风电机组变流器国产替代

需求的背景和应用场景

在当前全球能源转型的大背景下，风能作为清洁、可再生的能源形式，其重要性日益凸显。风电机组作为风能利用的核心设备，其性能与效率直接关系到风能发电的成本与效益。变流器作为风电机组中的关键部件，负责将风机产生的变频电能转换为电网可接受的定频电能，对风机的稳定运行及能效提升至关重要。然而，当前风电机组变流器市场中的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块，70%的份额被英飞凌、ABB等国际巨头所占据，这些进口模块不仅价格昂贵，而且在国家化进程中，由于供应链安全、技术自主可控等考量，对国产IGBT的需求愈发迫切。国产IGBT在设计制造、模块封装、封装测试等方面与国际先进水平存在明显差距，这直接制约了我国风电产业的自主可控发展和成本降低。因此，本技术需求旨在寻求相关技术解决方案，以突破国产IGBT的技术瓶颈，实现风电机组变流器的国产替代，降低生产成本，增强我国风电产业的国际竞争力。

要解决的关键技术问题

1. 设计制造优化：针对国产IGBT在设计上的不足，需研发更高效、更可靠的IGBT设计技术，包括芯片结构设计、材料选择、制造工艺优化等，以提升IGBT的性能指标（如导通电阻、开关速度、耐压能力等）。
2. 模块封装技术：研究先进的IGBT模块封装技术，包括封装材料的选择、封装结构的优化、散热设计等，以提高模块的可靠性、降低热阻，确保IGBT在高功率、高频率工作环境下的长期稳定运行。
3. 封装测试技术：建立完善的IGBT模块封装测试体系，包括电气性能测试、热性能测试、可靠性测试等，确保国产IGBT模块能够满足风电机组变流器的严苛应用要求，同时提高测试效率和准确性，降低测试成本。
4. 国产替代方案整合：结合风电机组变流器的实际应用需求，设计并验证基于国产IGBT的变流器整体解决方案，包括电路设计、控制策略优化、系统集成等，确保国产替代方案在性能、成本、可靠性等方面达到或超越国际同类产品水平。

效果要求

1. 成本降低：通过国产IGBT的研发与应用，显著降低风电机组变流器的生产成本，提高风电项目的经济性，促进风电产业的规模化发展。
2. 性能提升：国产IGBT模块在性能上需达到或超越国际同类产品，特别是在导通电阻、开关速度、耐压能力、热稳定性等关键指标上，确保风电机组变流器的高效、稳定运行。
3. 自主可控：实现IGBT技术的自主可控，减少对外国技术的依赖，提升我国风电产业的技术安全水平和国际竞争力。
4. 产业化生产：技术成果需具备产业化生产的能力，能够快速、高效地转化为实际产品，满足风电市场的需求，推动国产风电机组变流器产业的升级换代。
5. 创新性：在技术研发过程中，鼓励创新，探索新的材料、工艺、设计方法等，为风电产业的发展注入新的活力，提升我国在全球风电技术领域的领先地位。