探究我國現代電力電子以及電源技術的發展

張耕華

隨著社會工業發展的需要，電力電子技術在不斷的發展，以適應工業和社會發展對于能源的要求，本文筆者通過分析電力電子的發展和發展趨勢以及電力電子技術在電源領域的應用，來進一步論述電力電子的發展趨勢。

【關鍵詞】電力電子 電源 發展趨勢

1 電力電子的發展及發展趨勢

電力電子技術是利用電力電子元件對電能進行控制和轉換的學科。電力電子技術已經與其他技術相結合成為一門交叉的科學，它經歷了三個階段：整流器時期、逆變器時期、變頻器時期，隨著電力電子器件和技術的更新，使得其在很多領域都得到應用。

1.1 整流器時期

隨著美國通用電氣研制了第一個工業用的晶閘管，從而開啟了整流器時代。上個世紀50年代工業用電基本上是50HZ的交流電，但是像電解、牽引、直流傳動都需要直流電提供動力，于是基于晶閘管基礎上的硅整流器就應運而生了，它能把工頻交流電轉化為直流電，極大的促進了工業的發展。

1.2 逆變器時期

由于20世紀70年代出現了世界性的能源危機，晶閘管作為半控型器件，不能自動斷開，因此也不能適應企業的需要。交流電機變頻調速因節能效果顯著而迅速發展，這些自開斷的全控型器件也得到了極大的發展，但是由于技術限制，發展也有限。

1.3 變頻器時期

在八十年代隨著電力電子技術的發展，大規模和超大規模的集成電路的發展標志著現代電力電子時代的來臨，其中以MOSFET和IGBT為代表。它們的出現使得電頻從低頻向高頻轉化，同時也使設備向小、輕等方面發展。

現代電力電子技術的研究核心任然是電源技術，目前現代電力電子技術正向規模化和集成化發展；現代電力電子技術正從低頻向高頻發展；現代電力電子技術向全控化和數字化轉變；現代電力電子技術正向著綠色化轉變。

目前我國政府和企業都在強調創新的作用，現代電力電子技術的發展使得其與多個領域的科學相結合，其發展創新將會惠及多個領域，目前現代電力電子技術也是向著智能化和綠色化的方面去發展。這樣的發展不僅能夠為我國工業發展提高效率而且能夠帶來環境方面的保護。

2 電源技術的發展及發展趨勢

開關電源的前身是線性穩壓電源。電源的種類按照不同的分類標準來看，主要有以下幾種：按輸入-輸出分為AC-AC、AC-C、DC-C、DC-C；按同負載連接穩壓方式分為串聯型穩壓電源、并聯型穩壓電源；按工作狀態分為線性電源、開關電源、二極管穩壓電源。在我們生活中，大多數電子裝置、電氣控制設備的工作電源是直流電源。隨著計算機等電子裝備的集成度的增加，體積越來越小而功率卻越來越大來取代了體積龐大的線性電源開關。新型的電力電子技術給電源開關的發展提供了物質基礎，20世紀60年代末，高耐壓、大電流的雙極型電力晶體管的出現，使得采用高工作頻率的開關電源得以問世。

開關頻率的提高有利于開關電源的體積減小、重量減輕。最早期的開關頻率僅僅是幾千赫茲隨著電力電子技術的發展開關的頻率逐漸提高，當頻率達到10kHz左右時，變壓器、電感等磁性元件發出很刺耳的噪聲。為了降低噪聲，科研人員不斷研發最終使得開關頻率突破了人耳聽覺極限的20kHz，隨著電力MOSFET的應用，開關電源和開關頻率進一步提高，使得電源體積更小，重量更輕，功率密度進一步提高。IGBT可以看成是MOSFET和GTR復合而成的器件。IGBT的出現，使得開關電源的容量不斷增大。另外，為了解決開關頻率的提高也使得電源的電磁干擾問題，20世紀80年代出現了采用準諧振技術的零電壓開關電路和零電流開關電路，這種電路利用以諧振為主的輔助換流手段，使開關開通或關斷前的電壓、電流分別為零，解決了電路中的開關損耗和開關噪聲問題，使開關頻率可以大幅度提高，從而，使開關電源進一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發展。電力電子技術隨著需要會不斷的向前發展和創新，新的產品會不斷的更新換代去適應企業的發展需求，目前無論是國外還是國內都有極大的需求量，而電源技術會不斷向高頻、小體積方面發展。

3 電力電子技術在電源領域方面的應用

3.1 計算機綠色高效率電源

計算機能夠為人類的工作生活帶來方便，但是過去計算機的體積龐大，在八十年代，計算機率先采用了電源開關，促使更多的電子設備采用電源開關。計算機換取了電源開關之后，為省電、環保方面做出了貢獻。

3.2 高頻開關電源

通信業的快速發展促使電源行業的快速發展，目前頻率高體積小的電源是通信業的主流。通信設備中所用的集成電路種類繁多，電源電壓要根據不同的情況使用有所不同，在 通 信 供 電 系 統 中 采 用 高 功 率 密 度 的 高 頻 DC-DC隔離電源模塊可以減小損耗、方便維護和安裝。

3.3 直流-直流變換器

DC/DC 變化器可以將固定的直流電壓轉變為可變的直流電壓，可以再無軌電車、地鐵等行業進行應用，可以使的加速平穩，得到快速的響應，別且能夠節約電能。同時 DC/DC二次電源已近商品化，一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。

3.3.1 不間斷電源

不間斷電源（UPS）是計算機 、通信系統以及要求提供不 能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件，微處理器軟硬件技術的引入使得其實現了對UPS的智能化管理。

3.3.2 變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻的調速，隨著日本東芝的將這種技術應用于空調技術中，國內90年代開始應用這種變頻技術，極大的節省了電能。

3.3.3 高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源，代表了當今焊機電源的發展方向。由于電焊機工作環境惡劣，電焊機頻繁的出現一些問題，高頻逆變式整流焊機電源的出現解決了常出現的問題，提高了焊機工作的可靠性。

4 結語

本文筆者通過分析電力電子的發展和電源技術的發展及電力電子技術在電源領域的應用，來揭示未來電力電子的發展趨勢，鼓勵更多的科研人員能夠敢于想象，發揮自己的創造力研發出更多適合工業和能源需求的電源。

參考文獻

[1]韋和平. 現代電力電子及電源技術的發展[J]. 現代電子技術，2005，18：102-105.

[2]陳曉東.現代電力電子及電源技術的發展[J].科技信息，2010，01：1015-1016+1082.

[3]紀圣勇.現代電力電子及電源技術的發展[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2006，03：98-100.

作者單位

河南省平頂山市第一中學 河南省平頂山市 467000