电力电子技术的发展和应用分析

窦富城

摘要：现代电力电子技术是一项融合了电路技术、计算机技术和现代控制技术等多种技术的新型产业平台，主要借助电力电子器件来实现行电能的控制和转换。其至今已经有数十年的历史，主要发展历程从最初的整流器时代，到后来的逆变器时代，最后发展到变频器时代，且仍然处于持续发展状态。这项技术被各个领域广泛应用，对国民生活产生了巨大的影响，因此，现代电力电子技术的发展前景也十分值得期待。

关键词：电力技术;电子技术;应用

电力电子技术作为电力领域内的新兴技术，服务于实用性非常强的服务行业。在当今这个科技产品大行其道的社会，电力电子技术的发展也从专业性非常强的工业领域发展到我们的日常生活的方方面面中来。同时该技术在使用的过程中也在不断地完善自身，使其性能更加匹配人们逐渐扩大的需求。

1 电力电子技术的重要性

电力电子技术虽然是在电子学、电工学和自动控制这三门学科的基础上创办的新兴学科，但是由于其实用性非常强，使其能够迅速从众多新兴学科中脱颖而出，成为一门独立的热门课程。但同时由于其所涵盖的知识范围非常广，知识的交叉性也决定了学习的深度和难度，这就导致我国对电力电子科技人才的需求非常大。

电力电子技术不仅能够对现有用电设备进行使用效率的优化，实现电能的合理使用和适度节约，成为推广电力节能的主要替代方式。其次，经电力电子技术处理过的各种机电设备，能够实现对我国传统设备的创新的同时再提高利用率，同时稳定性可以得到保障 [1] 。除此之外，随着电力电子的智能化进程的加快，信息的处理速度更是不可同日而语，信息化与电力电子技术的结合能够创造出 1+1 大于 2 的效果。甚至有很多专家认为，电力电子技术即将导致下一次电子学的革命，对电子技术领域造成强烈的冲击和改变，人类社会将会很快步入更加便捷高效的新时代。

2现代电力电子技术的发展

分析现代电力电子技术的发展动态可以得知，其目前主要是基于以低频模式解决问题为核心的旧式电力电子学，逐渐朝着以 高频模式解决问题为核心的现代化电力电子学的目标演变。在上世纪六十年代初期，电力电子技术被研发应用，其后在不断地发展完善中相继步入整流器、逆变器、变频器三大时代，在不同的时代电力电子技术获得了不同的发展，并且也逐渐 得到了广泛的应用。

2.1 第一个阶段——整流器时代

此时代范围为20世纪60年代-70年代。大约在上世纪40年代晚期普通晶体管的研发成为电子工业革命的诱因，这些晶体管之后被广泛用于计算机和通信领域内的信息处理之中，此时的应用环境为小功率。直至1957年，美国人R.A.约克制成实用的晶闸管，扩展了半导体器件的功率控制范围，50年代末被用于电力电子装置，60年代以来得到迅速推广， 主要应用于大功率的硅整流管和晶闸管。而功率较大的工业用电普遍为工频交流发电机生成，但是，其中有高达五分之一的电力是以直流的形式消耗使用的。而大功率硅整流器能够将工频交流电转换成直流电，因此，功率硅整流管和晶闸管的开发与应用在上世纪六、七十年代得到了很大发展，这就是电力电子技术发展的第一个时代。

2.2 第二个阶段——逆变器时代

20世纪70年到80年代期间是电力电子技术的第二个阶段，又称逆变器时代。在20世纪70年代出现了世界范围的能源危机，为了节约能源，交流电机变频调速迅速发展，电力电子技术逐渐能够实现逆变。随着变频调速装置的普及与应用，门极可关断晶闸管（GTO）、大功率逆变用的晶闸管和巨型功率晶体管（GTR）逐渐成为主要的电力电子器件。上述电力电子器件也可称作全控型器件，能够用于高压直流输出、静止式无功功率动态补偿等，能够自由调节关断状态，此发展阶段的电力电子技术已经完成了整流和逆变，不过由于其工作频率不高，所以只能在中低频的范围内应用。

2.3 第三个阶段——变频器时代

步入80年代，便开始了电力电子技术的第三个时代——变频器时代。在20世纪80年代初期，大规模集成电路技术进入高速发展时期，同时也使得电力电子技术逐渐发展至目前水平有了更为牢固的技术基础。首先是功率MOSFET的出现，带领中小型功率的电力电子应用技术步入高频化发展时代，而其后IGBT的研发，更加有力的推动了大中型功率电力电子技术朝着高频化发展，同时，这标志着传统的电力电子向现代电力电子的转换。新型电力电子器件具有重量轻、体积小和高效节能等特点，不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，而且能够使得用电设备在能源使用方面更加节约，为达成机电一体化、智能化等带来技术支持，让现代电力电子技术朝着全控化、集成化、高频化、控制技术数字化和电路形式弱电化不断发展。

3电力电子技术的应用

3.1 在家用电器中的应用

家用电器在人们的日常生活中起到了非常重要的作用，而现如今人们对家电的质量要求也逐渐提高，自动化家电成为人们的首选。而电力电子技术可以全方面的应用到家用电器中去，它可以帮助家电简化各种运行步骤，让人们的使用更加方便，全自动洗衣机、全自动饮水机、全自动榨汁机等家电的产生都离不开电力电子技术的控制。电力电子技术让家用电器变得更加智能化和自动化，从而减少了人们的使用负担，为人们的生活提供了更多的时间和空间。

3.2 在电能输送中的应用

电力电子技术在电子控制中发挥着很大的作用，也为国民的生活工作带来便捷。其中就包括了给居民的供电、送电过程，而在这一过程中，可以通过电力电子技术进行电子控制，从而将发电工作能更加高效率的完成。电力電子技术还可以帮助工作人员控制电能传输的工作量，从而让传输工作更加稳定，保证工作人员能对电力系统的参数进行精密的调整，从而可以满足各种输送电流的大小，减少电力消耗。电力电子技术还可以帮助电子控制实现配点智能化，它可以高效率的解决各种配点问题，还可以对配点设置进行监测管理，从而对电力的质量做出了保证。

3.3 在交通工具中的应用

我国国民的私家车使用量不断上升，这对电力电子技术来说是一种机遇，电力电子技术可以实现国民对与交通工具安全性和便捷性的双方面要求。现如今汽车所使用的核心制造理念就是将电力电子技术进行合理的应用，电力电子技术可以为汽车提供控制点火装置，人们只需要通过钥匙来控制汽车发动开关即可启动点火装置，减少了不必要的劳动力，为人们的出行带来了便捷，而且电力电子技术还可以高效率地控制油量的喷出情况，保证汽车的迅速行驶。而在安全方面，电力电子技术可以通过警示灯来提醒人们是否需要增加油量和水量，它还有自动变速功能，有效的控制汽车在转向过程中的速度，从而减少各种交通事故的发生，保证人们的生命安全。

结语

总而言之，电力电子技术身上蕴藏的巨大能量、带来的经济效益和生态效益，目前只向我们展示了冰山一角。面对这项发展潜能仍然巨大的产业，我们应该加快研发的步伐，不断地通过理论和实践的重重探索，在一次又一次实验中得到更加精准的结论并应用于实践中来，而不能沉迷于眼前所取得的成功便停下前进的步伐。相信在所有人的共同努力下，电力电子技术一定能为社会创造更大的价值。

参考文献

[1]刘新竹.基于 MOOC 的电气自动化专业教学模式应用研究—— —以《电力电子技术》为例[J].电脑知识与技术，2018（30）.

[2]黄国柱，朱玉鹏.智能电网中先进电力电子技术的应用问题分析[J].建筑技术开发，2018，v.45;No.390（12）：14-16.