现代电力电子电源技术发展
电子技术是如何发展的电子技术的发展阶段
电子技术是如何开展的电子技术的开展阶段是十九世纪末、二十世纪初开始开展起来的新兴技术，二十世纪开展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术开展的一个重要标志。
下面，为大家讲讲电子技术的开展阶段，希望对大家有所帮助!大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。
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，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大开展，当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮。
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。
七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频调速因节能效果显著而迅速开展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。
在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)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出，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。
进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛开展，为现代电力电子技术的开展奠定了根底。
将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化开展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频开展带来机遇。
MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。
据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已到达平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。
浅谈电力电子技术发展对我国社会经济的影响
浅谈电力电子技术发展对我国社会经济的影响一、电力电子技术的发展背景二、电力电子技术在我国的应用现状三、电力电子技术对我国社会经济的意义四、电力电子技术在节能减排方面的应用与效果五、电力电子技术在智能电网建设中的作用随着科技的不断进步，电力电子技术逐渐成为近年来国内外关注的热点之一。
电力电子技术可以将交流电转换成直流电，也可以将直流电转换成交流电。
这一技术的发展对我国社会经济产生了深远的影响。
本文将从电力电子技术的发展背景、应用现状、社会经济意义、节能减排方面的应用与效果以及在智能电网建设中的作用等五个方面展开分析。
一、电力电子技术的发展背景电力电子技术是一种相对较新的技术，它的出现是受到了电能变换、交流电源以及大功率电动机控制的发展。
这一技术的发展源远流长，早在20世纪60年代后期，就已经开始了关于电力电子技术的研究。
然而，近年来电力电子技术得到了更广泛的应用和推广，标志着我国电力电子技术的发展进入了一个新的阶段。
二、电力电子技术在我国的应用现状在我国，电力电子技术得到的越来越广泛的应用。
这一技术应用于国家规划的重大能源工程中，例如南水北调工程、西电东送工程等。
除此之外，电力电子技术还应用于交通运输、医疗、信息科技等领域。
在交通运输方面，电力电子技术应用于轨道交通、电动汽车、高铁等，有效提高了车辆的运行安全性和人民的出行质量。
在医疗方面，电力电子技术应用于医学成像系统、扫描系统、电子教育等。
三、电力电子技术对我国社会经济的意义电力电子技术对我国社会经济的影响是非常巨大的。
首先，电力电子技术的应用为我国提供了更加高效、安全、可靠、环保的能源解决方案。
其次，电力电子技术的应用对于提高国家的综合能源利用效率、推进能源结构调整，以及实现我国经济可持续发展意义重大。
再次，电力电子技术的发展还可谓为我国的“社会绿色发展”提供了更强的技术支撑。
四、电力电子技术在节能减排方面的应用与效果电力电子技术的应用促进了我国的节能减排工作。
电力电子技术和开关电源的发展历程
电力电子技术和开关电源的发展历程1. 电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。
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,因此在六十年代和七十年代,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-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。
1.2 逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。
在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)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出,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。
1.3 变频器时代进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。
将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。
现代电力电子及电源技术的发展趋势
现代
护署 １ ２ ６ １ ９ 年 月 ７日 “ ９ 能源之星 “ 计划规定 ，
１ 前言 ．
桌上型个人电脑或相关 的外 围设备 ，在 睡眠状
电力 电子技术早在 ２ ０世纪 中期就 已出现 ，
态下的耗电量若小于 ３ ０瓦，就符合绿 色电脑 的
色电脑相关的高效省 电电源 ，根据美 国环境保 便维护 ，且安装 、增加 非常方便 。一般都 可直
作者 简介 ：高艳青 ，女 ，山西吕梁人 。本科 工程 师 ，研 究方向 ：电子技术发展 。
一
３ — ３
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接装在标准控制板上 ，对二次 电源 的要求是高 数 、多信息 的提取与分析 ，达到预知 系统各种 功率密度 。因通信 容量的不断增加 ，通信电源 工作状态 的 目的，进而提前对 系统做 出调整 和
飞猛进 ，人们将功率器件与微处理器进行有机 的发展。高频小 型化的开关 电源及其技术 已成 地结合 ，产生 了 自动 化 工业 的革命 。８ ０年 代 为现代通 信供 电系统 的 主流。在通 信 领域 中 ， 末 ，Ｍ ＳＥ Ｏ Ｆ Ｔ和 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的问世和发展 ，使传统 电 通常将整流器称 为一 次电源，而将直流 一直流 Ｄ／Ｃ 力电子技术进入现代 电力 电子技术时代。其 发 （ Ｃ Ｄ ）变换 器称 为二 次 电源 。一次 电源 的
同时使上述控制获得加速平稳 、快速响应的性 技术迅速发展 。德国西 门子公 司采用功 率晶体
能 ，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波 管做主开关 元 件 ，将 电源 的开关 频 率 提 高 到
器代替变阻器可节约电能 （０ ３ ） 。直流斩 ２ ｋ ｚ ２ —０％ ０ Ｈ 以上。并将 干式变压器技 术成功 的应用 波器不仅能起调 压的作用 （ 开关 电源） ，同时 于高频高压 电源 ，取消了高压变压器油箱 ，使 还 能起到有 效地 抑制 电 网侧 谐波 电流 噪声 的 变压器系统 的体积进一步减小 。
电力电子技术的发展与应用
电力电子技术的发展与应用作为电气自动化的学生，我们有必要对专业课程电力电子技术做个全面的了解。
我们先对电力电子的定义做了解，再对电子电力技术的发展做大致介绍，最后综述电力电子技术的应用。
电力电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。
电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，涉及电力电子器件，电力电子设备和系统，电力电子技术在各个行业的应用。
与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率（电力）变换，所变换“电力”功率的范围小到数瓦（W），大到数百兆瓦（MW）甚至吉瓦（GW）。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术，电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。
因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。
电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。
近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。
电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。
电力电子技术的发展史：一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。
1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。
20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。
1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。
晶闸管时代，晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅速扩大。
现代电力电子技术的发展趋势及应用分析
现代电力电子技术的发展趋势及应用分析摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，随着智能电网的发展与进步，使得信息化、自动化以及数字化的技术应用空间越来越大。
电力电子是建设智能化电网的基础所在，也是满足NB-IoT市场经济发展的重要技术所在。
因此，为了满足社会的发展，就需要对电力系统进行全面改革，使先进的电力电子技术应用到智能电网中。
关键词：电子技术；发展趋势；应用引言开展电力电子化新一代电力系统动态问题研究是保障电网安全稳定运行的重大需求。
装备是构成电力系统的基本要素，装备变革意味着客观研究对象的变革。
装备动态特性的变化意味着电力系统动力学现象及机理的变化，传统电力系统动态问题基础理论和关键技术的适应性面临重大挑战，装备替代的量变势将引起系统动态问题的质变。
开展新一代电力系统动态问题的研究是电网运行的迫切和重大的需求。
1基本概念首先针对电子技术，该项技术主要依靠电子设备对电力进行控制，可实现电力开闭控制、转换控制等，故在不同的控制要求下，电子技术又可以分为多种形式，诸如电力技术、转换器技术等。
因此本质上可以将电子技术视作一种元件控制技术，能够通过电力供给与切断、电力类型转换、电力强弱调整等方式使元件作出对应的动作，促使电气装置依照用户需求运作，实现控制目的。
同时电子技术在元件控制中会生成对应的数据，即电力数据，依照电力数据可知当前电力运作是否正常，也能判断电力的故障、安全水平等，便于及时处理异常，保障电力运作稳定。
其次针对电气控制，此概念的主要意义在于开发电气能源的利用价值，诸如利用弱电控制强电，再通过强电控制设备，最后设备运作满足需求，且随着控制技术的发展，电气控制不仅实现了自动化运作，控制对象也越来越多，故电气控制能够满足人们在生活或工作中的多种需求。
关于电气控制的自动化原理，从当前技术角度出发，主要是利用信号收发装置连接计算机与电气控制系统，用户可以从计算机上拟定指令，并发出信号，信号将被收发装置接收，随即发送给电气控制系统的控制单元，该单元将依照信号指令逐步控制设备，待指令执行完毕，控制目的达成。
电力电子技术的发展与应用
用 。２ ０世纪 ８ ０年代末 期和 ２ 世 纪 ９ ０ ０年代 初期发展
起来的， 以功率 ＭＯ Ｆ Ｔ和 Ｉ Ｂ ＳＥ Ｇ Ｔ为代表 的 ， 高频 、 集
高压 和大 电流于一身 的功率半 导体 复合器件 ， 明传 表 统 电力 电子技术 已经进入现代 电力电子时代 。
电力 电子应 用技 术按 其工作 特 点可分 成 电力变 换和运动 控制两部分 。前 者有高压直流输 电 、 动态无
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力， 以及该技术 的发展前景。
关键词 电力 电子 器件
智能模 块
高频化
开关 电源
应 用
１ 电力 电子技术 的发展
现代 电力 电子技术 的发展方 向，是从 以低频技术
（ ） 在 内部配线 上将 电源 电路 和驱动 电路 的配线 长 ３
度控制到最短 ， 从而很好地解 决 了浪涌 电压及 噪声 影
料， 运行 时节 电就更 加 明显 ， 设备 的系统 性能 亦大 为
电力 电子技术不仅 以其 器件压降小 而节 能 ， 主 更 要 的是 它们可 以与微 电子产品一起组 成各种系统 ， 而 使用 电设备始终处于最高效率状态 。采用变频 调速可
节电 ６ ％。电力 电子技 术 的节能在某种 意义上说相 当
电 电 技 的展 应 力 子 术发 与 用
２ ． 在不间断 电源（Ｐ ） ．４ ２ ｕ 中的应用 Ｓ Ｕ 紧急供 电系统是 电力 自动化 系统 安全 可靠运 Ｓ Ｐ
功补偿 、 型电解 电源 、 大 开关 电源 、 Ｐ Ｕ Ｓ电源 、 中频 、 高 频、 射频 电源 ． 荧光灯镇流器及各类 焊机等 。后者有直 流电动机相控和斩波调速 ， 交流电动机变频调速 （ 包括
1 现代电力电子技术概况_共2页
1 现代电力电子技术概况电力电子技术是综合了电子技术、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。
作为一门学科，其发展始于1956 年贝尔实验室发明晶闸管，其后经历了上世纪六七十年代的整流器时代，七八十年代的以0~100Hz 的GTR、GTO 为主角的变频调速、高压直流输出、静止或无功补偿等中低频范围应用的逆变器、变频器时代，至八九十年代以功率MOSFET和IGBT为代表，集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的出现，表明以低频技术处理问题为主的传统电力电子技术已进入以高频技术处理问题为主的现代电力电子时代。
2 现代电力电子技术的应用2.1 电力电子技术新能源发电中的应用可再生能源是清洁的、能不断产生、永续利用的能源。
为应对不可再生能源的枯竭和环境生态危机，发达国家制定并实施一系列宏大的可再生能源计划和工程，取得快速的发展。
美国和欧盟国家2008 年新增可再生能源电力已经超过新增的传统能源电力，全球可再生能源电力（含水电）达到11.4 亿Kmh，在世界电力结构中键的作用。
同发达国家相比，我国可再生能源的增长速度滞后，已经成为电力结构调整的突出问题。
新能源发电在未来几十年，总量将增加几倍。
随着太阳能、生物质能、风能发电成本的大幅度下降．将极大增强竞争力，太阳能发电解决发电时间的局限性和对电网的冲击，风力发电解决土地资源利用的矛盾，需要在技术上有新的发展和突破，电力电子技术扮演着重要的角色。
可再生能源和新能源发电是新能源应用的一个主要方式，电力电子技术在新能源发电中发挥着关键技术作用。
2.2 在工业中广泛应用工业中大量应用各种交直流电动机。
直流电动机有良好的凋速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。
近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展。
使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。
大至数千Kw 的各种轧钢机，小到几百W 的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。
现代电力电子及电源技术的发展趋势
高频小型化的开关电源及其技术 已成 为现代通信供 电系 当前， 力电子作为节能 、 才 、 电 节 自动 化 、 能化 、 电一 体 化 的 基 电源 的发展 。 智 机 在 通 而 直 础 ， 朝 着 应 用 技 术 高 频 化 、 件 结 构 模 块 化 、 品性 能 绿 色 化 的 方 向 统 的 主流 。 通 信 领 域 中， 常将 整 流器 称 为一 次 电源 ， 将 直 流一 流 正 硬 产 ＤＣＤ ） 发 展 。在 不 远 的将 来 ， 电力 电子 技 术 将 使 电 源技 术 更 加 成 熟 、 济 、 经 实 ｆ ／ Ｃ变 换 器 称 为 二 次 电源 。一 次 电源 的 作用 是 将 单 相 或 三 相 交 流
用 ， 现 高 效率 和 高 品质 用 电相 结 合 。 实
２． 电力 电子 技 术 的发 展 现 代 电力 电子 技 术 的发 展 方 向， 从 以低 频 技 术 处 理 问题 为 主 的 是 传 统 电力 电子 学 ， 以高 频 技 术 处 理 问题 为 主 的 现 代 电力 电 子 学 方 向 向 转 变 。 电力 电子 技 术 起 始 于五 十年 代 末 六 十 年代 初 的硅 整 流器 件 ， 其 发 展 先 后 经历 了 整 流 器 时代 、 变 器 时 代 和 变 频 器 时 代 ， 促 进 了 电 逆 并 力 电子技术在许 多新领域 的应用 。 八十年代末期和九十年代初期发展 起来 的、 以功 率 Ｍ０ Ｆ Ｔ和 Ｉ Ｂ 为代 表 的 、 高频 、 压 和 大 电 流 于 ＳＥ ＧＴ 集 高 身 的功 率 半 导 体 复 合 器 件 ， 明传 统 电力 电 子 技 术 已 经 进 入 现 代 电 表 力 电子 时 代 。 ２１整 流 器 时 代 大 功 率 的工 业 用 电 由工 频 （０ ｚ交 流 发 电 机 提 ． ５Ｕ ） 供 ， 是 大 约 ２ ％的 电 能 是 以 直 流形 式 消 费 的 ，其 中 最 典 型 的 是 电解 但 ０ （ 色 金 属 和 化 工 原 料 需要 直 流 电解 ）牵 引 （ 有 、 电气 机 车 、 传 动 的 内燃 电 机 车 、 铁 机 车 、 市 无 轨 电 车 等 ） 直 流 传 动 （ 钢 、 纸 等 ） 大 领 地 城 和 轧 造 三 域 。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， 此 因 在六十年代和七十年代。 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 各 地 大 办 硅 整 流 器厂 的热 潮 ， 股 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 。
电力电子技术在开关电源中的应用
电力电子技术在开关电源中的应用电力电子技术是近年来迅猛发展的一项技术，它在现代电子设备和系统中起着至关重要的作用。
电力电子技术在开关电源中的应用是其应用领域之一，它不仅能够提高开关电源的效率，还可以提高其性能和可靠性。
本文将从电力电子技术在开关电源中的应用原理、发展现状和未来发展趋势等方面进行介绍。
开关电源是一种通过开关器件将输入电压转换成所需输出电压的电源系统。
而电力电子技术在开关电源中的应用主要是通过控制开关器件的导通和截止来实现对输入电压的变换。
常见的开关器件包括二极管、晶闸管、场效应管等，它们可以实现对电流和电压的控制，从而实现对电能的转换和调节。
在开关电源中，电力电子技术主要应用于两个方面：一是实现对输入电压的变换和调节，二是实现对输出负载的匹配和保护。
通过这两个方面的应用，电力电子技术可以使开关电源具有更高的效率、更好的性能和更强的可靠性。
二、电力电子技术在开关电源中的发展现状随着电子设备的不断发展和应用，开关电源已成为各种电子设备中不可或缺的电源系统。
而电力电子技术在开关电源中的应用也在不断发展和完善。
目前，电力电子技术在开关电源中的应用已经取得了一些显著的成果，如高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术等。
高频开关技术是目前开关电源技术的一个重要方向。
通过提高开关器件的工作频率，可以减小开关器件和变压器的体积，提高电路的响应速度和稳定性，从而实现对开关电源性能的提升。
软开关技术是一种通过控制器件的导通和截止来减小开关电路中开关器件的开关损耗，从而提高开关电路的效率和稳定性的技术。
通过软开关技术，可以减小开关器件的开关损耗，降低开关电路的热损，提高开关电路的效率，延长开关器件的使用寿命。
功率因数校正技术是一种通过改变开关电路中的电流波形来提高功率因数的技术。
功率因数校正技术可以减小电源对电网的干扰，提高电能利用率，降低电能的损耗，从而提高开关电源的效率和稳定性。
目前，电力电子技术在开关电源中的应用已经形成了一些成熟的技术体系，如全桥反激变换器、半桥反激变换器、谐振变换器、LLC变换器等。
电力电子技术发展未来方向论文
谈电力电子技术的发展及未来方向[摘要]电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。
开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。
[关键词]电力电子技术开关电源方向中图分类号：tu87.8 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）04-0309-01现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机（微处理器）技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。
在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。
1.电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率mosfet和igbt为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代大功率的工业用电由工频（50hz）交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解（有色金属和化工原料需要直流电解）、牵引（电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等）和直流传动（轧钢、造纸等）三大领域。
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，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。
1.2 逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0～100hz的交流电。
在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管（gtr）和门极可关断晶闸管（gt0）成为当时电力电子器件的主角。
1.3 变频器时代进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。
现代电力电子及电源技术的发展
现代电力电子及电源技术的发展现代电力电子及电源技术的发展随着科技的进步和需求的不断增加，电力电子及电源技术也在不断地发展和更新。
电力电子及电源技术的历程可以追溯到上世纪初，经过多年的发展，现代电力电子及电源技术已成为电力领域的主要研究方向之一。
在本文中，我们将叙述现代电力电子及电源技术的发展历程。
20世纪初，电气工程领域的一个重大发明是变流器。
变流器是一种能够将交流电转换为直流电的装置，由磁性液体中的高分子质体和铁芯组成。
它能够将电流通过一个电感器，将直流电改变成交流电。
在继续改进和开发的过程中，变流器成为了现代电力电子学研究的基础。
20世纪50年代，电力电子及电源技术的发展进入了一个全新的阶段：晶体管的出现。
晶体管是一种半导体器件，可以控制电流的流动。
与之前的电子管相比，晶体管功耗更低、更可靠、体积更小，这大大降低了电力电子设备的体积和成本。
到20世纪70年代，高压晶体管的出现已经使大功率电力电子设备成为可能。
开发人员可以使用晶体管来帮助控制设备中的电流和电压。
20世纪80年代，硅功率开关技术得到了广泛应用。
硅功率开关器件是一种具有高压、大电流、高速和高可靠性的器件。
通过硅功率开关技术，电力电子及电源设备的功率密度可以大幅提高，从而显著降低设备体积。
这一技术的发展也极大地改善了电能变换器的效率。
到了21世纪，电力电子及电源技术已经成为数十亿人的生活必需品。
随着太阳能、风能、潮汐能等清洁能源的兴起，电力电子及电源技术的应用范围也在不断扩大。
目前，人类已经进入了一个全新的电力革命时代。
红外线、光伏、LED等新型能源已经开始在电力电子及电源技术中发挥重要作用。
随着现代电力电子及电源技术的不断发展，人类的生产力和生活水平都将得到不同程度的提高。
在未来，电力电子及电源技术还将不断地发展和进步，为人类生产和生活带来更多的便利和惊喜。
现代电力电子技术综述
第1期（总第125期）机械管理开发2012年2月No.1（S UM No.125）M EC HANIC ALM ANAGEM ENT ANDDEVELOPM ENTFeb.2012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）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400Hz 。
由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。
2）全控型器件（第二代电力电气器件）。
随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO ）、电力双极晶体管（BJT ）和电力场效应晶体管（Pow er-M OSFET ）为代表的全控型器件迅速发展[1]。
全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。
现代电力电子及电源技术的发展
现代电力电子及电源技术的发展随着电子技术的飞速发展，电力电子和电源技术已成为现代工业制造的核心技术之一。
它们的发展不仅推动了现代工业的发展，也为人们的生活带来了更加便捷和高效的电力服务。
本文将着重介绍现代电力电子及电源技术的发展历程，以及当前行业的最新趋势和未来的发展方向。
电力电子技术的发展历程电力电子技术是指将电力和电子技术相结合，研究电力信号的能量转换、控制和调节技术，以实现各种电力设备的高效运行和能源利用。
它的发展可以追溯到20世纪60年代以前，主要应用于和电力相关的简单控制系统和转换电路。
随着半导体技术的进步，电力电子器件得到了大规模的发展，并逐渐渗透到各个领域，成为人们生活中最为关键的技术之一。
具体来看，电力电子技术的发展历程可以分为以下几个阶段。
第一阶段（20世纪60年代前期）该阶段主要是研究电力电子的基础理论和电路结构。
在此期间，人们发明了钳位式开关、交直流变换器和电容式稳压器等电路，这都进一步推动了电力电子技术的应用和发展。
第二阶段（20世纪60年代后期到80年代）在这个阶段，人们开始了解电力电子系统的控制问题。
随着数字控制技术的应用，电力电子系统的控制精度得到了进一步提高。
同时还出现了各种新型电力电子器件，如可控硅管、二极管、MOSFET、IGBT、MCT、MOSFET和GTO等。
这些器件不仅有着更高的工作频率、更高的稳定性、更低的漏电流和更高的体积密度，而且也可以更好地控制电力系统的运作。
第三阶段（90年代到现在）这个阶段主要是电力电子技术进一步应用于各行各业，如航空、汽车、机械制造和消费电子等。
在这个阶段，研究重点主要是电力电子系统的可靠性、稳定性和节能性等课题。
电源技术的发展趋势电源技术是指为电子设备提供稳定电源的技术。
随着物联网、云计算和消费电子的不断发展，电源技术也在不断发展。
当前，电源技术的发展主要表现在以下几个方面。
高效节能随着人们对节能环保的要求日益提高，高效节能也成为了电源技术的主题。
现代电力电子技术的发展与应用
（一）整流器时代
整流器时代主要是指二十世纪六、七时年代的电力电子发展阶段，整流器时代最具代表性的电子元器件是大功率硅整流管和晶闸管的开发和应用。当时工业用电大多数采用工频交流发电机来提供，于是，如何将交流电转换成直流电成为当时的热门研究。1958年，美国通用电气宣布研发出晶闸管，世界上第一只晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开始，也标志着电能的控制和转换进入了整流器时代。最初的电力电子器件主要以二极管和晶闸管为主，属于半控型电子技术。整流是指将电力由交流（AC）转换为直流（DC）的过程，包括可控整流和非可控整流，其中可控整流是通过晶闸管作为控制元器件来实现的。可控硅整流装置的广泛使用，标志着电能转换进入了电力电子技术的整流器时代。
工业生产中会大量使用各种交流、直流电动机，这些电动机均属于电力电子技术范畴。利用电力电子元器件进行工业规模电能的转换，将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能，最常见的电能转换有：利用元器件将直流电能转换成交流电能，或者逆之转换；将工频电源转换成工业生产所用设备所需频率的电源。
此外，电力电子技术还广泛地应用于冶金工业和电化学工业中。冶金工业中的加热电源、直流弧炉电源以及高中频感应淬火电源；在电化学工业中，电解铝、电解食盐水等工艺都大量地使用大容量整流电源。
关键词：电力电子技术发展应用
电力电子技术是一种新型现代化技术，它结合了电力、电子和控制的技术，具有专业性、系统性和综合性的特点。随着电力电子技术的日臻完善，电力电子技术被广泛应用于各个领域，为人们的生产生活提供了极大地便利。
现代电路发展历程
现代电力电子及电源技术的发展现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。
在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、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,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。
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,因此在六十年代和七十年代,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-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。
1.2 逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。
在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。
电力电子技术发展的新技术与新趋势
班级：10电51 学号：10285011 姓名：孙文杰电力电子技术发展的新技术与新趋势摘要：随着计算机应用技术在电力系统中不断发展和普及化，对于电力电子技术的重视程度也越发增加。
面对我国电力系统的不断建设和庞大的用电量，电力电子技术为我国当代电力生产供应系统提供了良好的技术平台，为电力系统的发电、配电、输电功能给予了支持。
关键词：电力电子技术；电力系统；应用分析电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现，随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高，电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。
简单的说，电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合，它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。
笔者就电力电子技术在我国电力系统中的应用和发展进行了重点阐述，说明电力电子技术在电力系统中的重要性。
电力电子器件的发展：电力电子技术产生自以后在电力系统中有了十足的发展。
第一代的电力电子器件主要以电力二极管和晶闸管为代表。
第一代电力电子器件的特点是体积小、耗能低。
在电力电子技术产生以后其迅速的取代了原有电力系统中的老式汞弧整流器，为电力电子技术的推广和发展奠定了良好的基础。
同时，电力二极管对于电路系统中电路性能的改善作用十分明显，它在降低电路损耗和提高电源使用率方面也各有建树。
电力电子技术发展到现在，整流二极管的种类各式各样，功能也各不相同。
随着电力系统的不断发展，第二代电力电子器件在上世纪79年代产生，第二代电子电力器件的特点是具有自动关断能力（例如可关断晶闸管和静电感应晶体管等）。
第二代全自动可控型的电力电子器件较第一代晶闸管相比，开关速度有了明显的提升，可以用于开关频率较高的电路中。
第三代电力电子器件的产生是在上世纪末90年代，随着电力系统的不断建设和发展，电力电子装置的结构和体积得到了进一步的改良，第三代电力器件的体积更小，结构也更为紧凑。
并且出现了将几种电力器件相结合的电子模块形式，为电力器的发展和使用创造了很大的方便。
浅析电力电子技术的发展及应用
分析其在现 实社会 中的应 用情况
上述的逆 变时代 ，虽然完成 了逆变和整流 的功能，但是其工作频率相对来说 比较低 ，满 足不 了人们逐 渐扩大 的需求。所 以，到 ８ ０年 代后期出现了集成 电路。这种大规模的集成电 路主要特点是将高压大电流技术和精细加 工技 术融为一体 ，标志着现代 电力电子变频器时代 的到来 ，标志着传 电力 电子技术的升级。这 时期的 电力电子器件走复合化的道路，各器件 的结构也越来越紧密，因为结合了各类器件 的 优 点，显得功能也越来越 强大 。纵观世界现状 ， 电力电子技术 的发展方 向将是高频化 。
２ ． ４ 一般 工 业
现代化 的工 厂 中随处 可见 自动 化的机 器 设备，这就需要强大的 电力系统 ，所 以各工厂 几乎都采用交直流电动机供 电，尤其是交流电 机，已经逐渐 占据各工厂的主导地位了 。不管 是多大的 电都可 以使用 电力 电子调速技术 ，一 些低技术的设备 比如大型鼓风机，也可通过采 用变频 装置来提 高性 能和效率。
２ ． ５ 电 力 系统
电力 系统 的发 展能 够推 动 国家 的发展 ， 电力系统也需要 电力 电子技术 ，所 以，当前 的 【 关键 词】发展 电子 电力 技 术 我 国正在 由 “ 工业 经济 ”模 式 向 “ 信 息 电力系统广泛采用该技术 。配 电系统的不稳定 经济”模式转变过程 中，在转变中 电子技术的 为我们带来很大的烦恼， 电力 电子装置可 以在 因为高新技术的发 发生意外的情况下有效的控制电能质量，达到 随着 高新技 术 的发 展， 电力 电子 技术 的 发展将起到了基石的作用 改善电力系统供电质量的 目的。 发展也为 电力行业带来 了新鲜血液 ，为 电力行 展需要 电子技术。它将传统产业和信息产业结 合起来 ，促进 了信息业的飞速前进 如今，很 业 朝着更高方 向发展提供 了基础。但它不仅仅 ３ 结 语 多高性能的 电力变流装置 已经被人们接纳，并 只是应 用于电力行业 ，由于时代科技的发展， 总 而 言 之 ， 电 力 电子 技 术 是 一 个 有 着 极 各学科间的边缘越来越模糊，由此也决定了电 且广泛的投入 使用。这不仅 促进电子行业 的发 展，而且还有 利于促进 其他 相关行业 发展 ，比 大发展潜力的朝阳产业 ，自上世纪 以来经历 了 力 电子 技术并不是一个完全独立的学科技术， 如前面所讲的 自动控 制技术，就能够 为其 发展 五十多年的发展历程 ，在其理论研 究及现实应 与它关联的有材料科学、微电子技 术及控制 理 论等，也就是说电力 电子技术已经慢慢地 渗透 提供便利。未来的 电力 电子技术的应用领域还 用领域 已经取得 了一定的效果 ，也具有 了一定 会拓宽 ，并将在经济发展中 占据不可忽视的地 的生产规模。 以 “ 变频技术 ”的为核心 电力 电 进 各个 工 业 部 门 。 位。下面，笔者将从五个方面分析电力电子技 子技术的广泛运用为人们带来了极大的便利 ， １电力电子技 术的发展历程 术在现实社会 中的应用 。 极大限度的拉动了国民经济的增长 。可想而知 的是，在 不久 的将来，电力 电子技术将如太阳 ． １传 统 改造 业 如果说 晶体 管 的诞生标 志着 固态 电子 时 ２ 样普照世 界。 代 的来 临，那么晶闸管的问世就把 电子技术带 在 传 统产业 的环 境 中，有很 多不 利于 人 上 了飞速 发展的轨道 随着高技术的发展，电 体健康 的因素，人们 往往要 在恶劣 的环境 中进 参考文献 力 电子 技术发展速度 也越来越快，更 多的领域 １ ］张 为佐 ．电力 电 子技 术 的二 十 年及 其 未 行高强度 的工作 。电力 电子技 术的出现大大 的 ［ 开始应用这 一技 术，其作用可 以从我 国经济 的 来 一一思 考走 向 信 息 时代 的 电力 电子 学 改善 了这 一状 况 ，它 能把 电 能转 化 成 劳 动 力 ， 发展看 出。纵观 电力 电子技术 的发展史 ，我们 ［ Ｊ ］ ．电 源技 术应 用 ， ２ ０ ０ １ （ Ｚ １ ） ． 可 以看 出其经 历了三个阶段：晶闸管 时代 、逆 把智能工作室 带进工厂 ，减轻工人们 的工作 负 ２ ］俞 勇祥 ．电力 电子 技 术的 应 用概 况 【 Ｊ 】 ． 担 。像化石燃料 电站类 的行业 ，工人们通 常都 ［ 变 时代 、变频 时代。接 下来 ，笔者将从这三个 新 技 术新 工 艺 ， ２ ０ ０ ０ （ １ ０ ） ． 是在危 险的环境 中作业 ， 电力电子 行业 的出现 ， 阶段分别进行描述 。 ［ ３ 】马克 刚 ．现代 电力电子器件 及其应 用 ［ Ｊ ］ ． 给此类行业的工作带来 了极大的便利。 世 界 电子 元 器件 ， ２ ０ ０ ０ （ ０ ７ ） ． １ ・ １晶闸管 时代 ２ ． ２ 家用 电器 ［ ４ ］张为 佐 ．电 力 电子 技 术 的应 用和 发 展 … ． 晶闸管 时代 也称 晶 闸管 整流 时代 ，晶 闸 江 苏机 械 制 造 与 自动 化 ， １ ９ ９ ８（ ０ ２ ） ． 电力 电子技 术也逐 渐 的普 及 到各家 各户 管 整流 管在 ２ ０世 纪 ６ Ｏ和 ７ ０年 代得 到了长 足 【 ５ ］张玉 芬 ．电 力 电子技 术的新 发展 ［ Ｊ ］ ．微 中，如变频 空调 、荧光灯等等 。这些家用 电器 的发展 ，当时都是通过 ５ ０ ＨＺ的交流发 电机来 电 子技 术 ， １ ９ ９ ７ （ ０ ６ ） ． 为家庭生活带来极大 的便利 的同时也相对 的节 提供较大功率 的工业用 电，其 中直流形式 的电 ［ ６ ］万遇 良 ． 电力 电子技 术的发展趋 势及应 用 约 了家庭开支 。比如 ，变频 空调能够节约 百分 能消费 占了百分之二十 。在 当时，我 国很 多电 【 Ｊ ］ ．电 工 电 能新 技 术 ， １ ９ ９ ５ （ ０ ２ ） ． 之三十 的电量 。除了这些之外 ，居 民家 中的电 厂都需要把交流 电转化为直流 电，这就催生 了 【 ７ ］肖元真 ，张 良 ．我 国电力电子技 术发展 展 器 ， 比如 冰 箱 等 都 需要 电力 电子 技 术 。 电力 电 大功率硅整流器和 晶闸管 ，它能高效 的完成直 望 ［ Ｊ ］ ．中国科技信 息 ， １ ９ ９ ４ （ Ｏ ３ ） ． 子技术为 人人们 带来 更多的空余时间去享 受生 流 电的转变。这也造就 了晶闸管整流时代 。 【 ８ 】张 超 ．电 力 电 子 技 术 的 发 展 及 在 电 力 活。 系统 中应 用 【 Ｊ ］ ． 企 业 家 天地 （ 理 论
电力电子技术与应用
电力电子技术与应用电力电子技术是指利用半导体器件和电磁元件等电子器件，对电力进行高效、稳定的转换与控制的技术领域。
它在现代电力系统和电力设备中扮演着至关重要的角色。
本文将从电力电子技术的定义、应用、发展趋势等方面进行探讨。
一、电力电子技术的定义电力电子技术是指利用电子器件对电能进行调节、变换、控制的技术。
电力电子器件一般具有高功率、高频率、高唯一性和高可靠性等特点，主要包括晶体管、可控硅、IGBT等。
电力电子技术通过改变电路的开关状态和电源工作方式，实现电能的调整和转换，从而满足电力系统对不同形式电能的需求。
二、电力电子技术的应用1. 高压直流输电技术高压直流输电是电力电子技术的一项重要应用。
通过将交流电能转换为直流电能，再进行输送，可以有效降低输电损耗，提高电网稳定性。
高压直流输电技术在远距离、大容量输电方面具有明显优势，已广泛应用于长距离跨区域输电工程。
2. 可再生能源发电技术电力电子技术在可再生能源发电中起到了关键作用。
风力发电、光伏发电等可再生能源具有不稳定性和间歇性，而电力电子技术可以实现对可再生能源的有效调节和控制，使其能够稳定地并入电力系统。
此外，电力电子技术还可以实现电能的质量改善和功率因数校正。
3. 变频调速技术变频调速技术是电力电子技术在电机控制领域的应用。
通过电力电子器件对电机进行调节，可以实现电机转速的连续调整和转矩的精确控制。
变频调速技术广泛应用于电力、化工、交通等行业，可以实现能量的高效利用和运行的平稳可靠。
4. 无功补偿技术无功补偿是电力电子技术在电力系统中的重要应用之一。
通过电力电子器件对无功功率的生成和吸收进行调节，可以实现电网的无功功率平衡和电压稳定控制。
无功补偿技术对提高电力系统的电能质量和稳定性具有重要意义。
三、电力电子技术的发展趋势1. 高功率、高可靠性随着电力需求的增长和电力器件技术的不断进步，电力电子技术将朝着高功率、高可靠性方向发展。
电力电子器件的集成化和可靠性的提升将进一步推动电力电子技术的发展。
电力电子技术在电力系统中的应用前景
电力电子技术在电力系统中的应用前景电力电子技术是一种新型的电气电子技术，它将半导体器件、控制电路和继电器等技术结合起来，能够实现对电能的控制、变换和传递。
电力电子技术已经广泛应用于各个领域中，包括了电机驱动、电源、照明、通讯、计算机、交通等领域。
而在电力系统中，电力电子技术也得到了越来越多的应用，具有广阔的应用前景。
电力电子技术可以用于电力系统的各个环节，从电源到负荷，电力电子技术都能够发挥重要的作用。
尤其是在新能源发电、大电网等领域，电力电子技术已经成为不可或缺的关键技术。
一、电力电子在电源领域中的应用电力电子技术在电源领域的应用主要集中在交流直流变换、直流直流变换、直流交流变换等方面。
在新能源发电中，电力电子技术可以实现太阳能光伏发电、风力发电、潮汐能发电等各种形式的电能转换。
在电力系统运行过程中，电力电子技术还可以对电力系统的稳定性和功率质量进行控制。
二、电力电子在输配电领域的应用电力电子技术在输配电领域的应用主要是用于提高输电效率、增加变电站容量、提高电网对新能源接入的容错能力和灵活性。
其中，HVDC、STATCOM（静态同步补偿装置）、UPFC（统一功率流控制器）等成为电力电子技术在输配电领域中的重要应用。
三、电力电子在智能电网领域中的应用智能电网是一种新型电力供应系统，由于其具有可控、智能和双向传输等特点，对电力系统的安全、稳定和发展起到了重要的作用。
在智能电网领域，电力电子技术成为实现各种新型电力服务的重要手段。
例如，智能电表、智能家居等智能化设备，全球统一的电力交易平台等智能电力服务，都离不开电力电子技术的支持。
四、电力电子在大电网领域中的应用电力电子技术在大电网领域中具有广阔的应用前景。
在大电网中，由于电力系统的复杂性和规模，传统的电力设备无法满足其需求。
而电力电子技术则可以通过半导体器件和控制电路等电气电子元器件的组合，实现大电网良好运行所必需的电能控制和传输。
电力电子技术在大电网领域中的主要应用有：实现大容量输电和调速控制、提高电能质量、减少电网损耗、增加电力系统稳定性等。
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现代电力电子及电源技术的发展现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。
在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、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,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT 为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。
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,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。
当时国曾经掀起了-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。
1.2 逆变器时代七十年代出现了世界围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。
在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)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出,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,仅局限在中低频围。
1.3 变频器时代进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。
将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。
MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。
据统计,到1995年底,功率M0SFET 和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。
新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域2.1 计算机高效率绿色电源高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。
八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。
接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。
绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的外围设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。
就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。
高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。
在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。
一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。
目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz围,实现高效率和小型化。
近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。
一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要高功率密度。
因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)变换器DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。
随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4 不间断电源(UPS)不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。
交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。
为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。
微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。
超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5 变频器电源变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。
变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。
工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。
八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。
至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。
变频空调具有舒适、节能等优点。
国于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。
预计到2000年左右将形成高潮。
变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。
优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6 高频逆变式整流焊机电源高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。
由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。
50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。
采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节围5~300A,重量29kg。
2.7 大功率开关型高压直流电源大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。
电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。
进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。
德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。
并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。
在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8 电力有源滤波器传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。
滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。
与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9 分布式开关电源供电系统分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。