電力電子技術分為電力電子器件技術、變流技術兩個分支。一般認為，1957年美國通用電氣公司研制出的diyi個晶閘管是電力電子技術產生的標志，此后，電力電子技術逐漸成熟和發(fā)展。

而今的電力電子技術是建立在電工原理、電子學、自動化控制三大學科上的一門新興學科，屬于電工類范疇，其內容主要包括電力電子電路、電力電子器件、電力電子裝置及其系統(tǒng)，并且在一般工業(yè)、電力系統(tǒng)、電子裝置電源、交通運輸和家用電器等領域得到了廣泛的運用，極大的推動了我國經濟的進步與發(fā)展。電力電子技術發(fā)展史

隨著上世紀五十年代末，世界上diyi支晶閘管的問世以來，電力電子技術就開始在世界的現(xiàn)代電氣傳輸技術上大放異彩。由于晶閘管的問世，使得可控流硅整裝置的開發(fā)提上了日程。隨著可控流硅整裝置的成功開發(fā)，電能的變換和控制從傳統(tǒng)的旋轉變流機組和靜止離子變流器進入了由電力電子器件控制的變流時代。

所以總的來看電力電子技術的發(fā)展經過了晶閘管整流時代、電力電子的逆變時代、現(xiàn)代電力電子變頻器時代這三個重要的階段。

晶閘管整流時代：

上世紀五十年代末以前，經濟發(fā)展所需要使用的大功率用電主要是由工頻交流發(fā)電機來提供的。

由于當時技術的不發(fā)達，所產生的交流電在使用的過程中總有大約20%的電能以直流的形式來進行使用的。這20%的直流電使用的領域主要包括：電解、牽引、直流傳動等領域。

隨著晶閘管的成功研制，以及可控流硅整裝置的成功開發(fā)，使得由工頻發(fā)電機產生的交流電能夠被直接轉化為直流電。可控流硅整裝置的大規(guī)模使用極大的促進了一些以使用直流電為基礎的產業(yè)快速發(fā)展。

電力電子技術的逆變時代：

隨著自關斷器件在上世紀70年代末的成功研制以及大范圍的應用，電力電子技術成功的從晶閘管整流時代進入到了電力電子技術的逆變時代。

由于上世紀70年代以后爆發(fā)世界范圍內的能源危機，為了解決能源危機帶來的一些經濟發(fā)展問題，交流電機變頻調速因節(jié)能效果顯著而被迅速的關注并得到了迅猛的發(fā)展。將直流電變成0～100Hz的交流電是整個變頻調速技術的關鍵技術所在。

在大功率逆變過程中所使用的晶閘管以及巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)快速的成為當時電力電子技術市場上的器件主要角色。雖然能夠實現(xiàn)直流電和交流電的相互轉換，但是這種轉換依舊只是存在于低頻的工作范圍之內，即所用的工作頻率較低。

現(xiàn)代電力電子變頻器時代：

隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，為新的電力電子技術使用時代打下了堅實的基礎?，F(xiàn)代電力電子變頻器主要是集成電路的精加工技術和高壓大電流技術的有機結合。以高頻、高電壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，以及以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，正在向著以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學技術轉變。

在這個時期內，由于大規(guī)模集成電路的設計思想被應用到各種新型器件的設計之中去，所以各種器件正在向著復合化、模塊化的方向發(fā)展。在電子器件結構緊縮、體積變小的同時還能夠使其綜合各種不同部件的優(yōu)點。

交流電機變頻調速能夠使用較高的頻率離不開這些新型器件的發(fā)展使用，并且在不斷的發(fā)展使用過程中，交流電機的變頻調速的性能已經變得越發(fā)的成熟可靠。電力電子技術的相關優(yōu)點

1、對電能的使用進行優(yōu)化作用

日常生活中電力電子技術的廣泛應用，使得我們對電能使用處理Z大限度的進行節(jié)約。電能不再被浪費，這都得益于電力電子技術的廣泛應用。

根據(jù)調查，現(xiàn)在應用于電力電子設備中潛在節(jié)能就相當于上世紀末發(fā)電量的百分之一。電力電子技術在電能領域的廣泛應用效果驚人，對電力節(jié)能貢獻非常突出。電力電子技術的發(fā)展實現(xiàn)了電能Z佳化。

2、能夠改造傳統(tǒng)產業(yè)發(fā)展新興產業(yè)

隨著科技不斷進步，今后電力領域將會有更多的電能需要經過電力電子技術的處理而被人們使用。人們日常生活中也會有相關的電力電子設備產品的出現(xiàn)。電力電子技術作為一種弱電控制強電的媒體，連接了計算機與機電生產設備，為傳統(tǒng)的工業(yè)帶來了新的發(fā)展創(chuàng)造了條件。

3、提高設備工作效率，優(yōu)化設備功能

作為一項不斷優(yōu)化的電子技術，自身的高頻技術與變頻技術將會通過發(fā)展不斷的被應用到各個領域，會不斷的向更高頻的方向發(fā)展。也會縮小傳統(tǒng)機電外觀的體積，保證正常功能的運轉。電力電子技術的不斷發(fā)展也會提高機電設的運轉效率，加強設備的運轉速度，創(chuàng)造更多的功能。

4、優(yōu)化處理方式變革新技術

目前電力電子技術不斷進步，尤其是將智能化與原有的信息處理與功率處理合二為一了，使得先進電力電子技術與傳統(tǒng)的電力電子技術穩(wěn)定的結合在一起。在傳統(tǒng)的電力電子技術方面發(fā)生質的轉變，會給社會生產帶來前所未有快速發(fā)展。

電力電子技術的應用領域

1、電力電子技術在工業(yè)中的應用

工業(yè)是我國第二產業(yè)。眾所周知，在眾多工業(yè)生產過程中，必定會使用到各種交流電動機，雖然其動力設備性能較好，且還可以提供直流斬波電源，但需要注意的是：交流電動機的主體依舊是電力電子裝備。

交流電機變頻調速技術的運用是整個電氣節(jié)能的關鍵，和傳統(tǒng)的大型機器相比可知，如果使用電力電子交流節(jié)能技術，并將其作為電力驅動電源，完全可以達到節(jié)能的目的，其省電的效率更是可以達到30%以上。

近幾年，隨著電力電子技術的應用愈加成熟，交流電性能也開始逐漸表現(xiàn)出來，可見，電力電子交流調速技術將快速占據(jù)市場。

2、電力電子技術在電力系統(tǒng)中的具體應用

電力系統(tǒng)對電力電子技術的依賴性較大。高壓輸電是基于發(fā)電廠，并借助變壓器，進而將發(fā)電機發(fā)出的電壓升壓后再輸出的一種全新電力運輸模式。需要注意的是：高壓直流輸電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，因為這樣能有效避免因長距離輸送而導致的電力系統(tǒng)損耗問題，Z終也能為良好輸電提供有力保障。

但是，在配電網系統(tǒng)中，電力電子技術的裝置是可以被電能質量控制的，比如，將其使用于閃變、瞬間停電等電能質量控制中，能更好地保障供電質量?？偠灾?，在電力系統(tǒng)建設發(fā)展中，如果能得到電力電子技術的大力支持，則更有利于我國現(xiàn)代化電力建設目標的實現(xiàn)。

3、電力電子技術在交通運輸行業(yè)中的具體應用

隨著我國交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，電力電子技術在其中的運用價值和意義也逐漸顯現(xiàn)出來，尤其是DC/DC變換技術，更是被大量應用到地鐵、動車及無軌電車中，不僅起到了控制無極變速的作用，而且還有效提升了控制質量。

在具體使用過程中，電氣機車中的直流機車通常會選擇整流裝置，并將其作為供電設備。但是，交流機車一旦采用了變頻裝置進行供電，也就意味著必須借助電力電子裝置才能做好電力控制工作。

比如，直流斬波器被廣泛應用到軌道車輛中;電力電力技術被應用到磁懸浮列車中。即便部分交通工具使用的是蓄電池，但同樣離不開電力電子技術的應用。電力電子技術在電路系統(tǒng)中的應用

1、電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)的應用

在發(fā)電環(huán)節(jié)，使用電力電子技術能夠保證設備的高速運行。

可以運用到靜止勵磁，尤其是對大型發(fā)電機來說，采用晶閘管整流方式，通過靜止勵磁的方式提高整個系統(tǒng)的可靠性。還可以利用在水力和風力發(fā)電中，水頭壓力和流量能夠決定其變速恒頻鼓磁，當水頭發(fā)現(xiàn)變化時，就可以通過機組的方式改變速度。

在風力發(fā)電中，可以有效的提高功率的速度，Z大限度的實現(xiàn)機組運行的速度，調整轉子勵磁電流。還可以應用在變頻調速中，以往火電設備耗能都是由風機水泵提供的，在運行過程中變頻調速會被消耗，導致風機水泵的運行效率比較低。為了實現(xiàn)節(jié)能在風機水泵中利用變頻調速技術就可以保證系統(tǒng)的運行。

2、電力電子技術在輸電環(huán)節(jié)的應用

在高壓輸電過程中，電力電子技術的應用實現(xiàn)了電力網運行的穩(wěn)定性能。在直流輸電技術中，直流和輕型直流輸電具有容量大、性能穩(wěn)定的特點，能夠保證高壓直流輸電在長距離輸電中占據(jù)有利優(yōu)勢。

通過電力電子技術能夠加強對其的控制，更加靈活的調節(jié)交流輸電系統(tǒng)電壓、阻抗，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3、電力電子技術在配電環(huán)節(jié)的應用

電力電子技術在配電方面的應用，能夠保證電能質量給供電提供可靠性。電能質量能夠控制電壓、頻率，有利于防止瞬態(tài)波動和干擾。應用電力電子技術，能夠保證電路系統(tǒng)中配電環(huán)節(jié)的正常運行。市場的需求比較大，由于開發(fā)比較簡單、成本低，在應用方面有很好的前景。

4、電力電子技術在節(jié)能環(huán)節(jié)的應用

電動機運用變負荷方式進行節(jié)電，電動機變負荷調速技術能夠保證節(jié)能的實現(xiàn)。交流調速主要用于冶金和礦山方面，通過風機、泵類利于調速控制變負荷機械，有效控制風流量和水流量。這種技術損耗小、節(jié)電效率比較高，在使用的過程中要保證無功與有功電源的優(yōu)化。

電力電子技術發(fā)展的主要趨勢

1、集成化、模塊化發(fā)展

集成化與模塊化發(fā)展主要體現(xiàn)在電源單元和功率器件兩個方面，使用微小智能化的器件，不僅可以對器件的體積進行有效的控制，并且設計制造的模塊化也表現(xiàn)的非常突出，實現(xiàn)模塊化發(fā)展的主要核心是降低電力電子技術中器件的電應力。從而可以提高電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

2、高頻化發(fā)展

在供電頻率方面，不管是器件體積還是變壓器的電感都是反比例發(fā)展，因此體積減少肯定會使電力電子技術像高頻化發(fā)展，這些都已通過實踐驗證的。實際上自從出現(xiàn)控制型電子期間后，電力電子技術已經朝著高頻化方向轉變了。

3、數(shù)字化、全控化發(fā)展

隨著科技的不斷進步，全控化電力電子技術打破了之前電力電子器件的使用功能限制，還大大降低電路關斷后的危險，從根源上保證了電力系統(tǒng)的安全使用?，F(xiàn)代電力電子技術的高頻斬波等都充分展現(xiàn)了其數(shù)字化的特征，就連弱電領域也進一步開拓了電力電子技術的發(fā)展空間，提高了集成化發(fā)展程度。

4、綠色化特征

電力電子技術的綠色化特征不單指控制自然環(huán)境污染問題，而且也包括電網污染問題?？刂瓢l(fā)電容量可以從根源上降低發(fā)電對于周圍環(huán)境造成的污染，現(xiàn)在發(fā)明的污染過濾器都充分體現(xiàn)了現(xiàn)代電力電子技術的綠色化發(fā)展。

電力電子技術應用方面，當前主要應用到了儲存控制技術、交流輸電技術、燃料電池發(fā)電技術和太陽能發(fā)電技術等，這些都將是現(xiàn)代電力電子技術發(fā)展和應用的主流趨勢。

2018-07-11 12686