電力電子器件及其應用探討

張智蕾

我國現階段電力電子器件已經廣泛應用在多個行業當中，機械行業、冶金業以及電力系統等，并全面擴展到了汽車、家用電器以及醫療設備當中，在進入新世紀之后，科學技術不斷地更新與進步，因此在信息產業與傳統產業之間，其形成了重要的溝通橋梁。

早在20世紀五十年代，就出現了第一代晶閘管，也相應的標志了電力電子器件進入到人類發展的進程當中。當下可控硅的出現，使得出現的可控硅整流器能夠很好地推動電力行業的發展與進步。

而到了七十年代，晶閘管實現了進化，可以應用到一些高電壓以及高電流的產品當中。晶閘管的出現，就意味著全新一代的電子電氣設備形成了。但是，這樣的設備也有著較為明顯的缺陷，其在使用的過程中，無法實現關閉。因此，為了解決這樣的設備問題，就研發出了全新的GTR、GTO以及MOSFET設備。

在技術發展的當下，接下來出現了第三代電子器件，主要由絕緣柵雙極晶體管構成。對于這一代的晶閘管而言，其在運行的過程中，有著較高的運行效率，同時反射速度也較為迅速，并不會消耗較高的能量。伴隨著近些年技術的發展與進步，使得微電子技術與電力電子器件也相應的開始全面融合，出現了多功能、智能化以及高效性能的集成器件。隨之出現的電流整流器在實際的運行過程中，可以全面地降低電路當中的損耗值。進而提升電流的整體運行效率。

在七十年代推出的GTR設備，可以很好地實現高標準的額定值，同時在運行的過程中，靈活性也比較高。例如，在應用的過程中，無論是在中等容量，還是在中等頻率的電路當中，都有著較高的應用價值，因此具有較高的應用潛力。

（一）電力系統

電力系統當中的電力電子器件使用，是現階段該器件所應用的最為重要的領域之一。在電能產生的過程中，以及在后期的電力傳輸過程中，都需要合理應用電力電子器件。例如，從用電的角度進行分析，可以有效利用電力電子技術，對其節能技術進行改進，以此實現高效率的用電。而在發電以及輸電的過程中，可以充分利用電力電子器件的方式，全面地提升電力系統的運行效率，發揮出較為重要的價值。

（二）軌道交通

在進行軌道交通的建設中，其牽引系統的設計方式，就已經應用到了電力電子器件，并基于市場管理的方式，可以劃分為不同的形式，例如出現的主傳動、輔助傳動以及控制輔助電源的系統。使用了電力電子設備之后，其系統的容量以及性能都得到了一定的提升。特別是在對其包裝形式進行了改進之后，全面降低了傳動系統的運行效率，同時也相應的推動了牽引電力傳動系統的發展與進步。而在交流馬達的驅動當中，其可以很好地應用于運輸、牽引的重要的設備當中，并在未來越來越多的領域當中，可以采用交流馬達的設計方式。

（三）電動車節能

電動車在現階段的市場環境中得到了更多的重視，因此成為了電能消耗的重要載體。為了保障電力能源的合理使用，就需要對其進行針對性節能處理。我國當下的電力系統規劃過程中，能夠滿足電機系統的節能性要求已經被當作重要的研究內容。伴隨著電力系統的發展與進步，使得電子器件與計算機技術，實現了全面的結合，加上自動化控制技術的出現，也推動了當下電力傳輸技術方面的改革與進步，在直流調速模式無法滿足當下的社會需求背景下，未來勢必會將交流調速作為主要的形式。電動車的電池供電過程中，需要基于電動電子裝置進行電力與動力的交換，因此在設計電池的過程中，勢必會利用到電力電子元器件。

（四）航空與國防工業

我國電力電子技術的發展過程中，其設備也已經較為廣泛地應用到了國防工業領域。例如在能源、環境以及制造和運輸的領域中，都采用了較為先進的能源技術、激光技術，或者采用了高端數控機床，因此可以制造出更多高水平的產品。在這樣的基礎制造技術的應用背景下，電力電子技術更加有效地推動我國國防水平提升。同時也是在這些領域當中，涉及了電力電子核心技術的使用。

（五）民用消費電子產品

在電子裝置的使用過程中，將其應用到消費電子產品時，主要集中在各種家用的電器上，例如洗衣機、冰箱、空調等設備的使用過程中，經常需要實現加熱、照明、制冷等功能，因此更加需要利用電力電子器件來實現這樣的功能性需求。例如，在家庭用電的過程中，變頻技術被廣泛應用。

（六）工業生產

現階段進行工業生產的過程中，電力電子器件被廣泛應用。例如，軋鋼與造紙的過程，就對電力電子器件進行了全面的應用。利用這樣的技術之后，可以很好地提升整體的加工制造效率。特別是在功耗方面，該技術可以有效地控制整體的損耗程度，并全面實現經濟效益的提升。另外，對于不同的電子器件而言，其可以很好地實現電氣管效率性提升。這樣的經濟操作模式，是降低電子管損耗的重要途徑之一，能夠充分保障經濟方面的整體效益，改善工業生產效果。

為了現階段對電力電子器件進行更加深入地了解，本文基于氮化鎵與碳化硅為主要的研究對象，以此闡述現階段電力電子器件使用的未來發展趨勢。伴隨著技術方面的創新發展，使得人們可以全面地提升電力電子的質量以及水平，這樣才能夠很好地促進各個行業的發展與進步。

（一）新型材料

1、氮化鎵

對于這種材料而言，是一種較為優良的原材料，可以在諸多的領域當中實現良好的應用。氮化鎵在實際投入應用的過程中，需要采用氮化硅晶體，或者采用藍寶石作為襯底材料。這種材料的使用能夠提升制造效率，進而極大地提升了設備的整體經濟效益。例如，在將這種材料應用到LED燈具的制造過程中，就可以很好地讓氮化鎵替代原本的材料使用，更加滿足現階段節能環保的制造需求。

2、碳化硅

這種材料是近些年來出現的新型半導體材料類型，因此格外地受到人民群眾的關注。這種材料是一種有著較高物理特性，同時也是帶電性的原材料類型。對于電力電子器件地研究而言，這樣的材料能夠很好地對其進行更加深入的研究與分析。例如，碳化硅類型的電力電子器件在運行的過程中，往往有著耐高溫與耐高壓的特征，同時也是對原材料的一種優秀的替代方式。但是，現階段對于這種技術的研究深入程度不同，同時在成本投入上也十分有限，因此始終對于碳化硅而言，缺乏一定的突破性的進展。因此，在未來的使用過程中，還需要進行進一步的電力電子器件產品的研究以及使用，特別需要在各個領域當中，實現全面的應用。

（二）新興技術的應用發展

電力電子器件在未來勢必會應用于越來越多的領域當中，同時也會與更多的新興技術進行融合，這樣就可以形成諸多的應用模塊。在這樣的技術使用下，極大地提升了產品的功能性和質量。例如，出現的標準功能模塊、智能化功能模塊以及集成電力電子功能模塊，都是成為更多領域當中應用的重要對象。在未來的發展過程中，需要始終將電壓、電流以及開關頻率進行科學合理的配置，特別是在未來的進步過程中，可以將三者進行全面的匹配與融合，因此讓電力電子器件在相應領域當中得到優化，進而實現巨大的發展與進步。其次，現階段在一些領域當中，已經實現了對器件的合理性研究，通過提升抗短路的能力，以此實現更多的功能。而從結構方面進行分析，現階段在應用了電力電子器件之后，使得其內部結構呈現出模塊化的發展趨勢，并形成較高的復合型的功能。當下器件的效率以及容量。一直在不斷地提升當中，因此利用通態壓降的方式?？梢院芎锰嵘到y的穩定性。伴隨著科學技術的發展，使得在未來的經濟社會發展下，越來越多的領域都需要提升電力電子器件的使用程度，同時針對不同的應用場景，需要對其進行針對性地改進與分析，特別是需要具有較高的智能化以及自動化的特征，這樣才可以針對頻率、電壓以及電流這三方面的角度。全面的提升參數指標，最大程度上滿足當下的經濟發展需求。

我國現階段在電力電子器件的應用過程中，始終面臨著各種問題，因此限制了該技術的發展與實際的應用。例如，有關領域在對該技術進行研究的過程中發現，此技術無論是研究成本投入，還是在研究精力方面，都無法滿足當下的技術使用需求。例如，在我國電力電子器件的使用過程中，一些部門和機構重視程度不足，導致很多技術性問題無法得到及時的解決，這樣將其應用到不同領域當中的技術性也并不充足。為了保障在未來的發展過程中，可以很好地實現對其器件的合理使用，就需要積極地提升該技術的研究力度。其次，在原材料的獲取方面并不充足。例如，在電力電子器件的研發中，始終缺乏大量的研究以及試驗，因此就會導致日常的器件在使用之前缺乏一定的測試工作，會對日后的使用造成一定的負面影響，無法及時發現一些潛在的問題。

綜上所述，伴隨著現階段的技術發展，電力電子器件會在更多的領域當中發揮出自身的價值。特別是在制造領域的發展中。要進一步的提升對電力電子器件的研發力度，這樣才可以有效地保障在未來發展背景下，電力電子器件形成較高的技術性。