摘要：文中回顧電力電子技術的發展，闡述了電力電子技術發展的趨勢，論述了電力電子技術的創新和器件開發應用，將對我國工業領域形成巨大的生產力，以此推動國民經濟高速高效可持續發展。

關鍵詞：發展趨勢 技術創新 器件開發 應用推廣

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發研制奠定了基礎，在以后的十年間開發研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產品仍有較為廣泛的市場。

1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/0.25kA/0.8kHz的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當前各種自關斷器件中GTO容量量最大，但其工作頻率最低，但其在大功率電力牽引驅動中有明顯的優勢，因此它在中壓、大客量領域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產品，其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關損耗小、開關時間短等特點，在中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發展前景。而IGCT是最近發展起來的新型器件，它是在GTO基礎上發展起來的器件，稱為集成門極換流晶閘管，也有人稱之為發射極關斷晶閘管，它的瞬時開關頻率可達20kHZ，關斷時間為1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻斷電壓6kV，直流阻斷電壓3.9kV，開關時間<2ks，導通壓降3600A時，2.8V，開關頻率>1000Hz。

3電力電子器件發展趨勢

進入90年代電力電子器件的研究和開發，已進入高頻化，標準模塊化，集成化和智能時代。從理論分析和實驗證明電氣產品的體積與重量的縮小與供電頻率的平方根成反比，也就說，當我們將50Hz的標準二頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設備制造節約材料，運行時節電就更加明顯，設備的系統性能亦大為改善，尤其是對航天工業其意義十分深遠的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術創新的主導方向，而硬件結構的標準模塊是器件發展的必然趨勢，目前先進的模塊，已經包括開關元件和與其反向并聯的續流二極管在內及驅動保護電路多個單元，并都以標準化和生產出系列產品，并且可以在一致性與可靠性上達到極高的水平。目前世界上許多大公司已開發出IPM智能化功率模塊，如日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產品推出。日本新電元公司的IPM智能化功率模塊的主要特點是：

3.1它內部集成了功率芯片，檢測電路及驅動電路，使主電路的結構為最簡。

3.2其功率芯片采用的是開關速度高，驅動電流小的IGBT，且自帶電流傳感器，可以高效地檢測出過電流和短路電流，給功率芯片以安全的保護。

3.3在內部配線上將電源電路和驅動電路的配線長度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響誤動作等問題。

3.4自帶可靠的安全保護措施，當故障發生時能及時關斷功率器件并發出故障信號，對芯片實施雙重保護，以保證其運行的可靠性。

4電力電子技術創新

98年未朱基總理明確指示，今后必須加快國家創新體系的建設，因此可以肯定的說，在21世紀初國家發展中，技術創新將要變成企業工作的主導內容，而發展與建立適合中國國情的電氣工業的技術創新機制，通過電力電子技術長足進步推動新型電氣工業不斷升級和進步進而走向世界。電力電子技術雖然它具有微電子技術的許多共同特征，如發展變化都非常迅速，滲透力和創新表現十分突出，生命力格外旺盛，處于陽光產業地位，并與其它學科相互融合和發展產生新的機遇，而電力電子技術還有其自身一些獨具特色的地方，如高電壓、大容量及控制功率范圍大，因此技術的創新難度在于必須跨越高電壓大功率這一關卡，及其技術的綜合難度，如材料工業和制造工藝，而電力電子器件工作的可靠性是其極其重要的一個技術指標。為此電力電子技術的創新是與多種學科相互滲透并對各種工業領域有著極強的滲透性。因此電力電子技術與國家的基礎產業關系密切，并與國家發展的各項方針及產業政策相配臺的要求在21世紀會顯得越來越強烈。電力電子技術又稱為能流技術，因此電力電子技術的發展與創新是21世紀可持續發展戰略綱領的重要組成部分。在21世紀初加快現代電力電子化轉化的力度，必將形成一條朝陽的高科技產業鏈，推動我國工業領域的技術創新。

電力電子技術的創新與電力電子器件制造工藝，已成為世界各國工業自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地，各發達國家均在這一領域注入極大的人力，物力和財力，使之進入高科技行業，就電力電子技術的理論研究言，目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進，在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發完善，促進電力電子技術向著高頻化邁進，實現用電設備的高效節能，為真正實現工控設備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術基礎，也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創新描繪了廣闊的前景。我國開發研制電力電子器件的綜合技術能力與國外發達國家相比，仍有較大的差距，要發展和創新我國電力電子技術，并形成產業化規模，就必須走有中國特色的產學創新之路，即牢牢堅持和掌握產、學、研相結合的方法走共同發展之路。從跟蹤國外先進技術，逐步走上自主創新，從交叉學科的相互滲透中創新，從器件開發選擇及電路結構變換上創新，這對電力技術創新是尤其實用的。也要從器件制造工藝技術引導創新，從新材料科學的應用上創新，以此推動電力電子器制造工藝的技術創新，提高器件的可靠性。由此形成基礎積累型的創新之路。并要把技術創新與產品應用及市場推廣有機結合，已加快科技創新的自我強化的循環，促進和帶動技術創新有著穩定的基礎，以使我國電力電子技術及器件制造工藝技術有以長足的發展，并形成一個全新的圾陽產業，轉化為巨大的生產力，推動我國工業領域由粗板型經營走向集型，促進國民經濟以高速、高度、可持續發展。