直流电网研究：高性能电子断路器的基础 - 安防知识网

全新断路器能够尽可能快速安全地接通直流电，并能在紧急情况下尽快断电。它们能更高效地将来自可再生能源的电力并入电网和储能装置，并提高电网稳定性。

　　德国一支科研团队正在探索一种运用直流电（DC），将电网和电气装置能耗降低一半以上的技术。相比如今使用的交流电（AC）而言，直流电可降低功率损耗。来自企业界与学术界的五家项目合作伙伴研究了以半导体为基础的完全电子化断路器，这种断路器可用于未来的直流电网和应用装置。这样的断路器将支持在如今使用交流电的任何应用中使用直流电。

　　全新断路器能够尽可能快速安全地接通直流电，并能在紧急情况下尽快断电。它们能更高效地将来自可再生能源的电力并入电网和储能装置，并提高电网稳定性。利用直流电，还可以打造结构更紧凑的电气装置。来自英飞凌科技股份公司的科研团队负责人与空客、E-T-A Elektrotechnische Apparate股份有限公司、西门子股份公司和不来梅大学电气驱动电力电子设备学院（IALB）一起合作，致力于断路器的研发工作。欧洲电力电子中心（ECPE）提供进一步支持。ECPE总部位于德国纽伦堡。

　　研究人员表示，以往，由于缺少经济、高效的断路器技术，不可能将支持电力驱动交通的配电网和电路板网换转为直流电。如今可用的仅有的机电断路器在切换直流电流和电压时会有电弧放电的风险。此外，它们反应迟缓、沉重、笨拙且昂贵。

这个伙伴计划名为NEST-DC，是“支持可再生能源和车载电力网络的创新电子直流断路器” 的德语缩写。研究合作伙伴在项目期间投入大约450万欧元。该项目于2013年10月启动，持续三年时间。德国政府设定的目标是借助创新电力电子产品提高用电效率。德国联邦教育及研究部（BMBF）在ICT 2020框架计划下，围绕“电力电子产品助力提高能源效率”这一主题开展的为多学科研究与开发提供资金。NEST-DC获得了来自BMBF的大约210万欧元的资金支持。

　　目前，项目合作伙伴正在探索诸如过电流阻塞场效应晶体管（OCB-FET）等创新型半导体元件。新型半导体元件和新的开关拓扑都使用全新设计结构和连接技术，并进行测试。科研团队针对该项目而设计的示范产品，涉及航空机载电网、电动交通和光伏领域并支持直流配电网。

　　在这个名为NEST-DC合作伙伴的科研任务中，IALB负责用于OCB-FET的新型半导体结构的研究和模拟，对新开发的断路器进行静态和动态测量，并测试热性能和破坏极限。空客负责明确航空业的要求，并开发出与NEST-DC合作伙伴一起实现和证明的解决方案。

西门子专注于研究断路器的结构和连接技术。E-T-A Elektrotechnische Apparate明确工业应用的要求，并与合作伙伴一道验证支持电压等级高达1500 V的断路器。英飞凌贡献了功率半导体专业知识，并围绕用于OCB-FET的功率半导体开展研究。