电源及其电力电子技术的发展历程

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-01-13 16:26:31】【打印】【关闭】

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电源是以电力电子技术为核心技术的产品。电力电子技术的主要内容是利用电子器件对电能进行控制和变换，其主要特征是控制和变换的高效率。在电源行业，一代电力电子器件决定一代电力电子技术，一代电力电子技术影响一代电源。每一代新型电力电子器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命，带来新一代电源的蓬勃发展。

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晶闸管为标志的，但在晶闸管问世之前，用于电力变换的电子技术就已经存在，这段时期往往被称为电力电子技术的史前期。电力电子技术诞生后，已经经历了三代电力电子器件。具体见下图：

1）电力电子技术史前期

1904年，电子管诞生，开创电子技术之先河。之后水银整流器诞生，被广泛应用于电化学工业、电气铁道的直流变电以及轧钢用直流电动机等传动中，甚至用于直流输电。

2）第一代电力电子器件

1957年，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，标志着电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，由此为基础开发的可控硅整流装置成为电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和水银整流器进入由电力电子器件构成的电源时代。以晶闸管和电力二极管为代表的第一代电力电子器件为主构成的电源系统在工业应用中解决了传统电能变换装置能耗大和装置笨重等问题，大大提高了电能的利用率。

3）第二代电力电子器件

自20世纪70年代中后期，以门级可关断晶闸管（GTO）、双极型晶体管(BJT)、电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件快速发展。全控型器件的特点是对门级（基极、栅极）的控制既可使其开通又可以使其关断。这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。同时，采用全控型器件电源的主要控制方式为脉冲宽度调制（PMW）方式。脉冲宽度调制（PMW）控制技术在电力电子控制技术占有十分重要的位置，它在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用，使电力的控制性能大为改善。

4）第三代电力电子器件

20世纪80年代后期，以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件异军突起。IGBT是电力场效应管（MOSFET）和双极型晶体管（BJT）的复合，把MOSFET的驱动功率小、开关速度快的特点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，与MOSFET一起成为现代电力电子技术的主导器件。同时，为了使电力电子装置的结构紧凑、体积缩小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，极大的方便了应用。之后，又将驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。也就是说，电力电子器件的开发和应用已进入高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。

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