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　　电力电子技能是一门新式的运用于电力范畴的电子技能，便是运用电力电子器材（如晶闸管GTOIGBT等）对电能进行改换和操控的技能。电力电子技能所改换的“电力”功率可大到数百MW乃至GW，也能够小到数W乃至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技能不同，电力电子技能首要用于电力改换。

　　现已成为现代电气工程与自动化专业不行短少的一门专业根底课，在培育该专业人才中占有重要位置。

　　电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪60年代呈现的。1974年，美国的W.Newell用一个倒三角形（如图1所示）对电力电子学进行了描绘，以为它是由电力学、电子学和操控理论三个学科穿插而构成的。这一观念被全世界遍及承受。“电力电子学”和“电力电子技能”是分别从学术和工程技能2个不同的视点来称号的。

　　一般以为，电力电子技能的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技能的概念和根底便是因为晶闸管和晶闸管变流技能的开展而建立的。此前就已经有用于电力改换的电子技能，所以晶闸管呈现前的时期可称为电力电子技能的史前或拂晓时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器材全速开展（全控型器材的特色是经过对门极既栅极或基极的操控既能够使其注册又能够使其关断）。使电力电子技能的相貌面目一新进入了新的开展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器材集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流才能大于一身，功能优越使之成为现代电力电子技能的主导器材。为了使电力电子设备的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器材及必要的辅佐器材做成模块的方式，后来又把驱动，操控，维护电路和功率器材集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。现在PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技能开展的一个重要方向。

　　运用电力电子器材完成工业规划电能改换的技能，有时也称为功率电子技能。一般情况下，它是将一种方式的工业电能转化成另一种方式的工业电能。例如，将沟通电能改换成直流电能或将直流电能改换成沟通电能；将工频电源改换为设备所需频率的电源；在正常沟通电源中止时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能改换成工频沟通电能。运用电力电子技能还能完成非电能与电能之间的转化。例如，运用太阳电池将太阳辐射能转化成电能。与电子技能不同，电力电子技能改换的电能是作为动力而不是作为信息传感的载体。因而人们重视的是所能转化的电功率。

　　电力电子技能是建立在电子学、电工原理和自动操控三大学科上的新式学科。因它本身是大功率的电技能，又大多是为运用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技能的内容首要包括电力电子器材、电力电子电路电力电子设备及其体系。电力电子器材以半导体为根本资料，最常用的资料为单晶硅；它的理论根底为半导体物理学；它的工艺技能为半导体器材工艺。近代新式电力电子器材中很多运用了微电子学的技能。电力电子电路吸收了电子学的理论根底，依据器材的特色和电能转化的要求，又开宣布许多电能转化电路。这些电路中还包括各种操控、触发、维护、显现、信息处理、继电触摸等二次回路及外围电路。运用这些电路，依据运用目标的不同，组成了各种用处的整机，称为电力电子设备。这些设备常与负载、配套设备等组成一个体系。电子学、电工学、自动操控、信号检测处理等技能常在这些设备及其体系中很多运用。

　　(1) 优化电能运用。经过电力电子技能对电能的处理，使电能的运用到达合理、高效和节约，完成了电能运用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机锻炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的查询，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推行运用电力电子技能是节能的一项战略办法，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多设备列入节能的推行运用项目。

　　(2) 改造传统工业和开展机电一体化等新式工业。据发达国家猜测，往后将有95%的电能要经电力电子技能处理后再运用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子工业有关，特别是，电力电子技能是弱电操控强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统工业和新式工业选用微电子技能发明了条件，成为发挥计算机效果的确保和根底。

　　(3) 电力电子技能高频化和变频技能的开展，将使机电设备打破工频传统，向高频化方向开展。完成最佳作业功率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，呼应速度到达高速化，并能习惯任何基准信号，完成无噪音且具有全新的功用和用处。

　　(4) 电力电子智能化的开展，在必定程度大将信息处理与功率处理合一，使微电子技能与电力电子技能一体化，其开展有或许引起电子技能的严重变革。有人乃至提出，电子学的下一项革新将发生在以工业设备和电网为目标的电子技能运用范畴，电力电子技能将把人们带到第2次电子革新的边际。

　　1902年呈现了第一个玻璃的汞弧整流器。1910年呈现了铁壳汞弧整流器。用汞弧整流器替代机械式开关和换流器,这是电力电子技能的发端。1920年试制出氧化铜整流器，1923年呈现了硒整流器。30年代，这些整流器开端很多用于电力整流设备中。20世纪40年代末呈现了晶体管。20世纪50年代初，晶体管向大功率化开展，一起用半导体单晶资料制成的大功率二极管也得到开展。1954年，瑞典通用电机公司（ASEA公司）首先将汞弧管用于高压整流和逆变,并在±100千伏直流输电线年，美国人J.莫尔制成晶闸管雏型。1957年，美国人R.A.约克制成有用的晶闸管。50年代末晶闸管被用于电力电子设备，60年代以来得到敏捷推行,并开宣布一系列派生器材,拓宽了电力电子技能的运用范畴。 电力电子电路 跟着晶闸管运用的推行，开宣布许多电力电子电路，按其功用可分为：①将沟通电能转化成直流电能的整流电路；②将直流电能转化成沟通电能的逆变电路；③将一种方式的沟通电能转化成另一种方式的沟通电能的沟通改换电路；④将一种方式的直流电能转化成另一种方式的直流电能的直流改换电路。这些电路都包括晶闸管，而每个晶闸管都需求相应的触发器。所以合作这些电力电子电路呈现了许多的触发操控电路。依据所用的器材,这些操控电路大体上能够分为3代。第一代的操控电路首要由分立的电子元件（如晶体管、二极管）组成。直到80年代后期，还用得不少。第二代由集成电路组成。自从1958年美国呈现了世界上第一个集成电路以来，开展反常敏捷。它运用到电力电子设备的操控电路中,使其结构紧凑,功用和可靠性得到前进。第三代由微机进行操控。70年代以来，因为微机的开展使电力电子设备进一步朝完成智能化的方向前进。电力电子设备跟着电力电子电路的开展和完善，由晶闸管组成的许多类型的电力电子设备不断呈现。如大功率的电解电源、焊接电源、电镀用的直流电源；直流和沟通牵引、直流传动、沟通串级调速、变频调速等传动用电源；励磁、无功停止补偿、谐波补偿等电力体系用的电力电子设备；低频、中频、高频电源等各种非工频电源，尤其是感应加热的中高频电源；不停电电源、沟通稳压电源等各种工业用电力电子电源；各种调压器等等。这些电力电子设备,与传统的电动机-发电机组比，有较高的电功率(以容量10千瓦至数百千瓦、频率为1000赫的电动机-发电机组为例,在额定负载下,功率η=80%，并随负载减小而显着下降,若用晶闸管电源,η≥92%,且随负载改变不大），因而，有显着的节能效果。电力电子设备是停止式设备，占地面积小，分量轻，设备便利（以焊接电源为例,与旋转焊机比较，分量减轻80%,节能15%）。一起，电力电子设备往往对频率、电压等的调理比较简略，呼应快，功用多，自动化程度高，因而用于工业上不光显着节能，还往往能前进生产率和产品质量，节约原资料，并常能改进作业环境。但电力电子设备大多为电子开关式设备，它往往对电网和负载发生谐波搅扰，有时还对周围环境引起必定的高频搅扰，这是在规划这些设备和体系时有必要妥善解决的（见高次谐波按捺）。

　　从20世纪50年代中到70年代末，以大功率硅二极管、双极型功率晶体管和晶闸管运用为根底（尤其是晶闸管）的电力电子技能开展比较老练。70年代末以来，两个方面的开展对电力电子技能引起了巨大的冲击。其一为微机的开展对电力电子设备的操控体系、毛病检测、信息处理等起了严重效果,往后还将继续开展;其二为微电子技能、光纤技能等渗透到电力电子器材中，开宣布更多的新一代电力电子器材。其间除一般晶闸管向更大容量（6500伏、3500安）开展外，门极可关断晶闸管（GTO）电压已达4500伏，电流已达 2500～3000安；双极型晶体管也向着更大容量开展，80年代中后期其工业产品最高电压达1400伏，最大电流达400安,作业频率比晶闸管高得多,选用达林顿结构时电流增益可达75～200。 跟着光纤技能的开展，美国和日本于1981～1982年间相继研制成光控晶闸管并用于直流输电体系。这种光控管与电触发的晶闸管比较，简化了触发电路，前进了绝缘水平缓抗搅扰才能，可使变流设备向小型、轻量方向开展，既下降了造价，又前进运转的可靠性。一起，场控电力电子器材也得到开展，如功率场效应晶体管(power MOSFET)和功率静电感应晶体管(SIT)已达千伏级和数十至数百安级的电压、电流等级，中小容量的作业频率可达兆赫级。由场控和双极型组成的新一代电力电子器材，如绝缘栅双极型晶体管（IGT或IGBT）和MOS操控晶闸管（MCT）也正在鼓起,容量也已相当大。这些新器材均具有门极关断才能，且作业频率能够大大前进，使电力电子电路愈加简略，使电力电子设备的体积、分量、功率、功能等各方面目标不断前进，它将使电力电子技能开展到一个更新的阶段。与此一起，电力电子器材、电力电子电路和电力电子设备的计算机模仿和仿真技能也在不断开展。

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