第1章
概述

1 电力电子技术

电力电子技术是应用于电力变换的电子技术。电力变换主要指交流电变为直流电、直流电变为交流电、直流电变为不同幅度的直流电、交流电变为不同频率、不同幅度或不同相数的交流电等，因此是指广义的电力变换，实质上是对电能的精细控制。而对电能的精细控制是通过专门的器件对电子流的运动进行准确、快速的控制而实现的，因而被视作电子技术的分支。电力电子技术和信息电子技术共同构成电子技术的两大应用分支。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术主要用于电力变换。电力电子技术所处理的功率，可以大至数百兆瓦甚至吉瓦量级，也可以小到数瓦甚至毫瓦量级。

电力电子技术是由电工技术、电子技术和控制理论交叉形成的一门新技术。电力电子技术主要用于电气工程领域，因此通常也把电力电子技术看成电工技术的一个分支，并且认为它是电工技术中最具活力、对未来技术发展影响最大的分支。

电力电子技术本身也可以划分为两个分支：一个是电力电子器件的研究、设计与制造技术；另一个是应用电力电子器件组成电路、装置和系统的技术。前者是电力电子技术的基础，后者是电力电子技术的核心。后者通常也称为“变流技术”，或称为电力电子器件的应用。

2 电力电子技术的发展趋势

电力电子技术的诞生是以1957年第一个晶闸管问世为标志的。之后，各种新的电力电子器件的不断出现一直是电力电子技术发展最强大的推动力。晶闸管是一种通过门极的控制只能使其开通而不能使其关断的半控型器件。后来出现的门极关断（GTO）晶闸管、大功率晶体管（GTR）和大功率金属-氧化物半导体场效应晶体管（电力MOSFET）是通过门（基、栅）极的控制既能使其开通也能使其关断的全控型器件。全控型器件的发展把电力电子技术带入了一个新的发展阶段。经过多年的发展与竞争，进入21世纪电力电子技术逐渐形成了650V以下低压器件以电力MOSFET为主、650～6500V器件以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为主、8000V以上高压器件仍以晶闸管为主的局面。近年来，基于碳化硅、氮化镓等新型半导体材料的电力电子器件逐渐开始应用。可以预料，以性能更优越的半导体材料的研制，推动新型电力电子器件和相应电力电子电路与装置的应用和发展，将一直是电力电子技术持续进步的重要路径。

和晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）方式。PWM控制技术在电力电子变流技术中逐渐占据首要的位置，使电路的控制性能大为改善，对电力电子技术的发展产生了深远的影响。同时，为追求电力电子装置性能的不断提升与体积、重量的不断减小，电力电子电路的工作频率也不断提高。此外，为了减小开关损耗，软开关技术应运而生，它也使得开关频率可以进一步提高，从而进一步提高电力电子装置的功率密度。为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小、应用方便，电力电子封装与集成技术也很重要。数字化技术也是电力电子技术的重要发展方向，数字化技术正在大量用于电力电子技术的各种电路中，成为电力电子技术发展的有力武器。

电力电子技术已越来越广泛地用于人类生产和生活的几乎所有的方面。可以说凡是需要对电能进行精细控制，进而提升能量控制性能和用电效率的地方，都离不开电力电子技术。 W+JS+YTwh3EaJUrH8BlYxrXrLzMuYskYFAUTuqEreSt6gZeHTWHLhwuQtKWgOqZx