電力電子技術(shù)分為電力電子器件技術(shù)、變流技術(shù)兩個分支。一般認為，1957年美國通用電氣公司研制出的diyi個晶閘管是電力電子技術(shù)產(chǎn)生的標志，此后，電力電子技術(shù)逐漸成熟和發(fā)展。

而今的電力電子技術(shù)是建立在電工原理、電子學、自動化控制三大學科上的一門新興學科，屬于電工類范疇，其內(nèi)容主要包括電力電子電路、電力電子器件、電力電子裝置及其系統(tǒng)，并且在一般工業(yè)、電力系統(tǒng)、電子裝置電源、交通運輸和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的運用，極大的推動了我國經(jīng)濟的進步與發(fā)展。電力電子技術(shù)發(fā)展史

隨著上世紀五十年代末，世界上diyi支晶閘管的問世以來，電力電子技術(shù)就開始在世界的現(xiàn)代電氣傳輸技術(shù)上大放異彩。由于晶閘管的問世，使得可控流硅整裝置的開發(fā)提上了日程。隨著可控流硅整裝置的成功開發(fā)，電能的變換和控制從傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變流機組和靜止離子變流器進入了由電力電子器件控制的變流時代。

所以總的來看電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了晶閘管整流時代、電力電子的逆變時代、現(xiàn)代電力電子變頻器時代這三個重要的階段。

晶閘管整流時代：

上世紀五十年代末以前，經(jīng)濟發(fā)展所需要使用的大功率用電主要是由工頻交流發(fā)電機來提供的。

由于當時技術(shù)的不發(fā)達，所產(chǎn)生的交流電在使用的過程中總有大約20%的電能以直流的形式來進行使用的。這20%的直流電使用的領(lǐng)域主要包括：電解、牽引、直流傳動等領(lǐng)域。

隨著晶閘管的成功研制，以及可控流硅整裝置的成功開發(fā)，使得由工頻發(fā)電機產(chǎn)生的交流電能夠被直接轉(zhuǎn)化為直流電?？煽亓鞴枵b置的大規(guī)模使用極大的促進了一些以使用直流電為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

電力電子技術(shù)的逆變時代：

隨著自關(guān)斷器件在上世紀70年代末的成功研制以及大范圍的應(yīng)用，電力電子技術(shù)成功的從晶閘管整流時代進入到了電力電子技術(shù)的逆變時代。

由于上世紀70年代以后爆發(fā)世界范圍內(nèi)的能源危機，為了解決能源危機帶來的一些經(jīng)濟發(fā)展問題，交流電機變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而被迅速的關(guān)注并得到了迅猛的發(fā)展。將直流電變成0～100Hz的交流電是整個變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)所在。

在大功率逆變過程中所使用的晶閘管以及巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)快速的成為當時電力電子技術(shù)市場上的器件主要角色。雖然能夠?qū)崿F(xiàn)直流電和交流電的相互轉(zhuǎn)換，但是這種轉(zhuǎn)換依舊只是存在于低頻的工作范圍之內(nèi)，即所用的工作頻率較低。

現(xiàn)代電力電子變頻器時代：

隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，為新的電力電子技術(shù)使用時代打下了堅實的基礎(chǔ)。現(xiàn)代電力電子變頻器主要是集成電路的精加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)的有機結(jié)合。以高頻、高電壓和大電流于一身的功率半導體復(fù)合器件，以及以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，正在向著以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學技術(shù)轉(zhuǎn)變。

在這個時期內(nèi)，由于大規(guī)模集成電路的設(shè)計思想被應(yīng)用到各種新型器件的設(shè)計之中去，所以各種器件正在向著復(fù)合化、模塊化的方向發(fā)展。在電子器件結(jié)構(gòu)緊縮、體積變小的同時還能夠使其綜合各種不同部件的優(yōu)點。

交流電機變頻調(diào)速能夠使用較高的頻率離不開這些新型器件的發(fā)展使用，并且在不斷的發(fā)展使用過程中，交流電機的變頻調(diào)速的性能已經(jīng)變得越發(fā)的成熟可靠。電力電子技術(shù)的相關(guān)優(yōu)點

1、對電能的使用進行優(yōu)化作用

日常生活中電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得我們對電能使用處理Z大限度的進行節(jié)約。電能不再被浪費，這都得益于電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在應(yīng)用于電力電子設(shè)備中潛在節(jié)能就相當于上世紀末發(fā)電量的百分之一。電力電子技術(shù)在電能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用效果驚人，對電力節(jié)能貢獻非常突出。電力電子技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了電能Z佳化。

2、能夠改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)

隨著科技不斷進步，今后電力領(lǐng)域?qū)懈嗟碾娔苄枰?jīng)過電力電子技術(shù)的處理而被人們使用。人們?nèi)粘Ｉ钪幸矔邢嚓P(guān)的電力電子設(shè)備產(chǎn)品的出現(xiàn)。電力電子技術(shù)作為一種弱電控制強電的媒體，連接了計算機與機電生產(chǎn)設(shè)備，為傳統(tǒng)的工業(yè)帶來了新的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

3、提高設(shè)備工作效率，優(yōu)化設(shè)備功能

作為一項不斷優(yōu)化的電子技術(shù)，自身的高頻技術(shù)與變頻技術(shù)將會通過發(fā)展不斷的被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，會不斷的向更高頻的方向發(fā)展。也會縮小傳統(tǒng)機電外觀的體積，保證正常功能的運轉(zhuǎn)。電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展也會提高機電設(shè)的運轉(zhuǎn)效率，加強設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度，創(chuàng)造更多的功能。

4、優(yōu)化處理方式變革新技術(shù)

目前電力電子技術(shù)不斷進步，尤其是將智能化與原有的信息處理與功率處理合二為一了，使得先進電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)穩(wěn)定的結(jié)合在一起。在傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)方面發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變，會給社會生產(chǎn)帶來前所未有快速發(fā)展。

電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

1、電力電子技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用

工業(yè)是我國第二產(chǎn)業(yè)。眾所周知，在眾多工業(yè)生產(chǎn)過程中，必定會使用到各種交流電動機，雖然其動力設(shè)備性能較好，且還可以提供直流斬波電源，但需要注意的是：交流電動機的主體依舊是電力電子裝備。

交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的運用是整個電氣節(jié)能的關(guān)鍵，和傳統(tǒng)的大型機器相比可知，如果使用電力電子交流節(jié)能技術(shù)，并將其作為電力驅(qū)動電源，完全可以達到節(jié)能的目的，其省電的效率更是可以達到30%以上。

近幾年，隨著電力電子技術(shù)的應(yīng)用愈加成熟，交流電性能也開始逐漸表現(xiàn)出來，可見，電力電子交流調(diào)速技術(shù)將快速占據(jù)市場。

2、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

電力系統(tǒng)對電力電子技術(shù)的依賴性較大。高壓輸電是基于發(fā)電廠，并借助變壓器，進而將發(fā)電機發(fā)出的電壓升壓后再輸出的一種全新電力運輸模式。需要注意的是：高壓直流輸電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，因為這樣能有效避免因長距離輸送而導致的電力系統(tǒng)損耗問題，Z終也能為良好輸電提供有力保障。

但是，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的裝置是可以被電能質(zhì)量控制的，比如，將其使用于閃變、瞬間停電等電能質(zhì)量控制中，能更好地保障供電質(zhì)量。總而言之，在電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展中，如果能得到電力電子技術(shù)的大力支持，則更有利于我國現(xiàn)代化電力建設(shè)目標的實現(xiàn)。

3、電力電子技術(shù)在交通運輸行業(yè)中的具體應(yīng)用

隨著我國交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)在其中的運用價值和意義也逐漸顯現(xiàn)出來，尤其是DC/DC變換技術(shù)，更是被大量應(yīng)用到地鐵、動車及無軌電車中，不僅起到了控制無極變速的作用，而且還有效提升了控制質(zhì)量。

在具體使用過程中，電氣機車中的直流機車通常會選擇整流裝置，并將其作為供電設(shè)備。但是，交流機車一旦采用了變頻裝置進行供電，也就意味著必須借助電力電子裝置才能做好電力控制工作。

比如，直流斬波器被廣泛應(yīng)用到軌道車輛中;電力電力技術(shù)被應(yīng)用到磁懸浮列車中。即便部分交通工具使用的是蓄電池，但同樣離不開電力電子技術(shù)的應(yīng)用。電力電子技術(shù)在電路系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在發(fā)電環(huán)節(jié)，使用電力電子技術(shù)能夠保證設(shè)備的高速運行。

可以運用到靜止勵磁，尤其是對大型發(fā)電機來說，采用晶閘管整流方式，通過靜止勵磁的方式提高整個系統(tǒng)的可靠性。還可以利用在水力和風力發(fā)電中，水頭壓力和流量能夠決定其變速恒頻鼓磁，當水頭發(fā)現(xiàn)變化時，就可以通過機組的方式改變速度。

在風力發(fā)電中，可以有效的提高功率的速度，Z大限度的實現(xiàn)機組運行的速度，調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流。還可以應(yīng)用在變頻調(diào)速中，以往火電設(shè)備耗能都是由風機水泵提供的，在運行過程中變頻調(diào)速會被消耗，導致風機水泵的運行效率比較低。為了實現(xiàn)節(jié)能在風機水泵中利用變頻調(diào)速技術(shù)就可以保證系統(tǒng)的運行。

2、電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在高壓輸電過程中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了電力網(wǎng)運行的穩(wěn)定性能。在直流輸電技術(shù)中，直流和輕型直流輸電具有容量大、性能穩(wěn)定的特點，能夠保證高壓直流輸電在長距離輸電中占據(jù)有利優(yōu)勢。

通過電力電子技術(shù)能夠加強對其的控制，更加靈活的調(diào)節(jié)交流輸電系統(tǒng)電壓、阻抗，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3、電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在配電方面的應(yīng)用，能夠保證電能質(zhì)量給供電提供可靠性。電能質(zhì)量能夠控制電壓、頻率，有利于防止瞬態(tài)波動和干擾。應(yīng)用電力電子技術(shù)，能夠保證電路系統(tǒng)中配電環(huán)節(jié)的正常運行。市場的需求比較大，由于開發(fā)比較簡單、成本低，在應(yīng)用方面有很好的前景。

4、電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電動機運用變負荷方式進行節(jié)電，電動機變負荷調(diào)速技術(shù)能夠保證節(jié)能的實現(xiàn)。交流調(diào)速主要用于冶金和礦山方面，通過風機、泵類利于調(diào)速控制變負荷機械，有效控制風流量和水流量。這種技術(shù)損耗小、節(jié)電效率比較高，在使用的過程中要保證無功與有功電源的優(yōu)化。

電力電子技術(shù)發(fā)展的主要趨勢

1、集成化、模塊化發(fā)展

集成化與模塊化發(fā)展主要體現(xiàn)在電源單元和功率器件兩個方面，使用微小智能化的器件，不僅可以對器件的體積進行有效的控制，并且設(shè)計制造的模塊化也表現(xiàn)的非常突出，實現(xiàn)模塊化發(fā)展的主要核心是降低電力電子技術(shù)中器件的電應(yīng)力。從而可以提高電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

2、高頻化發(fā)展

在供電頻率方面，不管是器件體積還是變壓器的電感都是反比例發(fā)展，因此體積減少肯定會使電力電子技術(shù)像高頻化發(fā)展，這些都已通過實踐驗證的。實際上自從出現(xiàn)控制型電子期間后，電力電子技術(shù)已經(jīng)朝著高頻化方向轉(zhuǎn)變了。

3、數(shù)字化、全控化發(fā)展

隨著科技的不斷進步，全控化電力電子技術(shù)打破了之前電力電子器件的使用功能限制，還大大降低電路關(guān)斷后的危險，從根源上保證了電力系統(tǒng)的安全使用。現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻斬波等都充分展現(xiàn)了其數(shù)字化的特征，就連弱電領(lǐng)域也進一步開拓了電力電子技術(shù)的發(fā)展空間，提高了集成化發(fā)展程度。

4、綠色化特征

電力電子技術(shù)的綠色化特征不單指控制自然環(huán)境污染問題，而且也包括電網(wǎng)污染問題?？刂瓢l(fā)電容量可以從根源上降低發(fā)電對于周圍環(huán)境造成的污染，現(xiàn)在發(fā)明的污染過濾器都充分體現(xiàn)了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展。

電力電子技術(shù)應(yīng)用方面，當前主要應(yīng)用到了儲存控制技術(shù)、交流輸電技術(shù)、燃料電池發(fā)電技術(shù)和太陽能發(fā)電技術(shù)等，這些都將是現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的主流趨勢。

2018-07-11 12686