绝缘栅

电力电子技术功率处理的电力之道

发布时间:2025/2/24 15:37:54   
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电力电子技术,这门新兴的电力领域电子技术,涵盖了使用电力电子器件如晶闸管、GTO、IGBT等进行电能变换与控制的技术。其变换的电力功率范围广泛,可高达数百MW乃至GW,亦可低至数W甚至1W以下。与以信息处理为核心的信息电子技术迥然不同,电力电子技术专注于电力变换。

该技术可细分为电力电子器件制造技术与变流技术两大分支,后者进一步涵盖整流、逆变、斩波、变频及变相等子领域。如今,电力电子技术已成为现代电气工程与自动化专业不可或缺的专业基础课程,对于培养相关人才具有举足轻重的作用。

值得一提的是,电力电子学这一学科名称自上世纪60年代诞生以来,便逐渐获得了全球范围内的认可。年,美国学者W.Newell以一个倒三角形图示描绘了电力电子学的内涵,强调其由电力学、电子学和控制理论三大学科交叉融合而成。而“电力电子学”与“电力电子技术”则分别从学术和工程技术角度对这门学科进行称谓。一般认为,电力电子技术的诞生以年美国通用电气公司研制出的首个晶闸管为标志,其概念与基础由此得以确立。在此之前,虽然已有用于电力变换的电子技术,但那时的时期可被视为电力电子技术的史前或黎明时期。到了70年代后期,门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)以及电力场效应管(Power-MOSFET)等全控型器件的迅猛发展,使得电力电子技术焕发出新的生机,迎来了新的发展阶段。80年代后期,绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)作为MOSFET和BJT的复合产品,凭借其出色的性能,如驱动功率小、开关速度快、通态压降小以及载流能力强等,成为现代电力电子技术中的主导器件。

为了进一步优化电力电子装置的结构和减小体积,工程师们常常将多个电力电子器件及其辅助器件组合成模块形式。随后,又将驱动、控制、保护电路与功率器件集成在一起,形成了功率集成电路(PIC)。尽管目前的PIC功率尚有限,但它代表了电力电子技术的一个重要发展方向。

此外,利用电力电子器件实现工业规模的电能变换技术,也被称为功率电子技术。这种技术主要用于将一种形式的工业电能转换成另一种形式的电能,例如交流电能与直流电能之间的转换,或者将工频电源变换为设备所需频率的电源。在正常交流电源中断时,逆变器(见电力变流器)可将蓄电池的直流电能转换为工频交流电能。同时,电力电子技术还可实现非电能与电能之间的转换,例如通过太阳电池将太阳辐射能转换为电能。与电子技术不同,电力电子技术

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