摘要：創(chuàng)新與發(fā)展是當今時代的主題，電力電子技術正隨著創(chuàng)新發(fā)展的潮流，在促進我國經濟體向綠色華、數(shù)字化轉變及改善人民生活質量方面發(fā)揮著獨特而重要的作用。本文按時間順序對電力電子技術的發(fā)展和應用做了淺析，并對電力電子技術的發(fā)展方向做了展望。正確認識當前我國電力電子技術的發(fā)展和應用現(xiàn)狀，對電力電子技術的發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：電力電子技術;發(fā)展;應用;電力電子器件

電力電子技術是結合電子技術、電力技術和控制技術而衍生出來的。主要功能是利用電力電子器件完成電能變換和控制的技術[1]，電力電子技術的實用性非常強，都可以完成小到1W以下，大到GW以上的電力轉換。現(xiàn)在我們生活各個地方幾乎都有電力電子技術的身影，我國目前電能總量的30%是利用電力電子技術進行控制和轉換的。

1電子電力技術的發(fā)展

20世紀50年代末，硅整流器的誕生催發(fā)了電力電子技術的出現(xiàn)，電力電子技術從發(fā)展過程上看，由開始的整流器時代，過渡到逆變器時代，一直到如今的變頻器時代已經是電力電子技術經歷的第三次變革。電力電子技術的發(fā)展趨勢也是逐步向高頻率、高電壓、大電流、高集成度發(fā)向發(fā)展。當今的電力電子技術已經全面進入到現(xiàn)代電力電子時代，可以說電力電子技術的發(fā)展是我國科技發(fā)展的一個縮影。

1.1整流器時代。1957年，電力電子技術伴隨著第一個工業(yè)用晶閘管的誕生，正式從技術層面被人類發(fā)現(xiàn)。電子電力技術發(fā)展的初期，工業(yè)用電大多數(shù)是由發(fā)電廠50HZ的交流電提供的，但是其中的20%是以直流電形式消費出去的，主要用于化學電解、動力牽引等[2]。在當時，大功率硅整流管是實現(xiàn)這一切的基石。因為大功率硅整流管可以以很高的效率把50HZ的交流電轉化為直流電，這個用途使中國的大功率硅晶體管和晶閘管快速發(fā)展。

1.2逆變器時代。整流器在把交流電轉換成直流電方面做的很好，但是如果希望把直流電逆變成交流電，整流器就無能為力了。20世紀70年代的能源危機，加速了大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管、門極關斷晶閘管這三種電子電力器件的誕生。它們可以將直流電逆變?yōu)榈皖l的交流電(0～100HZ)。這時電子電力技術已經可以很輕松的進行整流和逆變了，但是也只限于頻率較低的交流電。

1.3變頻器時代在變頻器時代中首先出現(xiàn)的便是功率MOSFET了，它的出現(xiàn)成功地解決了中小功率電源向高頻方向的發(fā)展問題。接著出現(xiàn)的是絕緣柵雙晶體管(IGBT)，IGBT的出現(xiàn)讓大中功率電源有了向高頻方向發(fā)展的空間。功率MOSFET和IGBT的問世標志人類正式進入現(xiàn)代電子電力(表1)。

2電子電力技術的應用

電力電子技術因其在技術方面的獨特優(yōu)勢，在電源、智能電網、新能源發(fā)電等方面都有顯著應用。

2.1在一般電源方面：不間斷電源做為一種高可靠性、高性能電源，現(xiàn)在已經是是計算機、通訊系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必需配備的電源，有的已經被寫入到標準中強制執(zhí)行。現(xiàn)代不間斷電源因為采用了脈寬調制技術和現(xiàn)代電力電子器件(功率MOSFET、IGBT等)，電池的噪音得到較大幅度的降低，而在效率和可靠性方面又有提升。

2.2在專用電源方面的應用主要有兩種：高頻逆變式整流焊接機電源及大功率開關型高壓直流電源。

2.2.1逆變焊接機電源大都采用交流—直流—交流—直流變換的方法。但焊接機電源工作在頻繁短路、燃弧、開路交替變化之中，工作環(huán)境惡劣，所以電源的可靠性不好控制。如果可以預知系統(tǒng)的工作狀態(tài)，提前對相關硬件及電路做調整和處理，可以大大提高大功率IGBT的可靠性。而采用微處理器作為脈沖寬度調制的控制器就可實現(xiàn)上訴效果。

2.2.2大功率開關型高壓直流電源一般在大型設備中應用較廣，如醫(yī)用X光機、CT機、水質改良機、靜電除塵設備等。

2.3智能電網正在成為我國電網的發(fā)展方向，大容量電力電子技術是智能電網的核心技術之一。在變換器設計和分析中采用大功率全控型電力電子器件為核心的技術及相關組合式電力電子技術都成為當今前沿技術。

2.4在新能源發(fā)電中采用電子電力技術的應用特點為：由于風能、太陽能都隨天氣情況有很大變化，在實地應用時一次能源供給隨機性較大;這就要求電網側輸出電能質量高，同時具有低電壓穿越和孤島保護功能。并網發(fā)電要求高，電網側要求電能波動小，諧波小等技術指標給電力電子技術也提出了更高的控制要求。

2.5電力電子技術在電力牽引中主要應用是基于大容量電力電子變換及其控制技術，目前在電力牽引中的電力電子變換器我國目前也正在逐步以國產代替進口，電力牽引在去進口化方面一直走在前沿。電子電力技術在電力牽引中，主要發(fā)展方向有：對設備實施精準控制、發(fā)展集成技術和冷卻技術、提高電子電力轉換器的效率和功率密度、保證設備的可靠運行。

2.6智能開關技術主要是閉合或切斷指定位置的電流電壓，在智能電網中的應用就是有效的保護過流、預防漏電問題，保證電力系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定。智能開關技術還可以讓電氣設備等儀器不受嚴重損耗，保護電器設備。

3我國電力電子技術存在的不足

3.1我國電力電子產品目前主要以中低端產品為主，缺乏自主研發(fā)生產的高端產品。高端產品許多都關系到國民經濟命脈和國家安全，正是在這些關鍵領域，國外均是對我國在技術和軟硬件控制方面實行技術封鎖。這也大大限制了我國高端電力電子產品的發(fā)展。

3.2我國電力電子產業(yè)鏈有待發(fā)展和完善，我國的一些電力企業(yè)雖然在一些發(fā)面取得了一些技術上的突破，但是因為整個產業(yè)鏈發(fā)展不夠完善，單一方面的技術突破無法凝聚成合力，也不能有效的把先進技術轉變成行業(yè)競爭力。

3.3我國目前大功率變流器制造水平較低、缺乏重大工程經驗的相關積累，目前幾乎全部高性能大功率變流裝置都要依靠進口，我國的制造水平在一定程度上制約了電力電子技術在大功率方向的發(fā)展。

3.4電力電子應用基礎研究方面做的還不夠，我國的許多原本做基礎研究的機構由于經費、轉制等方面的原因，把大部分的研究力量轉向為產品試制和開發(fā)。在這個方面應加大投入力度，轉變觀念。

4電力電子技術的發(fā)展方向

4.1模塊化。電力電子技術的模塊化包括功率器件的模塊化和電源單元的模塊化。

4.2高頻化。由電力電子技術的發(fā)展歷程中的逆變器時代和變頻器時代就可以看出電子電力技術在向著高頻化的方向發(fā)展。逆變器時代只可以將直流電轉化為0～100HZ的交流電，變頻器時代就已經向更高的頻率方向發(fā)展了。

4.3綠色化。綠色化也是全球經濟發(fā)展的主題，而電力電子技術的綠色化主要包括：顯著節(jié)電即發(fā)電容量的節(jié)約同時電力電子產品不能對電網產生污染。

4.4數(shù)字化。變流電路控制技術的發(fā)展方向是數(shù)字化，用數(shù)字控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制已經成為必然的發(fā)展趨勢。結束語電力電子技術對我國的經濟的發(fā)展和科技的進步做出了獨特而重要的貢獻，我國電力電子技術雖然在一定層面還是處在落后階段，但發(fā)展的趨勢和潛力都十分巨大。隨著科學的發(fā)展和進步，電力電子技術會有更高更好的發(fā)展，更好地為我國現(xiàn)代化建設服務。

參考文獻

[1]步鐵征.電子技術的應用及發(fā)展趨勢分析[J].城市建設理論研究(電子版),2017(8):293.

[2]陳磊,歐家祥,張秋雁,袁旭峰,胡晟,游菲,石果.電力電子變壓器研究綜述[J].電網與清潔能源,2015(12):36-42.

作者:張洵浩          單位:黑龍江省鶴崗市第一中學