探究我国现代电力电子以及电源技术的发展

张耕华

随着社会工业发展的需要，电力电子技术在不断的发展，以适应工业和社会发展对于能源的要求，本文笔者通过分析电力电子的发展和发展趋势以及电力电子技术在电源领域的应用，来进一步论述电力电子的发展趋势。

【关键词】电力电子 电源 发展趋势

1 电力电子的发展及发展趋势

电力电子技术是利用电力电子元件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术已经与其他技术相结合成为一门交叉的科学，它经历了三个阶段：整流器时期、逆变器时期、变频器时期，随着电力电子器件和技术的更新，使得其在很多领域都得到应用。

1.1 整流器时期

随着美国通用电气研制了第一个工业用的晶闸管，从而开启了整流器时代。上个世纪50年代工业用电基本上是50HZ的交流电，但是像电解、牵引、直流传动都需要直流电提供动力，于是基于晶闸管基础上的硅整流器就应运而生了，它能把工频交流电转化为直流电，极大的促进了工业的发展。

1.2 逆变器时期

由于20世纪70年代出现了世界性的能源危机，晶闸管作为半控型器件，不能自动断开，因此也不能适应企业的需要。交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展，这些自开断的全控型器件也得到了极大的发展，但是由于技术限制，发展也有限。

1.3 变频器时期

在八十年代随着电力电子技术的发展，大规模和超大规模的集成电路的发展标志着现代电力电子时代的来临，其中以MOSFET和IGBT为代表。它们的出现使得电频从低频向高频转化，同时也使设备向小、轻等方面发展。

现代电力电子技术的研究核心任然是电源技术，目前现代电力电子技术正向规模化和集成化发展；现代电力电子技术正从低频向高频发展；现代电力电子技术向全控化和数字化转变；现代电力电子技术正向着绿色化转变。

目前我国政府和企业都在强调创新的作用，现代电力电子技术的发展使得其与多个领域的科学相结合，其发展创新将会惠及多个领域，目前现代电力电子技术也是向着智能化和绿色化的方面去发展。这样的发展不仅能够为我国工业发展提高效率而且能够带来环境方面的保护。

2 电源技术的发展及发展趋势

开关电源的前身是线性稳压电源。电源的种类按照不同的分类标准来看，主要有以下几种：按输入-输出分为AC-AC、AC-C、DC-C、DC-C；按同负载连接稳压方式分为串联型稳压电源、并联型稳压电源；按工作状态分为线性电源、开关电源、二极管稳压电源。在我们生活中，大多数电子装置、电气控制设备的工作电源是直流电源。随着计算机等电子装备的集成度的增加，体积越来越小而功率却越来越大来取代了体积庞大的线性电源开关。新型的电力电子技术给电源开关的发展提供了物质基础，20世纪60年代末，高耐压、大电流的双极型电力晶体管的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。

开关频率的提高有利于开关电源的体积减小、重量减轻。最早期的开关频率仅仅是几千赫兹随着电力电子技术的发展开关的频率逐渐提高，当频率达到10kHz左右时，变压器、电感等磁性元件发出很刺耳的噪声。为了降低噪声，科研人员不断研发最终使得开关频率突破了人耳听觉极限的20kHz，随着电力MOSFET的应用，开关电源和开关频率进一步提高，使得电源体积更小，重量更轻，功率密度进一步提高。IGBT可以看成是MOSFET和GTR复合而成的器件。IGBT的出现，使得开关电源的容量不断增大。另外，为了解决开关频率的提高也使得电源的电磁干扰问题，20世纪80年代出现了采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路，这种电路利用以谐振为主的辅助换流手段，使开关开通或关断前的电压、电流分别为零，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关频率可以大幅度提高，从而，使开关电源进一步向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。电力电子技术随着需要会不断的向前发展和创新，新的产品会不断的更新换代去适应企业的发展需求，目前无论是国外还是国内都有极大的需求量，而电源技术会不断向高频、小体积方面发展。

3 电力电子技术在电源领域方面的应用

3.1 计算机绿色高效率电源

计算机能够为人类的工作生活带来方便，但是过去计算机的体积庞大，在八十年代，计算机率先采用了电源开关，促使更多的电子设备采用电源开关。计算机换取了电源开关之后，为省电、环保方面做出了贡献。

3.2 高频开关电源

通信业的快速发展促使电源行业的快速发展，目前频率高体积小的电源是通信业的主流。通信设备中所用的集成电路种类繁多，电源电压要根据不同的情况使用有所不同，在 通 信 供 电 系 统 中 采 用 高 功 率 密 度 的 高 频 DC-DC隔离电源模块可以减小损耗、方便维护和安装。

3.3 直流-直流变换器

DC/DC 变化器可以将固定的直流电压转变为可变的直流电压，可以再无轨电车、地铁等行业进行应用，可以使的加速平稳，得到快速的响应，别且能够节约电能。同时 DC/DC二次电源已近商品化，一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。

3.3.1 不间断电源

不间断电源（UPS）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。现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，微处理器软硬件技术的引入使得其实现了对UPS的智能化管理。

3.3.2 变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频的调速，随着日本东芝的将这种技术应用于空调技术中，国内90年代开始应用这种变频技术，极大的节省了电能。

3.3.3 高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于电焊机工作环境恶劣，电焊机频繁的出现一些问题，高频逆变式整流焊机电源的出现解决了常出现的问题，提高了焊机工作的可靠性。

4 结语

本文笔者通过分析电力电子的发展和电源技术的发展及电力电子技术在电源领域的应用，来揭示未来电力电子的发展趋势，鼓励更多的科研人员能够敢于想象，发挥自己的创造力研发出更多适合工业和能源需求的电源。

参考文獻

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[3]纪圣勇.现代电力电子及电源技术的发展[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2006，03：98-100.

作者单位

河南省平顶山市第一中学 河南省平顶山市 467000