电工电子技术应用与发展 现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、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,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础, 正朝着应用技术高频化、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。 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 整流器件,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 多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、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,表明传统电力电子技术已经进入现代电力 电子时代。 1.1 整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约 20%的电能是以直流形式消费的, 其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、 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)和直流传动(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直流电,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围的能源危机,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直流电逆变为 0~100Hz 的交流电。在七十年代到八十年代,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。类似的应用还包括高压直流输出,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,为现代电力电子技术的发展奠 定了基础。将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,出现了一批全新的全控...
