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现代电力电子及电源技术的发展
现代电力电子及电源技术的发展


关键词    电力电子技术     开关电源
    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(微器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在高质量、高效、高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成熟、经 济、实用,高和高品质用电相。
1. 电力电子技术的发展
    现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术问题为主的传统电力电子学,向以高频技术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,其发展经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并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,大约20%的电能是以直流消费的,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地把工频交流电转变为直流电,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发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家那时的产物。
1.2 逆变器时代
     七十年代了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能而迅速发展。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,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)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,静止式无功功率补偿等。这时的电力电子技术能够整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3 变频器时代
    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,了一批全新的全控型功率器件、是功率M0SFET的问世,了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展为交流电机变频调速了较高的频率,使其性能,而且使现代电子技术向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,小型轻量化,机电一体化和智能化了的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域
2.1 计算机高绿色电源
    高速发展的计算机技术带领人类了信息社会,也了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机采用了开关电源,率先计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
    计算机技术的发展,绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和产品，绿色电源系指与绿色电脑的高效省电电源,美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或的外围设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,电源是降低电源消耗的途径。就为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源
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