电子机械论文]电力电子技术论文

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1、电子机械论文]电力电子技术论文现代电源技术是应川电力电子半导体器件，综合口动控制、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,电力电了作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术髙频化、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。[hide]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

2、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鉴流器件，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川。八十年代末期和九十年代初期发展起來的、以功率MOSFET和IGBT为代衣的、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己经进入现代电力电了时代。1.1整流器时代人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fi[流形式消费

3、的,莫中最典型的是电解(有色金属和化工原料需耍直流电解)、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)和玄流传动(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点流电，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国的能源危机，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玄流

4、电逆变为0-100HZ的交流电。在七卜年代到八十年代，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。类似的应用还包插高压宜流输出，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,为现代电力电了技术的发展萸定了基础。将集成电路技术的粘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

5、件、首先是功率MOSFET的问世，导致了屮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，又为人中型功率电源向高频发展带來机遇。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。据统计倒1995年底，功率MOSFET和GTR在功率半导体器件市场上己达到平分秋色的更多资料访问六剑客职教园：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髙的频率，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

6、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髙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和关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的髙效省电电源,根据美国环境保护署1992年6月17日“能源Z星”计划规定,桌上型个

7、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,就符介绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就忖而效率为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。髙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。在通信领域屮，通常将整流器称为一次电源，而将立流■玄流(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。H前在程控交换机用的一•次电源屮，

8、传统的和控式稳压电源C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-•般控制在50-100kHz范围内，实现髙效率和小型化。近儿年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/125A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400Ao因通信设备中所丿II集成电路的种类繁多，英电源电压也各不相同,在通信供电系统中采川高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成