清洁低碳供暖需要电力电子

英国政府最近公布的热力与建筑战略的目标是到2028年安装60万台热泵。为了实现这一目标，政府从2022年4月开始提供5000英镑(6636美元)的赠款，以鼓励房主安装更高效、低碳的供暖系统，比如热泵。这些拨款旨在将热泵的成本提高到与传统燃气锅炉供暖相同的水平，并将通过一项新的4.5亿英镑(5.79亿美元)，为期3年的锅炉升级计划提供。

根据英国可再生能源中心的数据，安装一个典型的热泵的成本从8000英镑(10600美元)到14000英镑(18580美元)不等，5000英镑的拨款是非常可观的。与燃气锅炉相比，热泵可以节省高达52%的运行成本，减少了新热泵安装的投资回收期(也是根据英国可再生能源中心的数据)。建筑供暖是英国碳排放的最大来源之一，占总排放量的21%。低碳供暖解决方案有望成为英国在2050年实现净零碳排放承诺的关键。

当用于建筑物供暖时，热泵比简单的电阻加热器节能得多，并且热泵比燃烧化石燃料(如天然气)的系统碳足迹更小。热泵的有效性源于这样一个事实，即传递给定热量所需的功远远小于传递的热量。有了更高效的电力电子设备，传递一定量热量所需的功可以进一步减少，从而提高热泵的效率，使它们更加环保，碳密集度更低。

低碳和高效的加热系统，如热泵，预计不会更贵，可能很快就会比燃气锅炉更便宜购买和运行。新计划的目标之一是在三年内(到2025年)将热泵的成本降低四分之一到一半。技术和设计的改进以及伴随市场扩张的更高产量预计将成为降低热泵成本的主要驱动力。

热泵依靠永磁(PM)或无刷直流(BLDC)电机来驱动压缩机和冷凝器风扇。这些马达需要电子驱动系统。驱动电机的电力电子设备的改进将有助于降低热泵的成本。拥有一个高效和具有成本效益的电机驱动设计将是在迅速扩大的热泵市场取得成功的必要条件，但这还不够。最初的目标设定为3年的最后期限，使得上市时间至少和一个伟大的设计一样重要。缩短几周的设计周期可以在市场份额方面产生很大的差异。

使用集成电源模块可以帮助缩短开发时间，减少零件数量。但是热泵电机驱动系统还包括传感器和软件。为了最大限度地减少零件数量，缩短上市时间，集成电机驱动ic可直接与各种传感器连接，并与软件捆绑以实现恒速和恒转矩操作，并满足所有必要的国际安全和性能标准，包括IEC 60335和60730。

政府致力于与业界合作，帮助实现到2030年热泵购买和运行成本与化石燃料锅炉相同的目标，随着市场的扩大和技术的进步，预计到2025年将大幅降低成本。这将支持政府的新目标，即到2035年，英国家庭安装的所有供暖系统都将使用低碳技术，如热泵。

结论

通过热力与建筑战略，英国政府已经制定了计划，鼓励人们安装热泵等清洁低碳供暖系统，并鼓励热泵制造商迅速开发效率更高、成本降低50%的创新设计。先进的、高度集成的电机驱动集成电路将成为一项使能技术。如果成功，该战略将导致超过50万台热泵的安装，大大减少英国对不稳定的全球能源价格的影响和对化石燃料的依赖，并在2035年之前支持多达24万个就业岗位。Power integration提供了许多解决这些问题的参考设计，包括:

• rdr - 851其中描述了一个50 W三相逆变器，用于风扇的无刷直流电机，使用BridgeSwitch BRD1260C IC;
• rdr - 852， 200 W三相逆变器，用于高压无刷直流电机驱动，使用BridgeSwitch BRD1263C IC和Power Integration的LinkSwitch-TN2 LNK3204D进行FOC操作;
• rdr - 853，高热性能300w三相逆变器，用于高压无刷直流电机驱动，使用BridgeSwitch BRD1265C IC，以及Power Integration的LinkSwitch-TN2 LNK3204D在FOC操作中

参考文献

英国可再生能源中心，https://www.renewableenergyhub.co.uk/main/heat-pumps-information/air-source-heat-pump-cost/

英国政府计划降低清洁供暖的成本，https://www.gov.uk/government/news/plan-to-drive-down-the-cost-of-clean-heat