【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 =～,f=50kHz)單管：1kV/50A模塊：電子注入增強(qiáng)柵極晶體管IEGT無(wú)MOS控制晶閘管MCT1kV/100A(UF =, Tq=1μs)1kV/75A智能功率模塊IPM和功率集成電路PICIPM:600V/75A⑧ 電力電子器件的容量和性能的優(yōu)化電力電子器件的現(xiàn)有發(fā)展水平，如表1所示。近年來(lái)，新型半導(dǎo)體材料的研究正在取得不斷地突破，碳化硅（SiC）、金剛石等新材料用于電力電子器件，特別是金剛石器件與硅器件相比，功率可提高106個(gè)數(shù)量級(jí)，頻率可提高50倍，導(dǎo)通壓降降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，最高結(jié)溫可達(dá)600℃。（三）電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)是以功率處理和變換為主要對(duì)象的現(xiàn)代工業(yè)電子技術(shù)，當(dāng)代工、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域都離不開電能，離不開表征電能的電壓、電流、頻率、波形和相位等基本參數(shù)的控制和轉(zhuǎn)換，而電力電子技術(shù)可以對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行精確的控制與高效的處理，所以電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電氣工程現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，國(guó)防軍事、工業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)以及家用電器等無(wú)不滲透著電力電子技術(shù)的新成果。下面是簡(jiǎn)單的介紹： 一般工業(yè)電機(jī)調(diào)速工業(yè)中大量應(yīng)用各種交、直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能，為其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來(lái)，由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能可與直流電動(dòng)機(jī)相媲美，因此，交流調(diào)速技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并且占據(jù)主導(dǎo)地位。作為節(jié)能控制主要采用交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，它帶來(lái)了巨大的節(jié)能效益。在各行各業(yè)中，風(fēng)機(jī)、水泵多用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其用電量占我國(guó)工業(yè)用電的50%以上，全國(guó)用電量的30%?？刂骑L(fēng)量或水流量，過(guò)去是靠控制風(fēng)門或節(jié)流閥的轉(zhuǎn)用，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。由于風(fēng)門或節(jié)流閥轉(zhuǎn)角的減小，卻增大了流體的阻力，因此功率消耗變化甚小，結(jié)果造成在小風(fēng)量或小水流時(shí)電能的浪費(fèi)。我國(guó)的風(fēng)機(jī)、水泵，全面采用變頻調(diào)速后，每年節(jié)電可達(dá)數(shù)百億度。家用電器的空調(diào)，采用變頻調(diào)速技術(shù)，可節(jié)電30%以上。 交通運(yùn)輸電氣化鐵道中私廣泛采用電力電子技術(shù)，電氣機(jī)車中的直流機(jī)車采用整流裝置供電，交流機(jī)車采用變頻裝置供電。如直流斬波器廣泛應(yīng)用于鐵道車輛，磁懸浮列車中電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。新型環(huán)保綠色電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（EV/HEV）正在積極發(fā)展中。汽車是靠汽油引擎運(yùn)行而發(fā)展起來(lái)的機(jī)械，它排出大量二氧化碳和其他廢氣，嚴(yán)重的污染了環(huán)境。綠色電動(dòng)車的電機(jī)是以蓄電池為能源，靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子技術(shù)。顯而易見(jiàn)，未來(lái)電動(dòng)車將取代燃油汽車。飛機(jī)、船舶需要各種不同要求的電源，因此航空、航海都離不開電力電子技術(shù)。電力系統(tǒng)發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)一次以上電力電子裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，是離不開電力電子技術(shù)的。高壓直流輸電，其送電端的整流和受電端的逆變裝置都是采用晶閘管變流裝置，它從根本上解決了長(zhǎng)距離、大容量輸電系統(tǒng)無(wú)功損耗問(wèn)題。柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS），其作用是對(duì)發(fā)電輸電系統(tǒng)的電壓和相位進(jìn)行控制。其技術(shù)實(shí)質(zhì)類似于彈性補(bǔ)償技術(shù)。FACTS技術(shù)是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)改造傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重大措施，已成為當(dāng)今發(fā)達(dá)國(guó)家電力界研究的熱點(diǎn)。FACTS技術(shù)（包括系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)及控制器技術(shù)）已被國(guó)內(nèi)外的一些權(quán)威性的輸電技術(shù)專家、學(xué)者稱為未來(lái)輸電系統(tǒng)新時(shí)代的3項(xiàng)支撐技術(shù)（FACTS技術(shù)、先進(jìn)的控制中心和綜合自動(dòng)化技術(shù)）之一，或是“現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的3項(xiàng)（如新時(shí)代技術(shù)、智能控制、基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）具有變革性影響的前沿性課題之一”。無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制對(duì)電力系統(tǒng)有重要意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容量（TSC）都是重要的無(wú)功補(bǔ)償裝置。靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更優(yōu)越的無(wú)功和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?，減少或消除由于傳統(tǒng)變流裝置對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的公害，大大地改善了供電質(zhì)量，使得電源電網(wǎng)得到凈化。電源電力電子技術(shù)的另一應(yīng)用領(lǐng)域是在各種各樣的電源中。電器電源需求是千變?nèi)f化的，因而電源的需求和種類非常多。下面介紹幾種特種電源。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在高頻逆變整流焊機(jī)的研究方面，取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。由于采用高頻逆變，體積和重量都有明顯減少，既節(jié)能，又便于使用。通信的電源是一種DC/DC高頻開關(guān)電源，也適用于其他領(lǐng)域。通信事業(yè)的發(fā)展大大推動(dòng)了通信用電源的發(fā)展。1992年，全國(guó)郵電部門全年用電達(dá)到25億度。由于交換機(jī)總量的增加，用電量也大幅度增加，可見(jiàn)郵電部門年耗電量是非?？捎^的。高頻開關(guān)電源的使用，大大減小了電源體積和開關(guān)損耗。不間斷電源（UPS）在現(xiàn)代社會(huì)中的作用越來(lái)越重要，用量也越來(lái)越大。目前，UPS在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用中已占有相當(dāng)大的數(shù)額。小型化開關(guān)電源，在辦公自動(dòng)化設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、電子產(chǎn)品、工業(yè)測(cè)控、電子儀器和儀表中被廣泛采用。由于運(yùn)用了高頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源的小型化。在軍事應(yīng)用中主要是雷達(dá)脈沖電源、聲納及聲發(fā)射系統(tǒng)、武器系統(tǒng)及電子對(duì)抗等系統(tǒng)電源。航天、航海、礦山及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域?yàn)榱巳说纳婧凸ぷ?，都離不開各種能源，所以這些都離不開電力電子技術(shù)。 照明在各個(gè)國(guó)家，照明用電占發(fā)電量的數(shù)量也是比較大的，其中美國(guó)占24%，中國(guó)占12%。白熾燈發(fā)光效率低、熱損耗大，故現(xiàn)在廣泛使用日光燈。但日光燈必須有鎮(zhèn)流器啟輝，全部電流都要流過(guò)鎮(zhèn)流器的線圈，因而無(wú)功電流較大，不能節(jié)能。電子鎮(zhèn)流器的出現(xiàn)，較好的解決了這個(gè)問(wèn)題。電子鎮(zhèn)流器就是一個(gè)ACDCAC變換器。在相同功率的情況下，電子鎮(zhèn)流器比普通鎮(zhèn)流器的體積小，可減少無(wú)功和有功損耗。另外，采用電力電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)照明的電子調(diào)光，也可節(jié)約能源，因此被稱為節(jié)能燈。 新能源開發(fā)和利用傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力、水利以及后來(lái)興起的核能發(fā)電。能源危機(jī)后，各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來(lái)越受到重視。其中太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展較快，燃料電池更受關(guān)注。太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電受環(huán)境條件的制約，發(fā)出的電能質(zhì)量較差。利用電力電子技術(shù)可以進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存和緩沖，改善電能質(zhì)量。同時(shí)，采用變速恒頻發(fā)電技術(shù)，可以將新能源發(fā)電與電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋潮汐能及超導(dǎo)儲(chǔ)能等可再生能源，已形成一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。與其他發(fā)電方式比較，可再生能源發(fā)電不排放任何有害特質(zhì)，也不存在居民遷移問(wèn)題。因此，發(fā)展和利用綠色能源是潔凈生態(tài)環(huán)境，改善電力結(jié)構(gòu)的重要措施，未來(lái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)持久的、可再生的、干凈的體系。新能源是近期能源的補(bǔ)充，也是