电力电子技术器件的现状及发展趋势

电力电子技术器件的现状及

发展趋势

-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

电力电子技术器件的现状及发展趋势

【摘要】电力电子技术在节约能源与绿色电源技术方面扮演着重要角色。它已经发展为电气工程学科最为重要、最为活跃的一个分支。近年来，电力电子器件在性能方面获得了很大的提高，未来发展的主流是提高电流和电压的等级、提高工作频率、缩小体积、高度模块化和高工作效率化，并根据电力电子装置的需要协调电压、电流和频率之间的关系。

【关键词】电力电子学; 节约能源；电力电子器件;

New Trends of DeveloPment Of Electronic Technology Abstract:Power electronic techology play very important roles in the technology ofsaving power and green power supply. It has developed into one of the most important and the most active branch of electric engineering subject. In recent years, power electronics device in terms of performance obtained the very big enhancement，The future of the mainstream of development is to improve the current and voltage level, improve the working frequency, reduced volume, highly modular and high work efficiency, and according to the need of the power electronic device to coordinate the relationship between the voltage, current and frequency.

Key word:Power electronic： save energy ；Power electronic devices（文献[2]）

引言：

所谓电力电子技术就是使用电力半导体器件及电子技术对电气设备的电功率进行变控制的技术。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标，是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的交叉学科。电力电子器件是电力电子技术的基础和源头。在电力电子器件中，GTO 晶闸管、整流管、IGCT、GTR 的发展速度减缓；,MOS场控半导体器件以其优异的特性已成为主流器件，并将成为未来电力半导体器件研究的主流。对IGBT,MOSFET 和IECT 这些以 ,MOSFET 作为控制级，且具有高的工作频率的器件，其研究的核心是提高电压和电流容量；静电感应类电力半导体SIT、SITH的研究将受到重视电力电子技术是电子学发展的新领域.近年来,国内外电力电子产品的开发和电力电子技术的应用有了很大的发展.本文就国内外电力电子技术发展现状、前景预测、产品市场及对策措施进行分析和比较,并提出国内(上海)电力电子技术和器件的发展目标与发展重点。由于电能是人类活动的主要能源,而电力电子技术能有效地节能降耗,所以被看作是国民经济各部门、国防建设和人

民生活中一项重要的基础技术。（文献[4] 文献[5]）

（文献[7]）

1.国内外电力电子技术发展现状与走势

1.1 电力电子器件发展史

电力电子器件又称作开关器件，相当于信号电路中的A-D采样，称之为功率采样，器件的工作过程就是能量过渡过程，其可靠性决定了装置和系统的可靠性。根据可控程度以及构造特点等因素可以把电力电子器件分成四类：

(1)半控型器件——第一代电力电子器件

2O世纪5O年代，由美国通用电气公司发明的硅晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开端。到了2O世纪7O年代，已经派生出了许多半控型器件，这些电力电子器件的功率也越来越大，性能日渐完善，但是由于晶闸管的固有特性，大大限制了它的应用范围。

(2)全控型器件一一第二代电力电子器件

从2O世纪7O年代后期开始，可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)及其模

块相继实用化。此后，各种高频率的全控型器件不断问世，并得到迅速发展。

这些器件主要有：电力场控晶体管(即功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、静

电感应晶闸管(SITH)等，这些器件的产生和发展，已经形成了一个新型的全控

电力电子器件的大家族。

(3)复合型器件——第三代电力电子器件

前两代电力电子器件中各种器件都有其本身的特点。近年来，又出现了兼有几种器件优点的复合器件。如：绝缘门极双极晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。它实际上是MOSFET驱动双极型晶体管，兼有M0sFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两者的优点。它容量较大、开关速度快、易驱动，成为一种理想的电力电子器件。

(4)模块化器件——第四代电力电子器件

随着工艺水平的不断提高，可以将许多零散拼装的器件组合在一起并且大规模生产，进而导致第四代电力电子器件的诞生。以功率集成电路PIC(Power Intergrated Circuit)为代表，其不仅把主电路的器件，而且把驱动电路以及具有过压过流保护，甚至温度自动控制等作用的电路都集成在一起，形成一个整体。（文献[6]）

1.2国外电力电子技术发展趋势

目前,国际上电力电子技术和电力电子器件发展较快的国家主要是日本、美国和西欧,其中日本在技术和产量方面都居领先地位。日本、美国和西欧的一些公司都致力于电力电子器件的开发和应用,并以每年20%- 30%的速度递增。其中,日本是世界上最主要的电力电子产品生产国,东芝、日立、三菱、富士等公司都是世界上主要的电力电子器件制造商。日本政府大力支持电力电子技术的应用和电力电子器件的研究开发.并要求起点高、起步快,从而导致日本在电力电子技术领域很快处在领先地位,该调查报告认为:应用电力电子变频技术的效果主要体现在节能、节材和提高工作质量。美国在意识到失去优势的情况下,着