電力電子技術應用與未來前景

電力電子技術是利用電力電子器件（比如GTO、IGBT、晶閘管等）對電能加以控制與變換的一種技術。它既是電子學在強電領域的分支，也是電工學在弱電領域的分支，總之它是強電與弱電相結合的一門學科。電力電子技術作為一門新興技術，已經被廣泛應用于通信、能源、生命科學、環保以及材料等領域，并且其發展勢頭日益強勁。電力電子技術在國民經濟發展以及人們日常生活中扮演著非常重要的角色。本文分析了電力電子技術的發展動向，并從五個方面，簡要論述了電力電子技術所應用的領域。
1 發展動向
縱觀電力電子技術的發展動向，是由低頻技術處理向高頻技術處理逐步轉變。電力電子技術開始于上世紀五十年代末與六十年代初的硅整流器件，隨后經歷了整流器時代、逆變器時代、變頻器時代，隨著電力電子技術的快速發展，這一技術已經被廣泛應用于社會的諸多領域。而上世紀八十年代末與九十年代初出現的功率MOSFET 與IGBT，也就是高頻、高壓、大電流的功率半導體復合器件，標志著傳
統電力電子技術時代的結束與現代電力電子時代的興起。
上世紀九十年代的電力電子技術著重于研究高頻化、集成化、模塊化與智能化。理論與實踐證明：電氣產品體積與重量縮小與供電頻率的平方根成反比，也就是說，當我們把50Hz 的標準工頻進行大幅度提高以后，使用這一工頻的電子儀器的體積與重量將會大幅度縮小，這將會使用于制造電子設備的材料大幅度縮減，運行過程中的電能節約也會日趨明顯，電氣設備系統的各項性能將會大幅度改善，這一點將會對冶金行業的快速發展產生深遠影響。因此，電力電子器件的高頻化已經成為未來電力電子技術發展的主導方向，同時硬件結構的模塊化、標準化也將會是器件發展的一個必然趨勢?，F階段，飛速發展的模塊已經囊括了開關元件和與其反向并聯的續流二極管在內及驅動保護電路多個單元，并且已經生產出一系列產品，同時在可靠性上達到了非常高的標準。
隨著經濟的快速發展，能源問題日益突顯，這使得世界各國普遍關注電力電子技術的發展態勢，也使各國投入大量精力對其進行生產研發。一方面有著自關斷能力的高頻元件的開發與利用已經取得了令人驚喜的地步；另一方面，電力電子技術與微電子技術的融合也使新一代電力電子技術鋒芒畢露。有的專家斷言：智能化功率集成電路的興起與推廣必將在二十一世紀引起第二次電子學革命。
2 應用
2.1 在再生能源發電領域的應用
目前，世界能源仍舊是以污染較為嚴重且資源有限的化石燃料為主。隨著人們環保意識的逐漸提高，那些干凈清潔的可再生能源比如風能、生物質能、太陽能、潮汐能、地熱能等等，迎來了發展的黃金時期，但是想要真正發揮這些綠色能源的巨大優勢，就必須廣泛應用電力電子技術。比如在風能的開發與利用領域，風能機電系統融合了機械制造學、空氣動力學、計算機控制技術以及電子技術，但zui重要的還是電力電子技術，因為電力電子技術在電能轉換、機組控制以及電能質量改善等方面，都發揮著至關重要的作用。
2.2 交通運輸領域的應用
目前，電氣化鐵道已經廣泛應用電力電子技術，比如直流機車所采用的整流裝置，交流機車所采用的變頻裝置。除了那些牽引類電機傳動以外，車輛之中的輔助電源也同樣無法離開電力電子技術。比如電動汽車的電機主要是靠電力電子裝置來實現驅動控制與電力變換的，同時電動汽車的蓄電池充電，也是依靠電力電子技術，再比如飛機、輪船，甚至是電梯，都需要電力電子技術提供強大的支撐。
2.3 家用電器領域的應用
電力電子技術在工業制成品領域內被廣泛應用的同時，也在悄然改變人們的生活。比如電力電子控制學能夠將人類從繁雜的家務之中解放出來，洗衣機、洗碗機、空調等家用電器的出現，使人類不再從事這些勞動，使人們盡情享受生活。再比如變頻空調器是一個zui典型的例子，它能夠提高高頻熒光燈的效率，使高頻熒光燈的效率比白熾燈提高了2-3 倍，同時還能夠節約30% 的電力能源。電視、音
響以及計算機等設備都需要應用到電力電子技術，沒有這項技術，上述這些機械設備都將無法正常運轉。隨著電力電子技術的快速發展，家用電器也日趨智能化，這必然為人們節省更多的時間來享受生活。
2.4 在UPS系統中的應用
緊急供電系統是電力自動化系統得以安全運行的重要保證，同時也是通信設備、計算機以及其他要求持續供電場合所*的一種可靠電源。目前，UPS 系統通常采用的是利用脈寬調制技術和IGBT、MOSFET 等電力電子元件，這些電力電子元件的使用不但使電源的噪音大大降低，同時也使設備的效率大幅度提高。
2.5 在節能領域中的應用
目前，能源問題已經成為世界范圍內廣泛關注的問題，而且工業能源與電力的關系也越發緊密。由于電力有著穩定、利用率高的優點，而被廣泛應用于工業生產，可以毫不客氣的說電能已經成為現代工業的能量之源。相關數據顯示，近些年，國內工業用電量以每年15.9%的速度增長，因此在我們在發展生產的同時，還需要關注節能減排，提高電能利用的效率。
電力電子技術在這一時代背景下，恰好能夠發揮其自身的作用，使應用電力電子技術的設備、元件提高電能使用的效率，大大降低電源的消耗，使設備、元件的性能提高，節約原材料的使用。