來說,電力行業(yè)一直都在半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展中扮演著相當(dāng)重要的推動作用。自1957年第一個晶閘管問世以來,大功率的模擬電力電子器件已經(jīng)走過了近50年的發(fā)展歷程,可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力晶體管(GTR)、MOS可控晶閘管(MCT)、電力MOSFET以及絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)等電力電子器件的相繼出現(xiàn)不斷推動著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。而近年來新出現(xiàn)的高頻化、模塊化以及智能化趨勢更是在制造工藝和物理結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新上令半導(dǎo)體行業(yè)受益匪淺。
不過,隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展,應(yīng)用于電力系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件已經(jīng)不再局限于上述模擬器件。由于在發(fā)電、輸電、配電以及用電端對相關(guān)數(shù)據(jù)進行采樣和測量,這為A/D轉(zhuǎn)換器和MCU創(chuàng)造了大量進入電力系統(tǒng)的機會。隨著技術(shù)日新月異的發(fā)展以及相關(guān)成本的不斷降低,工程師們又開始把關(guān)注的目光轉(zhuǎn)移到DSP技術(shù)身上。DSP的作用當(dāng)然不止數(shù)據(jù)采樣和測量這樣簡單,它還能夠被應(yīng)用于在逆變電源的全數(shù)字控制。研究人員利用它來生成SVPWM波作為信號源來替代原電路信號源,以改善逆變電源的輸出性能及提高逆變電源的可靠性。此外,在新興的電力線載波應(yīng)用中,也可以看到這一技術(shù)的身影。
圖題:南瑞繼保將對信號處理技術(shù)提出需求、反饋,ADI將據(jù)此設(shè)計出符合電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的芯片
盡管從絕對數(shù)量上來講,電力行業(yè)對半導(dǎo)體行業(yè)的影響和推動作用還不如消費電子那樣深遠。然而相對后者來說,這又是一個絕對穩(wěn)定的利基市場。在大功率模擬器件方面,依然是ABB等傳統(tǒng)巨頭的天下,不過AD轉(zhuǎn)換器、運算放大器以及和DSP技術(shù)等方面,包括TI和ADI在內(nèi)的國際半導(dǎo)體巨頭都看到了機會,并早已在這一領(lǐng)域有所斬獲?，F(xiàn)在,這些廠商又將眼光投向了高速發(fā)展的中國市場,試圖通過同本地廠商的合作來取得市場的領(lǐng)先地位。
已經(jīng)在中國電表市場占盡先機的ADI正在加快其深入中國電力市場的步伐。不久前這家公司宣布,同南瑞繼保電氣有限公司合作共同成立其在華首家工業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)合實驗室,以加強模擬和數(shù)字信號處理技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用研究,進一步擴大這家公司在中國電力行業(yè)的影響力:南瑞繼保將從電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的角度出發(fā),對信號處理技術(shù)提出需求、反饋,而ADI將據(jù)此設(shè)計出符合電力系統(tǒng)自動化應(yīng)用的芯片。作為中國電力二次設(shè)備中的龍頭企業(yè),南瑞繼保在中國電力系統(tǒng)行業(yè)擁有著舉足輕重的市場地位。依托中國工程院院士沈國榮的工頻變化量保護原理理論,這家公司已經(jīng)成為中國電力系統(tǒng)電網(wǎng)保護的主要供應(yīng)商。
ADI大中國區(qū)工業(yè)及醫(yī)療產(chǎn)品部資深業(yè)務(wù)經(jīng)理Colin Duggan表示,通過與南瑞的合作,ADI可以獲得兩點好處。“首先是將現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)盡早傳遞到南瑞繼保,為ADI進行技術(shù)儲備。其次,雙方的合作還有利于我們就產(chǎn)品定義進行深入的討論、并使這樣的討論定期化、定性化?！盋olin Duggan說。
然而,與南瑞繼保成立聯(lián)合實驗室并不是ADI第一次進行這樣的嘗試。由于中國通訊行業(yè)的巨大發(fā)展,隨著本土企業(yè)在國際市場上的影響力與日俱增,這家公司早已同中興通訊和華為等企業(yè)成立了聯(lián)合實驗室。其目的是為了更好的了解中國客戶與市場的需求。
“中國電力系統(tǒng)自動化半導(dǎo)體市場在過去的數(shù)年中發(fā)生了巨大的變化,很多產(chǎn)品正在日益成為窄域應(yīng)用。客戶究竟需要什么樣的產(chǎn)品已經(jīng)成為困擾電力半導(dǎo)體供應(yīng)商的一個主要問題。”在實驗室開幕當(dāng)天舉行的會議上,ADI公司大中華區(qū)總裁鄭永暉表示,“事實上,客戶對這些窄域市場的需求比我們了解的更多。成立聯(lián)合實驗室的原因就在于此。通過合作,我們能夠更好的了解市場需求,并從而推出滿足市場需要的半導(dǎo)體產(chǎn)品?！彼M一步指出,“ADI和南瑞在各自行業(yè)里均為領(lǐng)先者。此次強強合作將有助于為中國的電力自動化提供更加完善、更高性價比的系統(tǒng)解決方案。”
DSP vs. FPGA,互補性大于競爭性
DSP并不是唯一一個試圖在電力行業(yè)取得成功的半導(dǎo)體技術(shù)。對這個市場虎視眈眈的還包括Xilinx和Altera在內(nèi)的FPGA供應(yīng)商。今天,研究人員已經(jīng)在嘗試采用FPGA進行電力系統(tǒng)諧波分析了,此外還有基于FPGA的電力線載波調(diào)制方案。不過無論ADI還是南瑞繼保,都認為在電力系統(tǒng)應(yīng)用中上述兩種技術(shù)的互補性大于競爭性。
“電力系統(tǒng)設(shè)備主要分為三大類。一類是集成類設(shè)備,一類是嵌入式類設(shè)備?！盋olin Duggan表示,“后者中有80%都會用到運放、AD轉(zhuǎn)換器、DSP這樣的器件。此外,由于專用的通訊設(shè)備中也采用了大量的此類器件,粗略估計有近90%的應(yīng)用都會用到這些芯片?！?/p>
ADI分銷商世健系統(tǒng)的相關(guān)人員也出席了聯(lián)合實驗室的開幕式。該公司現(xiàn)場應(yīng)用部副總裁Samuel Ge表示,正是在世健的努力下,ADI和南瑞才有了成立聯(lián)合實驗室的想法。談到DSP同F(xiàn)PGA的競爭,他表示:“在數(shù)據(jù)處理中DSP有著不可替代的作用,但當(dāng)系統(tǒng)有一定的可編程方面的需求時,FPGA則是很好的補充。事實上,這兩類器件的互補性要大于競爭性?！?/p>
ADI通用數(shù)字信號處理部工業(yè)與儀表產(chǎn)品線經(jīng)理Colin Duggan和南瑞繼保研發(fā)中心主任李九虎都對Samuel Ge的上述言論表示贊同。“ADI的CEO也是Xilinx董事會中的一員,這足以說明DSP同F(xiàn)PGA之間的互補關(guān)系。”Duggan說。而李九虎也指出,由于電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并不穩(wěn)定,經(jīng)常處于頻繁的變化之中,因此在數(shù)據(jù)處理方面,DSP是首屈一指的選擇?！安贿^隨著接口數(shù)量的不斷上升,許多內(nèi)部特殊的需求卻需要FPGA來實現(xiàn)?！彼硎?“究其原因,還是因為DSP的接口還比較通用、無法滿足這些特殊需求的緣故?！?/p>
作者:王彥
