電力電子技術(shù)的發(fā)展

   一般認(rèn)為,電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國(guó)通用電氣公司研制出的第一個(gè)普通晶閘管為標(biāo)志的。LD1117S33CTR多年來(lái),電力電子技術(shù)的發(fā)展大體可劃分為兩個(gè)階段:1957年至⒛世紀(jì)70年代后期,稱為傳統(tǒng)電力電子技術(shù)階段。在這個(gè)階段,電力電子器件以半控型的晶閘管為主,變流電路以相控電路為主,控制電路以模擬電路為主。1980年之后至今稱為現(xiàn)代電力電子技術(shù)階段。該階段以全控型電力電子器件的使用和普及為標(biāo)志,脈沖寬度調(diào)制(PWM)的變流電路廣泛使用,數(shù)字控制已逐漸取代了模擬電路。

   以功率二極管和晶閘管為代表的第一代電力電子器件,以其體積小、功耗低等優(yōu)勢(shì)首先在大功率整流電路中迅速取代旋轉(zhuǎn)機(jī)組和老式的汞弧整流器,取得了明顯的節(jié)能效果,并奠定了電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。功率二極管也稱硅整流管,產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代,是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、使用最廣泛的一種器件。1957年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)出了世界上第一只晶間管產(chǎn)品,從此開(kāi)辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代。截至1980年,傳統(tǒng)的電力電子器件已由普通晶閘管衍生出了快速晶間管、逆導(dǎo)晶閘管、雙向晶問(wèn)管、光控晶間管等,從而形成了一個(gè)“晶閘管大家族”。同時(shí),各類晶閘管的電壓、電流等額定參數(shù)均有很大提高,開(kāi)關(guān)特性也有很大改善。由晶問(wèn)管及其派生器件構(gòu)成的各種變換器在工業(yè)應(yīng)用中主要解決了傳統(tǒng)的電能變換裝置中所存在的能耗大和裝置笨重等問(wèn)題,具有體積小、質(zhì)量小、無(wú)機(jī)械噪聲和磨損、效率高、易于控制、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

   伴隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破及需求的發(fā)展,自⒛世紀(jì)70年代后期起,可關(guān)斷晶間管(GTO)、雙極型功率晶體管(BJT/GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(功率MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等全控型器件相繼問(wèn)世,不僅實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)控制的靈活性,而且提高了開(kāi)關(guān)頻率,可用于開(kāi)關(guān)頻率較高的電路。一般將這類具有自關(guān)斷能力的器件稱為第二代電力電子器件,也稱為全控型電力電子器件。全控型器件在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均有應(yīng)用,使電路的控制性能得到改善,使以前難于實(shí)現(xiàn)的功能得以實(shí)現(xiàn),對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起到了重要的作用。

   進(jìn)入~90世紀(jì)90年代以后,電力電子器件的研究和開(kāi)發(fā)進(jìn)人高頻化、模塊化、集成化和智能化時(shí)代。功率集成電路(PE)將全控型電力電子器件與驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、傳感電路、保護(hù)電路、邏輯電路等集成在一起,形成高度智能化的功率集成電路。它實(shí)現(xiàn)了器件與電路的集成,強(qiáng)電與弱電、功率流與信息流的集成,成為機(jī)和電之間的智能化接口,是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)單元。功率集成電路的出現(xiàn)使電力電子技術(shù)進(jìn)入了全新的智能化時(shí)代。