本文由李淘深提供一、电力电子技术的最新发展及应用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。电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。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。，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。电力电子技术作为一门高技术学科，由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用，现在已广泛的应用于传统工业(例如：电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)和高新技术产业(例如：航天、现代化通信等)。下面着重讨论电力电子技术在电力系统中的一些应用。在高压直流输电(HVDC)方面的应用直流输电在技术方面有许多优点：(1)不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时，线路造价低;(6)调节速度快，运行可靠;(7)适宜于海下输电。随着大功率电子器件(如：可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高，新的大功率电力电子器件的出现和投入应用，高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善，设备结构得以简化，从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。

在柔性交流输电系统(FACTS)中的应用20世纪80年代中期，美国电力科学研究院(EPRI)N.G.博士首次提出柔性交流输电技术的概念。近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速，已被国内外一些权威的输电工作者预测确定为“未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、控制理论和通讯技术的发展为FACTS的发展提供了条件。采用IGBT等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数，从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。在电力谐波治理方面的应用有源滤波是治理日益严重的电力系统谐波的最理想方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年代初提出来的，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，从而实现实时补偿谐波电流的目的。随着中国电能质量治理工作的深入开展，使用以瞬时无功功率理论为理论基础的有源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。在不间断电源(UPS)中的应用UPS紧急供电系统是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证，是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。

现UPS普遍采用脉宽调制技术和功率、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率和可靠性。电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问，它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征，比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛关于电力方面的论文，并且能与其它学科相互融合和相互发展。二、电力电子器件的发展水平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。优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。

改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。1957年，美国人R.A.约克制成实用的晶闸管。50年代末晶闸管被用于电力电子装置，60年代以来得到迅速推广,并开发出一系列派生器件,拓展了电力电子技术的应用领域。电力电子电路随着晶闸管应用的推广，开发出许多电力电子电路，按其功能可分为：将交流电能转换成直流电能的整流电路；将直流电能转换成交流电能的逆变电路；将一种形式的交流电能转换成另一种形式的交流电能的交流变换电路；将一种形式的直流电能转换成另一种形式的直流电能的直流变换电路。

这些电路都包含晶闸管，而每个晶闸管都需要相应的触发器。于是配合这些电力电子电路出现了许多的触发控制电路。根据所用的器件,这些控制电路大体上可以分为代。第一代的控制电路主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年美国出现了世界上第一个集成电路以来，发展异常迅速。它应用到电力电子装置的控制电路中,使其结构紧凑,功能和可靠性得到提高。第三代由微机进行控制。70年代以来，由于微机的发展使电力电子装置进一步朝实现智能化的方向进步。电力电子装置随着电力电子电路的发展和完善，由晶闸管组成的许多类型的电力电子装置不断出现。如大功率的电解电源、焊接电源、电镀用的直流电源；直流和交流牵引、直流传动、交流串级调速、变频调速等传动用电源；励磁、无功静止补偿、谐波补偿等电力系统用的电力电子装置；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、交流稳压电源等各种工业用电力电子电源；各种调压器等等。这些电力电子装置,与传统的电动机-发电机组比，有较高的电效率(以容量10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,效率η＝80％，并随负载减小而显著降低,若用晶闸管电源,η92％,且随负载变化不大），因此，有明显的节能效果。

电力电子装置是静止式装置，占地面积小，重量轻，安装方便（以焊接电源为例,与旋转焊机相比，重量减轻80％,节能15％）。 同时，电力电子装置往往对频率、电压等的调节比较容易，响应快，功能多， 自动化程度高，因此用于工业上不但明显节能，还往往能提高生产率和产品质 量关于电力方面的论文，节省原材料，并常能改善工作环境。但电力电子装置大多为电子开关式装 置，它往往对电网和负载产生谐波干扰，有时还对周围环境引起一定的高频干 扰，这是在设计这些装置和系统时必须妥善解决的（见高次谐波抑制）。 编辑本段进展 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 和晶闸管应用为基础（尤其是晶闸管）的电力电子技术发展比较成熟。70 年代 末以来，两个方面的发展对电力电子技术引起了巨大的冲击。其一为微机的发 展对电力电子装置的控制系统、故障检测、信息处理等起了重大作用,今后还将 继续发展;其二为微电子技术、光纤技术等渗透到电力电子器件中，开发出更多 的新一代电力电子器件。其中除普通晶闸管向更大容量（6500 伏、3500 展外，门极可关断晶闸管(GTO)电压已达4500伏，电流已达 2500～3000 极型晶体管也向着更大容量发展，80年代中后期其工业产品最高电压达1400 最大电流达400 安,工作频率比晶闸管高得多,采用达林顿结构时电流增益可达 75～200。

随着光纤技术的发展，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系统。这种光控管与电触发的晶闸管相比，简化了触 发电路，提高了绝缘水平和抗干扰能力，可使变流设备向小型、轻量方向发展， 既降低了造价，又提高运行的可靠性。同时，场控电力电子器件也得到发展， 如功率场效应晶体管(power )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，中小容量的工作频率可达兆赫级。由场控 和双极型合成的新一代电力电子器件，如绝缘栅双极型晶体管（IGT MOS控制晶闸管（MCT）也正在兴起,容量也已相当大。这些新器件均具有门 极关断能力，且工作频率可以大大提高，使电力电子电路更加简单，使电力电 子装置的体积、重量、效率、性能等各方面指标不断提高，它将使电力电子技 术发展到一个更新的阶段。与此同时，电力电子器件、电力电子电路和电力电 子装置的计算机模拟和仿真技术也在不断发展。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。

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