浅析电力电子技术的发展

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1、浅析电力电子技术的发展摘要：电力电子技术，又称功率电子技术,是20世纪后半叶诞生和发展起来的一门崭新的技术，主要研究各种电力电子器件，以及这些电力电子器件所构成的各种各样能高效地完成对电能的变换和控制的电路或装置。本文探讨了电力电子技术的发展和应用。关键词：电力电子；技术；发展；应用电力电子技术是与电子.控制.电力紧密相关的学科，对电能进行变换和控制。随着科学技术的发展，电力电子技术已逐渐发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。现在，电力电子技术的应用领域愈来愈广泛，对国民经济产生了日益显著的技术效益和经济效益。一、电力电子技术的发展传统电力电子技术是以低频技术处

2、理的，现代电力电子的发展向着高频技术处理发展。其发展先后经历了整流器时代.逆变器时代和变频器时代，在不断的发展中促进了现代电力电子技术的广泛应用。电力电子技术在1947年晶体管诞生开始形成，接着1956的晶闸管的出现标志电力电子技术逐渐形成一门学科开始发展，以功率MOS-FET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的出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。1.晶闸管整流器时代大功率的工业用电由工频（50Hz）交流发电机来提供的，在应用过程中，大约有20%的电能是以直流形式消费的，譬如电解（有色金属和化工原料需要直流电解）.牵引（电气机车

3、.电传动的内燃机车.地铁机车.城市无轨电车等）.直流传动（轧钢.造纸等）等几大领域。大功率硅整流器能够高效率的把工频交流电转变为直流电，在20世纪60年代和70年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用快速发展。国内曾经掀起了各地大办硅整流器厂的热潮，当前我国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家大多是那个时代建设的。这一时期称之为电力电子技术的晶闸管时代。2.逆变器时代20世纪70年到80年代期间成为逆变器时代，该期间的电力电子技术已经能够实现逆变，但是仅局限在中低频范围内。当时变频调速装置因为能节能大量普及，巨型功率晶体管（GTR）.门极可关断晶闸管（GTO）和大功率逆

4、变用的晶闸管成为当时电力电子器件的主流。它们属于第二代电力电子器件。3.变频器时代20世纪80年代后，大规模和超大规模集成电路技术得到了广泛的应用，为电力电子技术的快速发展打下了良好的基础。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应用。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以及以低频技术处理问题为主的传统电力电子学正在向高频技术处理问题为主的现代电力电子学转变。这种现象表明，传统电力电子技术已经进入现代电力电子变频器时代。这一时期，各种新型器件应用大规模集成电路技术，向复合化.模块化的方向发展，让电力电子器件结构紧

5、凑.体积缩小，同时能够综合不同器件的优点。这些新型器件的发展，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，同时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打下了重要的技术基础。4.现代电力时代20世纪以来，电力电子作为自动化.节材.节能.机电一体化.智能化的基础，正朝着应用技术高频化.产品性能绿色化.硬件结构模块化的现代化方向发展。在1995年，功率MOSFET和GTR在功率半导体器件出现并广泛被人们应用，功率器件和电源单元的模块化，使用方便，缩小整机体积，器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。电子电

6、力技术具有全控化.电路形式弱电化.集成化.高频化和数字化的特点。更能带来节能.节省材料和减少污染的经济效益和生态效益，能控制精度高.避免模拟信号的畸变失真，减小杂散信号的干扰，改善了工作条件。二、电力电子的应用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。20世纪80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l9

7、92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.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X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