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电力电子将成多学科相互渗透的综合性技术学科

发布时间:2016-04-29 07:29:52 作者:四方三伊 阅读:
  当今世界能源消耗增长十分迅速。目前,在所有能源中电力能源约占40%,而电力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后,电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换,电力电子技术在21世纪将起到更大作用。
电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分,是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展,电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关,已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。
  1957年第一个晶闸管(SCR)在美国通用电气公司的问世标志着电力电子技术的诞生。电力电子技术的发展先后经历了整流时代、逆变时代和变频时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
普通SCR是半控型器件,不能自关断,被称为第一代电力电子器件。以SCR为核心的变流电路沿用了过去水银整流器所用的相控整流电路及周波变换电路。相控整流电路的主要功能是使交流变成直流。因此当时有整流时代或顺变时代之称。直流传动(轧钢、造纸等)、机车牵引(电气机车、电传动内燃机、地铁机车等)、电化电源是当时的三大支柱应用领域。
  在20世纪70年代到80年代,随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件得到了很大发展,是电力电子技术的又一次飞跃,先后研制出GTR、GTO及其模块。在中大容量的变流装置中,传统的SCR逐渐被这些新型器件取代。这时的电力电子技术已经能够实现逆变。这一阶段称为逆变时代。
20世纪80年代,一批全控型器件的大容量化和实用化使电力电子技术完成了从传统电力电子技术向现代电力电子技术的过渡。MOSFET和IGBT的相继问世,标志着现代电力电子技术时代的来到。功率MOSFET使得中小功率电源向高频化发展。IGBT的出现为大中型功率电源向高频发展奠定了基础。
20世纪90年代,电力电子器件的研究和开发,已进入高频化,标准模块化,集成化和智能时代。
  电力电子学的发展史实际上是一部围绕提高效率、提高性能、小型轻量化、消除电力公害、减少电磁干扰和电噪声进行不懈研究的奋斗史。