交流电子负载的发展过程及展望
直流电子负载仪
直流电子负载仪
简介
直流电子负载仪（DC Electronic Load）是一种用于模拟电子负载的仪器，在电
源电路测试、充电器测试、锂电池测试等领域都有广泛的应用。它可以通过调节负载电流、电压和功率等参数来模拟各种实际负载条件，以验证电源电路的性能。
原理
直流电子负载仪的基本原理是利用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）来控制电路的电流、电压和功率等参数。在负载电路中，电子负载仪相当于一个可编程、可调节的电阻负载，它可以帮助测试人员模拟各种实际负载条件。
特点
直流电子负载仪具有以下特点：
1.高精度：直流电子负载仪的电流精度一般可以达到0.01%或更高，
电压精度可以达到0.1%或更高；
2.大功率：直流电子负载仪的功率一般可以达到几千瓦甚至数十千瓦；
3.多种负载模式：可以模拟恒流、恒压、恒功率、恒阻等多种负载模
式；
4.可编程、可调节：可以通过编程方式设置电流、电压、功率等参数，
并可以动态调节；
5.多种保护功能：具有过温、过流、过压、短路等多种保护功能，确
保测试过程的安全和稳定。
应用
直流电子负载仪在以下领域有着广泛的应用：
1.电源电路测试：通过模拟实际负载条件，测试电源电路的性能，包
括输出电压、电流、效率、峰值因数等；
2.充电器测试：模拟各种充电条件，测试充电器的性能，包括充电电
流、充电时间、电池状态等；
3.电池测试：模拟各种放电条件，测试电池的性能，包括剩余容量、
内阻、放电时间等；
4.LED驱动器测试：测试LED驱动器的性能，包括输出电流、输出电
压、效率、调光性能等；
5.太阳能电池板测试：测试太阳能电池板的性能，包括输出电压、输
电力电子技术的发展与应用
电力电子技术的发展与应用
一、电力电子技术的发展概述
电力电子技术是一种学科交叉的综合性技术，它的发展和应用
有着广泛的领域和深远的影响。作为目前工业和生活中必不可少
的电能变换技术之一，电力电子技术已经成为了电力及相关领域
中的重要研究方向。
二、电力电子技术的分类
按功能划分，主要有电能变换器、电能调节器、电力调控器、
电力系统保护器等。
1. 电能变换器：将交流电源或者直流电源转换成其他形式的交、直流电源。
2. 电能调节器：通过调节电源电压、电流等参数，实现电力负
载的调节。
3. 电力调控器：通过调节电力负载，使得系统性能得到最优化
的调节器。
4. 电力系统保护器：通过各种防护手段，保护电力系统的安全运行。
三、电力电子技术的应用领域
随着技术的不断变化和进步，电力电子技术不仅应用于传统的电力领域，而且渗透到了新兴的领域，如新能源、轨道交通、航空航天等。下面列举几个重要的应用领域。
1. 电力变换：通过电像变换器将交流电源或直流电源变换为符合实际需要的形式，如医疗领域、电焊、电炉、电动机等等。
2. 电力调节：通过电力整流装置将交流电源转换成直流电源，再通过直流调节器控制输出直流电源的大小和电压，实现电力负载的调整，如电动车、风电、太阳能电池板等。
3. 电力保护：通过各种保护手段，为电力系统进行保护，如地震保护、电源重合保护、电源短路保护、限流保护等手段。
四、电力电子技术的未来发展方向
随着社会的不断发展和变化，电力电子技术也在迎合着这些变化，不断地进行着改善和创新。
1. 碳中和：在全球的气候变化问题中，电力电子技术具有非常重要的作用。可以通过电力电子技术设计出碳中和的解决方案，以减少碳排放。
电力电子技术的应用研究及发展趋势
电力电子技术的应用研究及发展趋势
电力电子技术是一种应用极广的技术，它涉及到包括电力系统、工业、交通、
家电等领域的许多方面。随着社会经济的发展和科技不断进步，电力电子技术的应用越发普遍，其应用领域也在不断扩大。在这篇文章中，我将从电力电子技术的分类、应用研究和未来发展三个方面来谈谈电力电子技术的应用研究及发展趋势。一、电力电子技术的分类
电力电子技术根据其不同的功率等级、用途和原理等因素，可以分为多种不同
的类别。其中比较常见的主要有以下几种：
1、直流-直流变换器
直流-直流变换器可以将直流电压转换、升压或降压，常见的应用有开关电源、电动机驱动系统等。直流-直流变换器具有简单的控制、高效率和稳定性，目前在
交通、能源、石化、冶金等领域中得到了广泛的应用。
2、交流-直流变流器
交流-直流变流器可以将交流电转换为直流电供电使用，常见的应用有风力发电、光伏发电等。这种变换器具有高效、可靠和可控的特点，是现代电力系统中最重要的组成部分之一。
3、交流-交流变换器
交流-交流变换器可以改变交流电的频率和电压等参数，常见的应用有电动机
驱动系统、变频空调、UPS等。交流-交流变换器在工业、家电等领域中应用广泛，目前已经成为了工业发展的关键技术之一。
二、电力电子技术的应用研究
随着电力电子技术的不断发展和进步，其应用领域也在不断拓展。在应用研究
方面，电力电子技术主要有以下几个方向：
1、高电压高功率应用
随着电力系统的发展和能源消费增长，电力电子技术在高电压高功率领域的应
用范围也在不断扩大。高电压高功率应用主要包括超高压输电、逆变器、脉冲电源、高压直流输电等。电力电子技术在这些领域中的应用，可以提高电力系统的可靠性、效率和稳定性，同时也可以改善电力系统的质量和环境问题。
电子元器件的发展历程及未来趋势【精选】
电子元器件的发展历程及未来趋势
每种事物都有其自身的发展历史和发展规律，电子元器件也不例外，它历经了经典电子元器件、小型化电子元器件、一般微电子元器件、智能微电子元器件时代，未来正在迈向量子电子元器件时代。
电子元器件的发展离不开电子信息技术和整机的发展，二者是相互促进，相互牵制的关系。
微电子元器件包括集成电路、混合集成电路、片式和扁平式元件和机电组件、片式半导体分立器件等。微电子指采用微细工艺的集成电路，随集成电路集成度和复杂度的大幅度提高、线宽越来越细和采用铜导线，其基频和处理速度也大幅度提高，在电子线路中其周边的其他元器件必然要有相应速率的处理速度，才能完成所承担的功能。因此，需要通过整个设备及系统来分析元器件的发展。
表1电子元器件的发展阶段及特点
上述电子元器件的发展阶段的划分是2001年提出来的，但近年来电子技术和电子产业的发展很快，新技术，新产品不断涌现，尤其是智能化产品和系统越来越普及，智能化已经到来，同时，量子技术有了突破，信息技术有可能进入“量子化时代”。
智能化已经到来观察一下我们周围，可以发现，智能化家用电子及电器，如智能电视机、电灶具、电热水器等；智能化终端如手机、手表式终端等，智能化汽车电子及智能化公交系统等，其发展的总趋势是以智能化为核心的信息化，系统化和网络化。
这些变化也可以从智能化设备和系统框图构成来分析对电子元器件的新要求：
1）指挥控制系统--嵌入式处理器芯片，高速，大容量的集成电路，计算芯片已经渗入到各种系统和产品中。整机采用双核、四核，八核以至更多的芯片并行，以加速运算速率的智能化处理。
电力电子技术发展趋势分析
电力电子技术发展趋势分析
电力电子技术是一门涉及电气工程、电子工程和控制工程等多个领域的交叉学科。随着科技的快速发展，电力电子技术也在不断地发展和升级。本文从硬件发展、软件发展以及应用发展三个方面来分析当前电力电子技术的发展趋势。
一、硬件发展趋势
1.小型化
在电力电子领域，小型化其实并不是一个新概念。然而，随着电子元件的尺寸越来越小，电力电子设备也朝着小型化的方向不断发展。小型化不仅能够使设备更加轻便，便于携带，也能节省空间，更容易安装和维护。
2.集成化
集成电路技术的发展使得电力电子设备能够更好地完成各种电气功能。随着芯片设计能力和制造水平的不断提高，电力电子集成电路在功率密度和效率方面的表现也在不断提升。
3.高性能
随着人们对设备性能的要求越来越高，对电力电子设备的要求也越来越高。高性能的电力电子设备能够在各个方面都表现得更
加优异，例如响应速度快、精度高、可靠性强等一系列指标都能够得到更好地满足。
二、软件发展趋势
1.智能化
在越来越复杂的电力电子设备中，软件系统的智能化越来越受到人们的关注。智能化软件系统能够自动适应不同的工作环境，简化操作流程，提高设备使用效率。
2.可编程化
软件编程技术在电力电子领域的应用也越来越广泛。可编程化的电力电子设备不仅能够灵活地满足不同的任务需要，而且能够随时根据工作环境的变化自动调整。
三、应用发展趋势
1.新能源电力电子技术
随着新能源技术的不断发展和应用，新能源电力电子技术也得到不断升级和完善。新能源电力电子技术可以更好地满足新能源发电和储能系统的需求。
2.绿色电力电子技术
电力电子技术及其发展趋势
电力电子技术及其发展趋势近年来，电力电子技术在能源领域发挥着越来越重要的作用。它是一门研究关于电能的控制、调节以及转换的学科，广泛应用于电力传输、电力变流与变频、能源储存等领域。本文将介绍电力电子技术的基本原理和常见应用，并展望其未来的发展趋势。
一、电力电子技术的基本原理
1.1 电力电子器件
电力电子器件是电力电子技术的重要基础，它被用于控制和调节电能流动。常见的电力电子器件包括二极管、晶体管、场效应管、开关管等。这些器件通过开关操作，可以实现对电能的高效控制和转换，使得电能能够适应不同的工作状态和负载需求。
1.2 开关电源技术
开关电源技术是电力电子技术中的一个重要方向，它能够将交流电能转换为直流电能，并通过开关器件进行高效控制。开关电源具有体积小、效率高、功率密度大等特点，广泛应用于各个领域，如军事、通信、工业等。而且，开关电源还可以实现电能的变压、变频和变流等功能，满足各种复杂的电能需求。
1.3 电力电子控制技术
电力电子控制技术是电力电子技术的核心内容，它通过对电力电子器件和开关电源的控制，实现对电能的精确调节和控制。电力电子控
制技术可以使电能的传输和转换更加高效、可靠，同时也可以提高电
能的质量和稳定性，确保电能系统的安全运行。
二、电力电子技术的应用领域
2.1 电力传输
电力传输是电力电子技术的主要应用领域之一。在长距离电力传输中，电力电子技术可以实现输电线路的无功补偿、无功控制、降低线
路损耗等功能，提高电力传输效率。而在直流输电领域，电力电子技
术可以实现高功率的直流变换和逆变，实现长距离、大容量的电能传输。
现代电力电子技术的发展、现状与未来展望综述
课程报告
现代电力电子技术的发展、现状与未
来展望综述
学院：电气工程学院
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0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。
1 电力电子技术的发展［1］
电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
1.1半控型器件（第一代电力电子器件）
上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。
电力电子器件的发展、现状和展望
沟槽结构IGBT是高耐压大电流IGBT 器件通常采用的结构， 它避免了模块内部大量的电极引线，减小了引线电感，提高 了可靠性。 从IGBT 的发展过程可以看出：在结构上，器件将复合型、 模块化；在性能上，器件的容量和工作频率将不断提高，通 态压降不断降低。未来电力半导体器件将主要从理论、结构 和工艺等方面进行创新，最终实现电压、电流和开关频率三 大参数的日益提高。 3.2基于新型材料的电力电子器件 以上所述各种电力电子器件一般都是由硅（Si)半导体材料制 成的。此外，近年来还出现了一些性能优良的新型化合物半 导体材料，如砷化镓（GaAs)碳化硅（SiC)）、磷化铟 （InP)）及锗化硅（SiGe）等，由它们作为基础材料制成的 电力电子器件正不断涌现出来。
碳化硅（SiC）是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，与 其他半导体材料相比具有高禁带宽度、高饱和电子漂移速度、 高击穿强度、低介电常数和高热导率的物理特点，其工作温 度可达600 ℃,结耐压易于达到, 5kv-10kv,漏电流特别小。即 使高耐压的SiC 场效应管的导通压降，也比双极型硅器件低。 而且， SiC器件的开关时间可达10ns 级。因此，碳化硅在 高温、高频率、高功率的应用场合是极为理想的材料， SiC 器件的研发将成为未来的一个主要趋势。但是，由于碳化硅 器件的发展速度受到碳化硅材料完整性的制约，而且在SiC 材料和功率器件的机理、理论和制造工艺等方面，还有大量 问题有待解决，功率碳化硅器件要得到普遍应用，估计还要, 5年到10年的时间。 砷化镓材料（GaAs）也是一种很有发展前景的半导体材料。 与Si材料相比， GaAs禁带宽度能量较高，其电子迁移率是 Si材料的5倍。因此， GaAs 元件具有很好的耐高温特性， 有利于模块小型化，从而可减小寄生电容，提高开关频率。 但由于GaAs 材料禁带宽度大，故正向压降比较大。
2024年电子负载市场分析现状
2024年电子负载市场分析现状
概述
电子负载作为电子测试仪器的重要组成部分之一，在各行各业都有广泛的应用。本文将对电子负载市场的现状进行分析，从市场规模、市场发展趋势和竞争状况等几个方面进行探讨。
市场规模
电子负载市场的规模在近几年呈现稳步增长的趋势。随着科技的发展和各行业对电子负载需求的增加，市场的规模也在不断扩大。根据市场研究机构的数据，2019年全球电子负载市场规模已经超过10亿美元，并且预计在未来几年还将保持较高的增长率。
同时，亚太地区是电子负载市场的关键增长地区。随着亚太地区制造业的不断发展和电子产品需求的增加，该地区对电子负载的需求也在快速增长。此外，北美地区和欧洲地区的市场也相对稳定，但仍有一定的增长空间。
市场发展趋势
1.技术升级和创新
随着科技的不断进步，电子负载的技术升级和创新助推了市场的发展。新一代的电子负载产品更加精准、稳定，并具备更高的功率密度和更大的带宽。同时，一些厂
商还推出了支持多通道、多路程和更复杂测试的电子负载产品，满足了不同行业和应用的需求。
2.智能化和自动化
随着工业自动化的推进，越来越多的企业倾向于选择智能化和自动化的电子负载
设备。智能化的电子负载可以通过软件进行控制和远程监测，大大提高了生产效率和测试精度。此外，一些电子负载还具备了智能保护功能，能够自动检测并保护被测设备，提高了测试的安全性和可靠性。
3.绿色环保
在当前全球环境保护意识的提升下，市场对绿色环保型电子负载的需求也在增加。绿色环保型电子负载产品具备较高的能源利用率和低能耗特性，减少了对环境的负面影响。此外，一些电子负载厂商还致力于研发可回收和可再利用的材料，以减少对环境的资源消耗。
电力电子器件的发展与趋势
电力电子器件的发展与趋势
随着现代电力系统和电子技术的快速发展，电力电子器件在能源转
换和电力控制方面的作用日益重要。本文将探讨电力电子器件的发展
历程和当前的趋势。
一、电力电子器件的发展历程
电力电子器件起源于20世纪50年代，最早用于电力电子转换器和
变频器等领域。在过去的几十年中，电力电子器件经历了从硅基材料
到碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料的转变。这些新材料具有更高
的电子迁移率和温度稳定性，能够承受更高的温度和电压，提高了电
力电子器件的效率和可靠性。
同时，电力电子器件的封装技术也在不断发展。最初的器件封装采
用普通结构，如二极管、三极管等采用金属外壳，使得器件散热效果
相对较差。而随着电子器件功率密度的提高，高效的封装结构应运而生，如无机封装、有机封装和双轨封装等。这些封装结构不仅提高了
散热性能，还减小了尺寸和重量，满足了电力电子器件高密度集成和
散热要求。
二、电力电子器件的当前趋势
1. 高频高效率
随着电子技术的进步，电力电子器件正朝着高频高效率的方向发展。新材料的应用和器件结构的改进使得电力电子器件的开关频率不断提
高，传输损耗减少，效率更高。例如，功率MOSFET和晶闸管等器件，其开关频率已经达到数兆赫兹，能够实现更高的电力变换效率。
2. 大功率大电流
随着电力电子应用领域的扩大，对于大功率大电流电力电子器件的
需求不断增加。同时，新材料的应用和器件结构的改进也使得电力电
子器件能够承受更高的电流和功率，满足更多领域的需求。例如，碳
化硅MOSFET和氮化镓HEMT等器件，其电流密度和耐压能力大大提高，适用于电力电子交流传输、电机驱动等高功率应用领域。
电力电子及其应用的十年展望
电力电子及其应用的十年展望
电力电子技术在当今世界中起着至关重要的作用。它为我们提供了高效、可靠、灵活的电力转换和控制方式。然而，尽管现在电力电子技术已经非常先进，但在未来十年内，这项技术还有很大的发展空间。本文将就电力电子技术及其应用进行展望，尤其是在未来十年内的发展趋势。
一、电力电子技术趋势
1.1 高效能力：电力传输和控制领域需要处理庞大的电信号，而这些信号通常会消耗大量的能量，导致效率低下。未来十年，电力电子技术将集中在提高能源转换的效率，同时降低传输能量的损失。
1.2 先进的制造技术：电力电子元器件的制造技术也在不
断发展，这种技术的快速发展将推动电路集成度的提高，同时将降低元器件的体积和造价。
1.3 倍增能力：电力电子技术可以增加电源产生的能量，
实现电力的可持续性。在未来十年，电力电子技术将不断发展，以帮助解决能源紧缺的问题。
1.4 反应速度：电力电子技术需要快速响应，即刻处理较
大的电流和电压，以实现电力传输和控制的准确性。未来十年，电力电子技术还将增加响应速度，以更好地控制电流和电压。
1.5 改进的电流质量：电力电子技术还将集中关注电流质量的提高，以减少电源干扰和电压峰值，提高传输效率。
二、电力电子应用
2.1 可再生能源：随着可再生能源的发展，需要进行能量转换来满足电网的需求。电力电子技术将起到关键作用，以更好地将可再生能源的能量转化为可用的电源。
2.2 汽车电力：电动汽车正在迅速兴起，需要许多高效的电力电子器件来驱动它们的电机。角度驱动和电力转换技术将得到重视，以提高汽车电力系统效率和性能。
电力电子器件的发展现状和展望
电力电子器件的发展现状和展望
一定要参考资料以正确的文章结构表达
一、引言
随着社会经济的发展和电力消费量的增加，电力电子技术正处于快速
发展的时期。电力电子器件是利用电路等电子元件的特性和设计优化，实
现高效率、高精度、高可靠性、高性能等特性的器件。因此，研究电力电
子技术及其应用的器件是电力电子技术方面的一个重要研究内容。本文从
电力电子器件的发展、现状和展望三个方面归纳叙述相关研究内容，为电
源系统的可靠性性能提供分析参考。
二、电力电子器件的发展
1.驱动电路
从电路的设计上讲，绝大多数电力器件的驱动都采用半导体元件的基
本集成电路，例如多级晶体管和MOS管等，可以驱动高压、高电流、高功
率的负载。此外，电路的控制技术同样发展迅猛，采用有源电路技术和单
片机技术，可以有效地控制电力器件的操作参数，提高电力器件的可靠性
和性能。
2.变压器
变压器作为电力电子系统中的一个重要组成部分，其发展速度也越来
越快。其中，高功率变压器在重负载的电力电子系统中具有重要作用。目前，在高可靠性电力电子系统中，以磁性材料为基础的变压器已经被采用，包括磁性高温超导材料和永磁铁氧体材料等。
3.电容器
电力电子技术中的未来发展趋势
电力电子技术中的未来发展趋势随着科技的不断进步和电力需求的增加，电力电子技术在现代社会中发挥着越来越重要的作用。从最初的电力转换到现在的智能电网，电力电子技术正在不断创新和发展。本文将探讨电力电子技术未来的发展趋势，并展望其在能源领域中的广阔应用前景。
一、功率器件的发展
功率器件是电力电子技术的核心。未来，随着功率半导体材料、工艺和结构的不断改进，功率器件的性能将得到进一步提高。首先，新型材料的应用将提升功率器件的工作温度和耐压能力，使其更加适应高温、高压的环境。其次，功率器件的轻量化和迷你化设计将成为未来的发展趋势。这将使得功率器件在电力电子设备中的体积更小，效率更高。再者，功率器件的可靠性和寿命将得到大幅度提升，减少维护和更换的成本。
二、智能电网的兴起
智能电网是电力电子技术发展的一大趋势。它将传统的电力系统与信息通信技术相结合，实现对电力系统的自动化控制和智能化管理。未来的智能电网将具备更高的稳定性和可靠性，能够更好地应对大规模的可再生能源接入。通过电力电子技术，智能电网可以实现对电力传输、分配和消费过程的精确监测和控制，从而提高电网的效率和响应能力。
三、能源存储技术的发展
能源存储技术是电力电子技术未来发展的关键。随着可再生能源的
快速发展，如太阳能和风能等，电力的波动性也越来越大。能源存储
技术可以将多余的电能储存起来，在需要时释放出来，以平衡电力系
统的供需。未来，随着电池技术的不断改进，能源存储技术将变得更
加高效和可靠，成为实现能源转型和可持续发展的重要手段。
四、电动汽车技术的普及
现代交流电机控制的现状与展望
现代交流电机控制的现状与展望
摘要：随着科学技术不断发展，电机控制行业也迎来了广阔的发展机遇。具体
体现在，现代交流电机在设计过程中，已经充分将电子技术、计算机技术等先进
技术与控制理论相结合。本文将结合现阶段我国现代交流电机控制现状进行具体
分析，并对其未来发展趋势进行展望，希望能够为专业人士提供参考借鉴，为促
进我国电机控制行业稳定发展奠定良好基础。
关键词：现代；交流电机；控制系统；现状；未来发展
引言：
近年来，在时代飞速发展、科技不断推动下，社会各界对交流电机控制设计
提出更高要求，不仅需要有效提高功能和性能，还在此基础上减少能源消耗和成
本造价。为了满足这一需求，电机控制行业展开了深入的研究和实践，并进一步
完善了交流电机控制理论，同时将信息技术、计算机技术应用其中[1]。这也预示着，交流电机控制在未来发展过程中，必定会为社会群众带来瞩目成绩，而如何
能够把握新时期赋予交流电机控制发展带来的机遇，成为电机控制行业需要深夜
研究和分析的问题之一。
一、从现代交流电机控制理论方面进行分析
（一）现状
异步电动机这一理论最早出现在20世纪70年代左右，后随着科学技术不断
发展，异步电动机也得到了进一步完善和优化。该理论的主要目的，是通过异步
电动机模拟直流机，并利用做标准换方式，使其具备与直流电动机同样的特性。
现如今，异步电动机控制方法已经相对成熟，并且在生产方面也形成了一定规模。然而，在实际应用过程中，异步电动机仍然存在一定缺陷，包括：系统结构较为
复杂、非线性参数变化较大等方面。
针对以上问题，国内外学者展开了深入研究。德国专家曾研究出一种新型异
现代电力电子技术的发展及未来趋势
现代电力电子技术的发展及未来趋势
摘要:电力电子技术是指利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,对节省电能有重要意义,从根本上讲,电力电子技术也是研究电源的技术。目前,电力电子作为智能化、自动化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,随着第三代半导件器件的成熟和应用,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用且节能高效,实现高效率和高品质用电相结合。
关键词:电力电子技术;发展;未来趋势
1. 电力电子技术的发展
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,八十年代末和九十年代初,是以IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的全控型功率半导体复合器件时代,其发展以低频技术向以高频技术方向转变。
1.1整流器时代
大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了一股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。但目前也只有国产晶闸管可在世界上与其他国家生产的同类产品相媲美,甚至略胜一筹。
1.2逆变器时代
七十年代出现了全控型器件,它们在交流电机变频调速因节能效果显著而得到迅速发展和广泛应用。随着变频调速装置的迅速发展,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管和门极可关断晶闸管成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输电,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
简易交流电子负载
简易交流电子负载
一、任务
设计并制作一个单相交流可调阻抗电子负载，输入电压有效值为0~18V，频率为50Hz。交流电子负载系统框图如图1所示。
图1系统主电路框图
二、要求
1基本要求：
(1)模拟负载范围Z eq=(6Ω~36Ω)∠(-30°~30°)。
(2)能适应的输入电压最大值V imax≥18V，输入电压最小值V imin≤3V。
(3)输入电流谐波畸变率THD≤2%。
(4)能显示当前输入电压、输入电流和等效负载值，具有负载预设功能。
2发挥部分：
(1)扩展可模拟负载的范围至Z eq=(5Ω~100Ω)∠(-50°~50°)。
(2)减小最小适应电压范围至尽量小。
(3)具有模拟恒功率纯阻性负载功能，输入电压范围9V~18V时，功率范围
5W~25W输入电压电流同相位。
(4)具有模拟恒流纯阻性负载功能，电流范围0A~3A，输入电压电流同相位。
(5)其他。
三、评分标准
注：测试中，以电流总谐波畸变率小于6%时对应的输入电压作为能适应的最小输入电压。
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无
无
无
0-1
含恒流和恒阻模式，输入电压频率范围为 40Hz 至 负载模拟
超前滞后
500Hz(略有差异)。德国 H&H 的产品规格齐全， 整流负载
无
峰值系数 峰值系数 峰值系数
单机从 0.7kVA 至 5.2kVA 共 7 个等级，最小输入
模拟
(1.4-4)
(1.4-4)
(1.4-3)
电压可达 2V(rms)，而且具有谐波模拟功能，最大 能量回馈
能为力的。这些文献针对的都是电压源定频定压 的情况，对于被测电压源频率和幅值大范围变化 的情况未与考虑，均采用传统 PI 或 PID 调节器， 对于正弦信号，输出肯定有稳态误差。
输入电压 （RMS） 输入电压
ห้องสมุดไป่ตู้频率
H&H 2V-250V
40-500Hz
NHR 50V-350V
45-440Hz 恒阻
Chroma 50V-350V
关键词 交流电子负载，老化，功率因数，PWM 整流器
1．引言 交流电源在研发生产过程中或产品出厂前都需要
进行负载试验以检验电源的电气性能和输出能力。目 前，电源试验和性能检测一般都是施加无源负载进行 的。无源负载包括阻性负载、感性负载、容性负载以 及阻感容混合负载等。无源负载在电源试验中，有功 电能均通过阻性负载消耗，能耗大、发热量大、稳定 性差，并且还存在负载调节不便等缺点。
在能源短缺的今天，新能源利用和节约能源已引
Circulating Current Method. IEE Proc. Electric Power
起了世界各国的高度重视。各类电源在进行各种实验
Applications, 1994, 141(4):191-196.
时，尤其是老化试验时耗费大量电能，无污染的将能 [2] S. C. Gupta, R. Ruth. Load bank elimination for UPS
摘 要 交流电子负载是电源测试的主要元件之一，其具有稳定性高、调节简单及功能齐全等特点。交流电子负载的学 术研究概况及市场状况被分别介绍。学术研究主要包括针对 UPS 老化测试的应用、模拟任意线性负载特性功能的实现和具 有能量回馈功能的通用电子负载等 3 方面。市场现有产品的性能比较和价格也被详细分析。最后给出了交流电子负载发展的 展望。
2．交流电子负载发展过程 2.1 针对 UPS 老化测试的电子负载
针对 UPS 老化测试的交流电子负载的学术研究已 有 10 余年[1-8]。最初的方案[1-2]相当于在 UPS 和电 网间串入一受控电压源，通过改变受控电压源的电压 幅值和相位，使有功能量可返回电网。这种控制方案 类似于电压源并入电网，控制策略复杂而且有功和无 功控制不解藕。
向。一些电源需进行谐波负载实验，如何有效且准确 的产生谐波电流源是现存的主要问题之一。任意波形
4．结束语 交流电子负载作为电源测试的重要手段，随着电
源测试集成化、一体化的发展趋势，其重要性越发明
模拟功能是电子负载研究的终极目标，要实现它，还 有很长的路要走。
参考文献
显。
[1] C L Chu, J F Chen. Self-load Bank for UPS Testing by
绝大部分返回电网且对电网无污染(效率大于 80％，并 网电流 THD 小于 2％)。模拟正弦电流时，功率因数和 电流有效值可设定，解决了同类产品只能模拟阻性负
引入开关谐波，如何消除谐波使电子负载的电流波形 更接近实际负载是急待解决的问题。
专门针对动态测试的电子负载也是未来的发展方
载的问题。各个公司产品性能及价格如表 1 所示。
中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集
交流电子负载的发展过程及展望
李春龙 1 张建荣 2 卢家林 2 石涛 2 白小青 2 1) 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100083 2) 西安爱科电子有限公司，西安 710119
1) Email：chunlong.li@126.com 2) Email：cnaction@163.com
45-440Hz 恒阻
爱科 50V-280V
45-500Hz
3．交流电子负载的市场现状
恒阻
恒流
恒流
恒阻
国外交流电子负载的生产厂商主要有
工作模式
恒流
恒压
恒压
恒流
H&H(德国)、NHR(美国)、Chroma(美国生产)等。
恒功
恒功
恒功
国内目前只有西安爱科电子公司从事交流电子负
短路
短路
载的生产。
功率因数
现有产品均能模拟阻性负载，工作方式都包 任意线性
文献[7-8]为解决电流谐波对电网的污染，提出将 电网电流 IS 控制成正弦波。这相当于用电子负载的并
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图 1 基于电子负载的 UPS 老化测试框图
网部分实现有源滤波器的功能，涉及到谐波的提取及 补偿等方面的内容，牵涉到大量的计算，实现起来很 困难。为简化控制，在 IRE 的给定为正弦信号时，将原 并网电流 IRE 的反馈取为电网电流 IS，强迫电网电流为 正弦[7-8]。从给出的实验波形看，电网电流 IS 虽比原 方案[3-6]的波形畸变小，但据标准正弦相差较多。
无
无
无
有
可模拟 9 次谐波(基波 400Hz、谐波含量 30%)。 回馈效率
无
无
无
大于 80%
NHR 和 Chroma 的产品性能类似，有恒功率、恒 回馈电流
无
无
无
小于 2%
压和短路工作模式，可模拟整流负载。NHR 仅有
THD
4600 一种产品，单机功率 3kVA；Chroma 的 63800 操作显示 英文液晶 英文液晶 英文液晶 中文液晶
2.3 具有能量回馈功能的通用电子负载 文献[11,17,21]提出了具有能量回馈功能的通用
电子负载的设计方法，如图 4 所示。二个 PWM 整流 器共用一个直流侧电容，与被测电源相连的前级整流 器工作在整流状态，与电网相连的后级整流器工作在 逆变状态。前级控制器控制被测电源的输出电流，直 流母线电压和并网电流的控制由后级控制器完成。在
系列包括 1.5 kVA 和 45 kVA 共 2 个规格。国外产 品均没有能量回馈功能和任意功率因数线性负载 模拟功能。
价格 （3kVA）
￥15 万
￥8.16 万
￥6.7 万
￥3.8 万
西安爱科的 EL6200 单机功率 3kVA，有恒功率工 作模式，可模拟整流负载。能量回馈功能使有功能量
对于用户而言，电子负载和实际负载的差别是其 关注的主要指标之一。基于功率开关的电气设备均会
2.2 具有模拟任意线性负载特性功能的电子负载 文献[9]利用 V/I 转换电路实现电流放大器，从而
具有负载模拟功能，分离元件很多、控制复杂、不易 实现大功率应用。
文献[10-17]采用 PWM 整流器作为主电路拓扑， 利用 PWM 整流器可四象限运行的特性，控制输入电 流使其与电源电压的相位差可调，从而实现模拟任意 线性负载特性的功能。图 2 给出了示意图，虚线框内 为电子负载，直流母线贮存的能量被消耗掉或通过某 种方式将有功能量返送回电网。
[5] Ming-Tsung Tsai, Charles Tsai. High-efficiency energy recycling system for AC power source burn-in test. IEEE PEDS’99 1999: 291-296.
[6] C. E. Lin, M. T. Tsai, W. I. Tsai etc. A study on the burn-in test of charger with load bank elimination. IEEE IAS’95, 1995:72-77.
量回馈电网是电子负载发展的必然趋势。
testing. IEEE IAS’90, 1990: 1040-1043.
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[3] Shyh-Jier Huang, Fu-Sheng Pai. Design and Operation of Burn-in Test System for Three-phase Uninterruptible Power Supplies. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2002, 49(1):256-263.
[8] C. E. Lin, M. T. Tsai, W. I. Tsai etc. Consumption power feedback unit for power electronics burn-in test. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 1997, 44(2): 157-166.
交流电子负载是指能模拟真实负载某些特性的电 子设备，其不仅可模拟不同数值的电阻、电感、电容 及它们的组合，对于非线性负载某些特性也可模拟。 电子负载通过控制输入电流达到模拟各种负载的目 的。具有调节方便、通用性强、精度高、稳定性好等 优点，是电源试验测试用负载的发展方向。
交流电子负载又分为能量消耗型和能量回馈型两 类，由于输入电流受控，两者均具有电子负载模拟功 能强、控制精度高的优点。但能量消耗型电子负载从 电源吸收的有功电能仍需通过电阻消耗，而能量回馈 电网型电子负载与它的区别在于：一方面，它从被试 电源吸收的电能最大量的可为被试电源循环使用，其 损耗仅仅是变流器的开关损耗和线路损耗，从而最大 限度的节约电能；另一方面，由于所采用的 PWM 变 流器工作在开关状态，与一般工作在放大状态的电子 负载相比它可很容易地实现大功率应用的要求，因而 具有更广阔的应用领域。
文献[3-6]提出的主电路结构与图 1 相似，图 1 虚 线框包围的部分为交流电子负载，AC/DC 部分为任意 形式的整流器，其余部分实际为一 PWM 整流器，只 要直流母线电压高于电网电压峰值，并网电流 IRE 可位 于任一象限。若将 IRE 控制为与电网电压相位相差 180 度，有功能量可返回电网。由于 IRE 的给定为正弦信号， 对于适当的控制策略，IRE 的波形很接近正弦，但是 UPS 的输入电流 IIN 若含有谐波，则电网电流 IS 也将含 有谐波。对于大多数 UPS 而言，输入级为不控整流， 从而可能导致 IS 含有大量谐波造成对电网的污染。
能量回馈型电子负载的关键技术是无污染回馈电 网技术和负载电流特性模拟技术。目前，采用晶闸管
有源逆变回馈电网的技术在国内是成熟技术，该技术 在绕线式交流异步电机串级调速、直流电动机四象限 调速运行等领域已经得到广泛应用；在电子负载应用 方面，也已用于蓄电池生产过程中的极板化成放电和 电池放电。但存在回馈电网的电流谐波大、功率因数 低等缺点，对电网形成污染，限制了它的推广应用。
[4] Ming-Tsung Tsai, Charles Tsai. Energy Recycling for Electrical AC Power Source Burn-in Test. IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2000, 47(4):974-976.
图 2 实现线性负载特性模拟的系统框图
图 4 具有能量回馈功能的交流电子负载
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控制上，前后级是解耦的。这种方案在实现任意 线性负载特性模拟功能的同时，有功能量以正弦
表 1 各种产品性能及价格比较
电流的形式返送回电网，对电网污染很小。 对于被测电源造成的谐波污染，此方案是无
文献[10,11,21]提出了针对非正弦波形的模拟方 案，对跟踪非线性负载电流波形、阶跃电流波形等进
图 3 加入滤波器的系统框图
行了一些分析，但对于稳定性、稳态误差、响应时间 等没有定量的分析。
文献[18-21]提出了一种消除功率管开关引起的电 流谐波的方案，在输入级增加了 1 个电感和 1 个电容， 如图 3 所示。通过将 L1 的电流、L2 的电流和 C1 的电 压引入控制系统中，使开关频率次谐波电流经电容泻 放，而 L1 上只有基波电流通过。这种方案从理论上是 可行的，但给出的实验结果没有与文献[10-17]的结果 进行比较，实际效果不能确定。