电力电子技术的发展

   一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个普通晶闸管为标志的。LD1117S33CTR多年来,电力电子技术的发展大体可划分为两个阶段:1957年至⒛世纪70年代后期,称为传统电力电子技术阶段。在这个阶段,电力电子器件以半控型的晶闸管为主,变流电路以相控电路为主,控制电路以模拟电路为主。1980年之后至今称为现代电力电子技术阶段。该阶段以全控型电力电子器件的使用和普及为标志,脉冲宽度调制(PWM)的变流电路广泛使用,数字控制已逐渐取代了模拟电路。

   以功率二极管和晶闸管为代表的第一代电力电子器件,以其体积小、功耗低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代旋转机组和老式的汞弧整流器,取得了明显的节能效果,并奠定了电力电子技术的基础。功率二极管也称硅整流管,产生于20世纪40年代,是电力电子器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。1957年美国通用电气公司开发出了世界上第一只晶间管产品,从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。截至1980年,传统的电力电子器件已由普通晶闸管衍生出了快速晶间管、逆导晶闸管、双向晶问管、光控晶间管等,从而形成了一个“晶闸管大家族”。同时,各类晶闸管的电压、电流等额定参数均有很大提高,开关特性也有很大改善。由晶问管及其派生器件构成的各种变换器在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重等问题,具有体积小、质量小、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快等优点。

   伴随着关键技术的突破及需求的发展,自⒛世纪70年代后期起,可关断晶间管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/GTR)、功率场效应晶体管(功率MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等全控型器件相继问世,不仅实现了开关控制的灵活性,而且提高了开关频率,可用于开关频率较高的电路。一般将这类具有自关断能力的器件称为第二代电力电子器件,也称为全控型电力电子器件。全控型器件在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均有应用,使电路的控制性能得到改善,使以前难于实现的功能得以实现,对电力电子技术的发展起到了重要的作用。

   进入~90世纪90年代以后,电力电子器件的研究和开发进人高频化、模块化、集成化和智能化时代。功率集成电路(PE)将全控型电力电子器件与驱动电路、控制电路、传感电路、保护电路、逻辑电路等集成在一起,形成高度智能化的功率集成电路。它实现了器件与电路的集成,强电与弱电、功率流与信息流的集成,成为机和电之间的智能化接口,是机电一体化的基础单元。功率集成电路的出现使电力电子技术进入了全新的智能化时代。