开关电源技术范文10篇

摘要：通信电源是通信行业的动力，在电信网络中发挥着不可替代的作用，具有无可比拟的重要基础地位，通信电源的安全可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。

关键词：通信电源开关技术

通信电源是通信行业的动力，在电信网络中发挥着不可替代的作用，具有无可比拟的重要基础地位。通信电源又是通信设备系统的心脏，即使是瞬间的中断也是不允许的，因为通信电源系统发生直流供电中断故障是灾难性的，往往会造成整个通信局（站）和通信网络的全部中断和瘫痪。通信电源是电信网络中不可缺少的重要组成部分，是一个完整、规模日趋庞大和复杂的交换、传输、数据、信息、业务、智能等通信网的基石和后台保障，因此通信电源直接关系到整个网络的稳定、可靠和畅通，而开关电源因效率高、体积小、重量轻等优点被大量运用在通信设备供电中。

一、开关电源占据通信电源的主导地位

通信直流稳压电源按照其实现直流稳压方法的不同，可分为：线性电源、相控电源和开关电源三种。

1.1线性电源是通过串联调整管来连续控制，其功率调整管总是工作在放大区。由于调整管上功率损耗很大，造成电源效率较低，只有20～40%，发热损耗严重，安装有体积很大的散热器，因而功率体积系数只有20～30W/dm3。因此线性电源主要用于小功率、对稳压精度要求很高的场合，如通信设备内部电路的辅助电源等。

摘要：电力电子技术是开关电源的技术支撑，只有围绕电力电子技术在开关电源中的应用及发展进行探究，改进、完善措施，才能够真正推动技术创新与发展。鉴于此，详尽介绍了电力技术与开关电源技术，并结合电力电子技术在开关电源中的具体运用进行了探讨，以期为相关人员提供参考。

关键词：开关电源；电力电子技术；电源技术

在社会诸多领域，电源技术都有着广泛运用，正是凭借该项技术的发展，人们的日常生活与生产发生了重大变化。开关电源凭借自身突出的技术优势，在电子设备、通信设备以及检测设备等领域有着极高的应用价值，并在进行不断完善与发展。毋庸置疑，开关电源技术的普及与电子电力技术的发展有着十分密切的联系，人们在承认其应用价值的同时要充分认识到开关电源在应用实践中存在的一些缺陷[1]。基于此，人们有必要围绕电力电子技术与电源技术的融合与发展进行探讨、研究，分析开关电源存在的问题并提出有效策略，将电力电子技术融入其中，提高开关电源的技术水平，克服技术难题，以此推动电力电子技术及开关电源技术的进步与发展。

1现代电力电子技术

1.1电力电子技术的发展历程。所谓电力电子技术，就是基于电力电子器件控制、转化电能的一种方法，该项技术涉及到电子、电力以及控制等学科领域。在科学技术不断发展的背景下，现代电力电子技术集现代控制理论、材料科学、微电子技术于一体，逐步发展成为了一门独立学科，具有很强的综合性和系统性。电力电子技术的发展历程可以分为三个阶段，即整流器时代、逆变器时代、变频器时代，具体阐述如下。第一，整流器时代。在大功率背景下，工业用电主要源自于工频为50Hz的交流发电机，但其中有一部分电能属于直流形式，所占比重约为1/5，最典型的领域为电解、牵引以及直流传动等。在这一阶段，大功率硅整流管与晶闸管的应用逐渐普及。第二，逆变器时代。这一阶段为20世纪70年代，在微机得到普及的背景下，电力电子装置的智能化水平有所提升。在电力电子电路不断完善的背景下，工业领域开始涌现由晶闸管组成的不同种类的电力电子装置。这一阶段，电力电子器件主要为大功率逆变用的晶闸管、门极可关断晶闸管以及巨型功率晶体管。逆变器时代，整流与逆变问题已得到解决，电力电子技术应用实践中，主要问题在于工频难以提升，大部分依然处于中低频水平。第三，变频器时代。20世纪80年代，大规模与超大规模集成电路技术研究取得了重大突破，这对电力电子技术的发展有着里程碑意义。基于集成电路技术的发展，凭借精细加工技术和高压大电流技术，全控型功率器件得以形成。在新型器件不断发展的背景下，交流电机的性能得到优化；同时，高频化成为电力电子技术的主要发展方向。在此背景下，电力设备的节能性得到极大提升，并且趋向于小型轻量化发展。就技术层面而言，机电一体化与智能化对电力电子技术的发展发挥了重要作用。1.2现代电力电子技术的发展趋势。在知识经济时代背景下，技术创新成为社会各领域的焦点话题，政府与企业的创新意识不断强化。作为一项新兴技术，电力电子技术集多门学科于一体，在工业领域中具有重大应用价值[2]。基于此，未来建设电力电子技术的创新机制具有重要意义，是优化产业结构、推动产业发展的有效途径。20世纪90年代，电力电子器件的发展趋于高频化、标准化、模块化以及智能化。根据电力电子技术发展现状可知，高频化与智能化已经成为电力电子技术的主流趋势，在此背景下，机电设备的响应速度与工作效率必然得到全面提升。

2现代电源技术

开关电源在人们日常生活中应用广泛，可以说是家家必备，家中的电器都需要用到开关电源，开关电源技术的进步能够给人们提供更加便捷的生活方式，电力电子技术应用的领域广泛，开关电源中运用电力电子技术会推动开关电源技术的向前，由此会产生新颖高效低能耗的开关电源。实际上，任何电子产品都不能缺少动力，电源质量的好坏和性能的高低都会对电子产品的运行状态产生影响，目前开关电源的技术不断发展进步，关于它的应用也越来越广，各种领域都运用开关电源。信息技术的快速发展以及半导体的推进，电力电子技术也在飞快发展，全面爆发，相应的开关电源就需要有更高层次的要求，高频率、高效率、高功率、高质量，低耗能，这些都是对电源开关提的最新的要求，为了做到这些，开关电源要进行技术创新，发挥电力电子技术的作用，确保电源开关正常，能够进入正常的工作状态。

1.电力电子与开关电源简介

电力电子技术飞速发展，工作的原理其实就是电力元件制造、电子电路变流。电力电子技术其实已经经过了三代的发展变化了，现在是比较成熟的，今天的电力电子技术涉及到小功率集成电路，小功率的集成电路的优势就是功率的降低，当然还有对无功功率、神经元的控制，事情是在不断变化发展的，之前电力电子技术的模拟控制已经在如今发生了改变，逐渐变为微处理器数字控制。开关电源作为人们生活必备的电子技术设备，人们都认识并使用，开关电源同样会有不同的种类，主要是包括变换电能电源、发出电能电源两大方面。电源是不能被直接运用的，都需要进行转换，通常是转换器来进行转换，转换后的电源才能够正常被人们使用。开关电源的工作就是要对电能进行转换，电流进入开关电源之后，整流、滤波操作后变成高压直流电，然后再在开关电路和变压器的作用下变成高频低压脉冲，最后会变成低电压直流输出。开关电源也是在不断向前发展的，功率提高，效率提高，低耗能，模块化发展以及数字化控制都是开关电源技术要发展的趋势。

2.目前电力电子的应用

电力电子技术其实已经在社会中广泛运用了，电力电子技术有着整流、逆变斩波的功能，对于电能的转换相当擅长，可以满足人们多样的需求。电力电子技术在提高电能利用率方面发挥着不可或缺的作用，但是目前我国经过转换利用的电能并不多，没有充分发挥出电力电子技术在这方面的作用。电力电子技术主要是有变频器、电能质量、电子电源等装置，目前的电力电子技术越来越先进，精细加工、高压大电流技术、全控型功率物件等，现代高科技智能控制，模块化发展提高了生产效率，降低了功率，减少了研发成本发，让电力电子技术高效利用电能，稳定电力电子的系统运营。电力电子技术也在工业方面应用，机械、化工等企业都会用到电子电力技术，这项技术的运用能够提高电能使用效率，提高工作效率，降低对环境的破坏。工程项目进行施工时会运用高压直流输电，直流输电有其自身的优点，能够减少消耗，调节系统运行速度。电力电子技术的不断提高，新的大功率电子产品不断开发出来，应用电子电力技术能够更好地完善直流输电技术，降低工程实施地成本。电力电子技术与网络技术结合运用，更好的实现对交流输电系统的控制，对输电系统的各个参数进行有效快捷的调整，对系统潮流分布进行更改，使系统的运行更加平稳。电力行业中电力电子技术的应用更加普遍，电力系统中的电力谐波需要进行适当的完善，可以运用有源滤波，主要是通过可以控制的半导体，把同谐波电流的幅值相同或者相反的电流注入到电网中去，目的就是让电源的谐波电流变为零，可以随时随地对谐波电流进行相应地补偿，从而促进电力系统的发展。如今电力电子技术的进步就使得谐波技术的应用越来越熟练，应用的途径越来越多，市场在不断扩展中。电能的使用是源源不断输入的，中间不会停止，这就要保证电源是不间断的，电的输入不停歇，电力系统就处于工作状态，电力电子技术的发展使得一些新时代电力电子器物产生并运用，提高电能的使用效率，让电力系统能够安全可靠的运行，提供更加源源不断的电力资源，为社会发展供给电能，既能保证电能的有效提供，又能增加电能使用率。

3.开关电源引入电力电子

电力电子中的能源要经过电力电子设备的转换，才能为使用者提供服务。《电力电子技术》是新时期下一门特殊的教学科目，要求学生掌握一定的电子电力知识，学会利用电力电子器件对电能进行控制和转换。电力电子转换主要包括“电力电子器件、变流电路和控制电路”三个部分，每一部分都非常重要，在开关电源中起到关键的作用。

1电力电子技术的发展及其特点

电力电子技术经历了一个漫长的发展过程。最早应该追溯到第一个晶闸管（FGH）的诞生。“晶闸管”是美国一家通用电气公司的问世标志，为电力电子技术的发展开了先河，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。目前很多家用电源开关内部使用的都是FGH，是第一代半控型器件，不能自行关断，需要使用者根据需求进行操作。以FGH为核心的变流电路在电子能源转换过程中扮演着重要的角色，主要功能是使交流变成直流，为用户提供全面的安全服务。随着科学技术的不断进步，电力电子技术水平也呈现出不断发展的趋势。传统的FGH逐渐被“GTR、GTO”等新颖的电力转换器件所代替，从“传统电力电子技术”向“现代电力电子技术”转变。电力电子器件的研究和开发，也推动了当前电力行业的进步，使人们进入高频化和智能化的电力时代。“IGBT”的出现，更是实现了电网之间的非同期互联，解决了很多电源开关的不稳定问题，避免电路中出现短路和功损。很多家居用品和用电器等，都需要配置相应的开关，才能为用户提供便利，有效的实现开关和电路互通。在电源开关系统中加入电力电子应用，是新时期的科技需求，也是每个家电设计工作者需要掌握的重点技术。影响电力传输的因素有很多，比如“电路的距离、电压的大小、传输电线的质量、电路设备的品牌”等，这些都会影响电流在线路中的传输速率。如果电路距离过长、电压强度不够、电路设备不够完善，就有可能降低电源开关的反应灵敏度，增加电路能量的消耗。此外，有的用户不注意用电安全，反复使用电源开关，就会导致短路电流，烧断保险丝等问题出现，甚至产生漏电的危险，对用户的人身安全产生威胁。所以新时期的电力工作者必须事先预想这些可能存在的安全隐患，做出有效的应对政策和解决措施，加大电力电子技术在电源开关中的应用。传统的电力传输系统比较简单，不存在电容充电电流，电力的功率损耗也相对较小，这适合小家电的用户使用。很多大型的家用电器，比如“电冰箱、洗衣机、电视机、跑步机”等，就需要改变传统的电力传输系统，采用高压直流输电输送的方式，使电源系统拥有较快的调节速度，方便用户的操作，并且投入到市场当中使用。这些大功率的电子器件，电流的传输形式和传统的小电路不同，用户在使用时必须注意安全，建立有效的防范意识，逐渐改善高压直流输电设备的性能。

2开关电源的种类和特点

随着科学技术的不断发展和运用，各种各样的电源开关出现在人们生活当中。根据电路类型和电流传输方式的不同，开关电源主要分为以下几类。（1）传统输入和输出的类型。由于输入和输出方式的区别，可以将开关电源分为“DC/DC和AC/DC”两种变换器。“DC/DC”模式更注重电流的可靠性和安全性，而“AC/DC”注重的是电源开关的低耗和低噪声设计，给用户提供更提心的服务。根据两种电流传输形式不同，用户需要选择适合自己家庭的电源开关，发挥“DC/DC和AC/DC”两种变换器的价值和作用。（2）可以通过驱动方式的不同，可以将开关电源分为“接触式和非接触式”两种。通过字面意思理解，“接触式”需要用户接触电源开关才能进行相关的操作，而“非接触式”则强调智能化和自动化，用户远程即可实现对电源开关的控制。“接触式”的开关比较传统，但是灵敏度极高，“非接触式”的开关虽然更加智能化，但助长了人们懒惰的思想。无论是哪种类型的电源开关，只要是用户需要的，都值得各大企业的充分研究和发展。（3）根据控制方式的不同，还可以将开关电源分为“PWM、PFM、脉冲宽度调制”三种。每一种电源开关都有自己的价值和特点，用户可以根据自己的需要自行选择。PWM是“脉冲宽度调制式”；PFM是“脉冲频率调制式”。只有把握电力电子能量传输的方式和方法，才能不断提高电源开关的使用性能，有效保证开关电源的使用效率，减少不必要的能量损耗。3电力电子技术在开关电源中的应用在了解电源开关之后，需要对电力电子技术在开关电源中的应用进行分析。通常情况下，电源开关都是利用“R-C或是L-C”的缓冲器。这种缓冲器有利于降低开关电源的能量损耗，为用户解决“开关反应慢”等问题，追求开关电源的高频化。但这种缓冲器的使用，可能会导致开关噪声的增加，还存在多种实用化方面的问题。相关的技术人员可以引入“谐振转换电路技术”，为用户提供较高的服务保障，在实现高频化的同时降低噪音。随着智能科技的持续进步，不间断电源（UPS）逐渐出现在大众的视野中。UPS是结合了计算机、通信系统等多种高科技、高性能的电源，能实现智能化的管理和控制系统，极大的提高了开关电源的使用效率。很多较大功率的“M0SFET、IGBT”等现代化电力电子器件，也可以作为不间断电源的应用模块，以便实现对UPS的智能化管理，使电力电子系统趋于简单化和科技化。此外，开关电源中的主电路设计，也有特定的需求，不能胡乱搭配电器元件。电路中的电子设备，必须满足非线性的特点，才能实现对电路的多路控制，使控制系统更加的结构化和内容化。开关电源的使用频率，可以通过电路的时间周期来控制实现，必要时可以引入通过“模糊控制、微机控制、人工控制”等多种技术来实现，以便为用户提供有效的控制系统。有的用户对家电的用电安全有较高的要求。比如“母婴室”、“儿童用电器”、“家用熨斗”等，使用者一般都是女性或小孩子，他们不懂得电力的传输流程，缺乏一定的安全意识。小孩子在使用这些大功率用电器时，容易发生危险，漏电和跳闸时不知道如何解决，甚至发生安全隐患。为了避免这些现象的发生，电力系统的设计者可以采用“柔性交流输电系统”，从本质上强化家用电器的防漏电功能，才能极大的保障用户的使用安全，为广大群众提供切实可行的电力服务。科学技术和通讯技术的发展，使电力传输系统成为各行各业的重点研究项目，同时也为“FACIS”技术的发展创造了先行性的条件。我们可以运用电力电力科技，在电源开关中加入“IGBT、FACTS”等可关断器件原件，改变系统的结构，提升电源开关的灵敏程度。无论是电路传输系统一致还是相位相反的电流，都要做好详细的设计规划，才能有利于实现电路传输的可靠性，扩大开关电源结合电力电子的市场活动。新时代在不断向前发展，只有结合新时代的科学技术，才能提高开关电源的使用价值。电力企业要广招贤才，收贤纳士，让更多的专业技术人员参与电力行业的研究和开发过程。总而言之，开关电源是现代电力电子技术最常见的应用。但是，开关电源在运行过程中也存在着电路复杂、电磁干扰等多种电路问题，严重时还会影响用户的使用体验。为了保证电力电子输出能量的可靠性，相关的技术人员一定要了解电力电子技术的发展及其特点，才能促进开关电源技术的发展进程，保证主电路正常工作，为人类的社会发展和生活动态提供各方面的支持。

参考文献

摘要：计算机开关电源计算机动力的唯一提供者，等价于人类的心脏，在计算机各部件中处于极为重要的地位。电源输出电流质量的好坏直接影响电脑部件的寿命以及性能。本文着重介绍了计算机开关电源各部分电路等方面的内容，详细阐述计算机开关电源的工作原理，对保障好公司计算机设备长时间稳定工作提供重要技术支持。

关键词：交流抗干扰电路；PFC电路；高压整流滤波；PWM

1引言2计算机电源发展历程

在计算机各部件中最令人注意的就是CPU的频率、内存的大小、硬盘容量，显卡的性能等等。而对于电脑中的一个重要部件电源．却往往总会受到忽略。而事实上，电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把计算机比作一个人的话，CPU作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用，它相当于我们人类的大脑；而电源作为计算机的动力提供者，完全等价于我们人类的心脏，其重要之处由此可见。所以有必要了解电源内部结构，熟悉电源的工作原理，才能更好地维护好计算机电源，才能从根本上保障公司各部门计算机设备长时间稳定工作。

2计算机电源发展历程

PC／XT_IBM最先推出个人PC／XT机时制定的标准；AT_也是由IBM早期推出PC／AT机时所提出的标准，当时能够提供192W的电力供应；ATX—Intel公司于1995年提出的工业标准。与AT比较主要变化为：

摘要

本设计是DC/DC直流开关电源设计,首先将开关电源与线性电源进行对比，总结了开关电源的优点,并对其当前的发展以及在发展中存在的问题进行了描述，然后在对开关电源的整体结构进行了介绍的基础上，对开关电源的主回路和控制回路进行设计：在主回路中整流电路采用单相桥式、功率转换电路采用单端正激功率转换电路、采用增加副边绕组的方法实现多路输出，其中功率转换电路（DC/DC变换器）是开关电源的核心部分，对此部分进行了重点设计；控制电路采用PWM控制，控制器采用开关电源集成控制器GW1524、设计了过压保护电路、电压检测电路和电流检测电路，对各个部分的参数进行了计算并进行了元器件的选型。

【关键词】DC/DC变换器、PWM控制、整流、滤波。

Abstract

Inthispaper,Idesignedaswitchpowersupplysystemwiththreeoutputs:Comparetheswitchpowerwithlinearpoweratfirst,hassummarizedtheadvantageoftheswitchpower,havedescribeditspresentdevelopmentandtherearenaturalquestionsindevelopment.Onthebasisofthethingthatthewholestructuretotheswitchpowerhasmadeanintroduction,tothemainreturncircuitandcontrollingthereturncircuittodesignoftheswitchpower:Therectificationcircuitadoptsthesingle-phasebridgetypeinthemainreturncircuit,thepowerchangesthecircuitandadoptsanddefiesthepowertochangethecircuit,realizebyincreasingthewindingofonepairofsidessingleandwellthatmanywaysareexported,itisakeypartoftheswitchpowersupplythatthepowerchangescircuit(DC/DCtransformer),havedesignedthispartespecially;ThecontrolcircuitadoptsPWMtocontrol,thecontrolleradoptstheswitchpowerintegratedcontrollerGW1524,designthecircuittomeasurevoltageandthecircuittoelmeasureectriccurrent,selectingtypeofcalculatingandcarryingonthecomponentsandpartstheparameterofeachpart.

Keyword：DC/DCtransformer,PWMcontrol,rectification,strainingwaves.

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

摘要摘要：开关电源高频化是发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，非凡是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展和应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义

摘要：开关电源高频小型

1引言

随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备和人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，非凡是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展和应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2开关电源的分类

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。