几个不同的组件组成，可以更有效地管理船上电力的使用和生产。
在特隆赫姆的斯维奇，为船舶推进开发了强大的变频器和电机控制——全部由 FPGA 和微控制器控制。
自 2016 年收购瓦锡兰的传动系统部门以来，位于特隆赫姆的安川环境能源中心 / 斯维奇的变频器研发部门一直保持着其在船舶变频器和其他电气组件领域的领导地位。
电力电子
主要产品研发在我们这里进行，基于电力电子、FPGA、微控制器和固件开发”，研发经理 William Gullvik 说。 “传统上，我们为船舶的推进制造变频器和电机控制。 我们通过添加所谓的主动前端 (AFE) 等方式逐渐扩大了我们可以提供的产品范围，它可用于将制动能量重新引入系统，而不是通过传统制动电阻器来消耗能量 。 相应地，在船上使用大型电池组变得更加有趣，这导致了新的配电解决方案，”他强调。
电池作为电网的一部分
“电池已成为船舶的重要支持功能，”电力电子总工程师 Terje Rogne 以”北海巨人“号为例说道。“如果发动机停止，我们可以快速切换到变频器或电池系统的电源， 从而维护电网。这种方法有很大的好处，特别是在低负载下，因为这可以减少柴油发动机中的污染和烟灰，”Rogne 指出。
分布式直流环网
安川环境能源中心 / 斯维奇的一个成功产品是 DC-Hub，这是一个确保直流电源本地分配的系统，而不是传统的具有分散整流器、变压器等的三相交流网络，后者往往体积庞大且价格昂贵。 DC-Hub 由几个组件组成：电机/发电机逆变器 (MI/GI)、用于电网连接的有源前端 (AFE)、将多个 DC-Hub 连接在一起的斯维奇EBL，以及 DC/DC 斩波器将直流电源（例如电池）连接到系统。
更加智能
DC-Hub 的一个优点是它有一个公共直流连接或链路，所有设备，例如多个逆变器和整流器都可以连接到该连接。 这将简化电力系统并提供更高的效率，”Rogne 说。 该公司刚刚推出了该系统的新版本和更新版本，改进了设计和性能。 “斯维奇 DC-Hub 是世界上最智能的技术，用于分配数兆瓦的直流电，”Gullvik 相信，他强调了两个基于半导体的“革命性”构建块：EBL和斯维奇电子直流断路器 ( EDCB），确保在全功率下非常快速的保护和操作，以避免停电。
快如闪电的切换
如果发生故障，例如其中一个 DC-Hub 发生短路，EBL 会确保在几微秒内将其切断，同时保证其余 DC-Hub 继续运行。 “这种基于半导体的电子保险丝速度非常快，比传统保险丝快大约 100 倍，”Gullvik 指出。
同时，该技术使将多个不同系统安全地连接在一起成为可能，例如，将能量传入和传出电池。 根据 Rogne 的说法，这也可以在操作过程中进行动态控制。 电池的短路电流通常为 150 kA 或更高，但功率半导体会在电流达到 10 kA 之前切断短路。
实时监控
系统中内置了广泛的监控和诊断功能，因此陆地上的服务运营商可以通过卫星链路查看和访问海上的船只。 “人们越来越希望在线访问船舶。 然而，它确实需要更加关注安全性，我们已经做了很多工作，至少在与将要引入的新要求相关的方面，”Rogne 评论道。
自己开发的电气元件
现场可编程门阵列（FPGA）是自主开发电路板的核心部件，例如用于监视和控制绝缘栅双极晶体管（IGBT）的栅极驱动器。 测量电流和电压以对 IGBT 的栅极进行有源调节。 通过光学串行链路收集测量结果以执行过滤和信号处理，然后将结果发送回软件进行分析和控制。
模块之间的通信通过光纤进行，以提高抗噪性和安全性。 栅极驱动器上还安装了数字示波器，可以在操作期间远程调动进行测试和测量。
IGBT 与碳化硅的比较
IGBT 仍然是电力电子产品的核心组件，但也出现了是否是时候改用碳化硅 (SiC) 半导体的问题。 答案可能接近于“还没有”。
未来发展
从工业角度来看，碳化硅正变得越来越有趣，因为元器件尺寸合适或具有足够高的绝缘水平。 在适当的环境下，它们可以提供比传统 IGBT 更高的效果和更小的尺寸，”Rogne 说，他表示开发部门已经开始开展试验项目。 “SiC 的使用将很快全面展开，但最初将是寻找特殊应用的问题。 与此同时，硅基 IGBT 仍然具有很大的体积成本比优势，”他强调说。
