电力电子技术汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇电力电子技术范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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电力电子技术诞生近半个世纪以来，使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻的变化，同时也给人们的生活带来了巨大的影响。目前，电力电子技术仍以迅猛的速度发展着，新的电力电子器件层出不穷，新的技术不断涌现，其应用范围也不断扩展。不论在全世界还是在我国，电力电子慢慢的被人所熟知，下面我们就电力电子电路和其应用、结构等进行简单阐述。

1.电力电子电路

1.1 电子电路的概念

电子电路时利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。因为电路中无旋转元、部件，故又称静止式变流电路，以区别于传统的旋转式变流电路（由电动机和发电机组成的变流电路）。电力电子电路始见于20世纪30年代，包括由气体闸流管和汞弧整流管组成的低频变流电路和由高频电子管组成的变流电路。它们构成了第一代电力电子电路。60年代由晶闸管组成了第二代电路，泛称半导体电力电子电路（又称半导体变流电路）。80年代，由于可关断晶闸管（GTO）和双极型功率晶体管（GTR）等新型器件的实用化，又逐渐在不同领域中取代了普通晶闸管并形成第三代电路。由于它们具有控制极关断和工作频带较宽的优点，使电力电子电路具有更佳的技术和经济性能，获得了更为广泛的应用。

1.2 电力电子电路的特征

电力电子器件一般都工作在开关状态导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，电压降接近于零，而电流由外电路决定阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替

1.3 典型电力电子电路的系统结构

电力电子电路的系统包括以下三种：

（1）电力电子器件：如功率二极管、晶闸管、功率MOSFET、IGBT、MCT等，分为不控型、半控型、全控型三种类型。

（2）电力电子电路：包括整流（AC/DC变换）、逆变（DC/AC变换）、直流变换（DC/DC变换）、交流变换（AC/AC变换）四大基本类型的变换电路。

（3）电力电子电路的辅助电路：包括控制电路、驱动电路、缓冲电路、保护电路等几大类电路。

1.4 电力电子电路的分类

按实现电能变换时电路功能分类，可分为4种。

①整流电路（AC/DC变换电路）：具有整流功能的电路。凡将交流电能转换为直流电能的过程泛称为整流。

②逆变电路（DC/AC变换电路）：具有逆变功能的电路。凡将直流电能转换为交流电能的过程称为逆变。

③交流变换电路（AC/AC变换电路）：能将交流电能的大小和频率加以改变的电路。前者称交流调压电路；后者称变频电路。

④直流变换电路（DC/DC变换电路）：能将直流电能的大小和方向加以改变的电路。由于采用斩波控制方式，故又称直流斩波电路。

2.电力电子技术的应用

自20世纪80年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用研究和现状。

2.1 在输电环节中的应用

电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（Custom Power）技术或称DFACTS技术，是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。由于潜在需求巨大，市场介入相对容易，开发投入和生产成本相对较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

2.2 在节能环节的运用

在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。

2.3 优化电能的使用

通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%。

3.电力电子技术目前在我国存在的主要问题

虽然我国电力电子的开发研究已有50年历史，过去已经取得了长足的进步，但是与超大规模集成电路的发展一样，该领域科技发展速度太快，加之我国财力和原有基础薄弱等因素的限制，特别是当前面临国外高科技冲击等原因，我国电力电子有种被“边缘化”的趋势：即各行各业都迫切需要它，但是，各应用领域均没将其作为研究重点，国内解决不了的就依靠进口！

当前存在的主要问题是：目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要基于晶闸管；虽然也能制造一些高技术的电力电子产品和装置，但是它们均是采用国外生产的电力电子器件和组件多以组装集成的方式制造的；特别是先进的全控型电力电子器件则全部依赖进口，而许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术、软、硬件和关键设备，国外均是对我国进行控制和封锁的。特别是关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术与国外先进水平的差距更大，迅速改变这一现状是我们面临的挑战和义不容辞的任务。

参考文献

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【关键词】

大功率；电力电子技术；可靠供电系统；研究

1前言

大功率电力电子技术在电力系统中发挥着重要的作用，主要涉及到了电力系统的发电、输电、配电以及用电等方面。实现大功率电力电子技术供电可靠性，在本文中从两方面进行分析，第一，提升大功率电力电子技术的供电可靠性，可以通过提高工业敏感负荷的供电可靠性来实现；第二，将大功率的电子技术应用于发电机励磁系统中，以提升发电机的阻尼转矩，来实现系统的动态可靠性提升。

2大功率电力系统可靠性供电概述

从敏感负荷角度对电力系统供电可靠性进行分析。实现供电的可靠性不仅要求电力系统中不能长时间断电，还需要对电力供电系统的动态电压质量提出更高的要求。对系统中的电压跌落以及电压短时中断的时间进行限定，在实际供电中，不同的电压跌落中，其敏感负荷所能够承受的电压跌落时间存在着差异性。在一般规律下，跌落幅度越大，其敏感负荷所能够才承受的时间越短。传统的供电可靠性统计统计，只能以停电时间超过1分钟或者5分钟实际依据。在我国，对于自动重合闸成功或者备用电源投入成功的现象不能视为用户停电，而此时敏感负荷用户有可能遭受到一定的电力损失。那么在实际的电力系统供电中，提升供电的可靠性，需要从电网方面进行综合考虑，以优化的配电网结构，改善动态带电压质量[1]。

3大功率电力电子技术提高供电可靠性的应用

3.1转换开关转换开关电源供电中发挥着重要的作用，在实际电力系统电源供电中，包含两路或者多路的电源供电，转换开关应用其中，能够实现多路电源之间的相互切换。在本文中以两路电源供电为例进行分析，当有一个电源电路在正常供电时，则另外一个线路中的电源供电就会处于备用状态。一旦线路中出现线常用电源供电异常的情况时，转换开关开始发挥作用，自动切换到被用电源线路中。以转换开关的形式，实现线路正常供电，其开关投入使用成本较低，应用广泛[2]。

3.2动态电压恢复器动态电压恢复器简称DVR，DVR通过线路中的变压器串联在线路电源与敏感负荷之间。当线路正常输电时，线路中在没有产生电压跌落的情况，DVR完全不发挥作用，其在线路中所输出的电压补偿为0。当线路中出现了较大的电压跌落时，此时，DVR就会发挥其真正的作用，DVR通过自身输出与跌落电压值相同的电压补偿值，来实现线路中的电压补偿。线路中所补偿的线路电压为额定电压。从DVR的工作原理上进行分析，其实际的作用就是对提供线路中电压补偿，避免线路由于电压跌落出现故障[3]。

3.3不间断供电电源不间断的供电电源，简称为UPS。目前，随着科技不断发展，UPS已经逐渐趋向于市场化，其主要有三种类型：在线型、离线型以及在线互动型。在实现的UPS中，需要具有储能单元，其中最为常见的储能单元为的电池储能。在线型的UPS在逆变器支持下实现负荷供电，实际供电与电源无关，因此在电压质量获得上比较高。

3.4发电机励磁大功率的电力电子技术在发电机励磁中的应用，作用突出。首先需要对发电机的励磁系统进行分析，发电机的励磁系统能够实现机端电压的维持，合理分配多台电发电机之间的无功功率，继而提升电力系统的稳定性。目前，在电力系统中，半导体励磁是其最为主要的励磁方式，在实际电力系统运行中，可以按照电源的不同，将半导体励磁分为他励和自励。现行在电力企业中比较实用的就是基于励磁电力电子装置的三相晶闸管全桥整流器，在该整流器中采用时间常数比较小的一阶惯性环节。

4微网可靠性供电

4.1交流微网结构与特点典型的交流微网组成有：光伏发电、储能电源、风电机组以及柴油发电机组等。在以上的组成部件中，风电以及储能等电源，在电力电子变换器的转换下，实现了对额定电压频率交流电的转换，并在静态开关的转换下连接在微网母线上。交流微网的特点比较突出，主要表现在以下方面。第一，微网的电压等级比较低，在实际线路中与配电网相连，在大功率电力系统的尾端；第二，容量比较小，在10KV等级的微网容量为数百千瓦到十兆瓦之间；第三，电流实现双向流动，在微网结构中为分布式的电源网状，基于微网这样的特点，其能够实现的功能比较多。一方面能够实现对大电网的功率输送，另一方面，也能够从大功率电网中吸收功率；第四，微网具有多种工作模式，其中比较突出的就是并网和离网两种形式。并网工作形式帮助微网能够在大功率电网中正常运行，而离网是指，当大电网出现故障时，微网能够迅速的脱离大功率电网，而实现独立运行。

4.2微网分布式电源电流保护微网分布式电源主要包含两大类的电源，第一，逆变器接口电源。例如光伏发电、风力发电以及储能电源等。第二，传统发电机接口电源。例如柴油发电机、燃汽轮机等。当微网分布式电源线路中出现故障时，以上两种电源类型所能够提供的短路电流存在着较大的差异。对于逆变器接口电源来说，电源线路在线路中容易受到电力电子器件等耐流能力的影响与限制，其电源所能够提供的短路电流值不超过线路中额定电流的1.5倍。在这样的线路背景下，该种电源类型不能够实现有力的电流保护。而对于另外一种分布式电源进行分析，当线路中发生短路时能够利用串联等效电抗的形式，实现较大短路电流的供应，因此该种电源类型与逆变器接口分布式电源相比，具有明显的优势，能够实现电流保护。

5结论

随着电力系统不断发展，电力系统的供电可靠性逐渐受到社会所关注。因此，在本文中对大功率电力电子技术进行分析，研究大功率电力电子技术提高供电可靠性的应用，并对微网可靠性供电进行详细研究。在电力电力技术可靠性供电中的应用研究中，分别对转换开关、动态电压恢复器、不间断供电电源以及发电机励磁等方面进行详细研究，针对这些供电系统的作用论述，希望能够为电力供电系统发展带来帮助。

参考文献：

[1]贺超.具有高可靠性的数字化大功率电力电子集成模块研究与应用[D].杭州:浙江大学,2014.

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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、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。

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。

3、变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

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中图分类号：TM1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0328-01

引言

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。

一、电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。电力整流管对改损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量最大，其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此，它在中压、大容量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。

二、电力电子器件发展趋势

电力半导体器件是电力电子应用技术的基础，必须重视电力电子器件的发展。国际上电力半导体器件经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）和场控器件（IGBT和功率MOSFET）三个阶段。进入90年代，电力电子器件的研究和开发已进入大功率化、高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。我们将50Hz的标准工频大幅的提高之后，使用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小，使电气设备制造节约材料，运行时节电就更加明显，设备的系统性能亦大为改善，尤其是对航天工业其意义十分深远的。故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向。而硬件结构的标准模块化是器件发展的必然趋势。

三、现代电力电子的应用

1、计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定，桌上型个人电脑或相关的设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。

2、通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展，高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。目前，在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源（也称为开关型整流器SMR）通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。

3、直流-直流（DC/DC）变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能（20～30）%。直流斩波器不仅能起调压的作用（开关电源），同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。

4、不间断电源（UPS）

不间断电源（UPS）是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。

5、变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

6、大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50～l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。

四、结束语

总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年，随着通信行业的发展，以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有20多亿人民币的市场需求，吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

参考文献

[1] 王兆安刘进军，电力电子技术，机械工业出版社，2011.8（5）.

[2] 王正元，面向新世纪的电力电子技术，电源技术应用，2001.4（3）.

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1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是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静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。论文百事通

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/0.25kA/0.8kHz的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量量最大，但其工作频率最低，但其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此它在中压、大客量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。而IGCT是最近发展起来的新型器件，它是在GTO基础上发展起来的器件，称为集成门极换流晶闸管，也有人称之为发射极关断晶闸管，它的瞬时开关频率可达20kHZ，关断时间为1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻断电压6kV，直流阻断电压3.9kV，开关时间<2ks，导通压降3600A时，2.8V，开关频率>1000Hz。

3电力电子器件发展趋势

进入90年代电力电子器件的研究和开发，已进入高频化，标准模块化，集成化和智能时代。从理论分析和实验证明电气产品的体积与重量的缩小与供电频率的平方根成反比，也就说，当我们将50Hz的标准二频大幅的提高之后，使用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小，使电气设备制造节约材料，运行时节电就更加明显，设备的系统性能亦大为改善，尤其是对航天工业其意义十分深远的。故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向，而硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势，目前先进的模块，已经包括开关元件和与其反向并联的续流二极管在内及驱动保护电路多个单元，并都以标准化和生产出系列产品，并且可以在一致性与可靠性上达到极高的水平。目前世界上许多大公司已开发出IPM智能化功率模块，如日本三菱、东芝及美国的国际整流器公司已有成熟的产品推出。日本新电元公司的IPM智能化功率模块的主要特点是：新晨

3.1它内部集成了功率芯片，检测电路及驱动电路，使主电路的结构为最简。

篇（6）

引言

电力电子技术简言之就是应用于电力领域的电子技术，包括信息电子技术和电力电子技术两个主要分支，涵盖了电子学、电力学和控制技术三个学科。电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，主要体系包括：电力电子器件、电力变换、控制技术三部分主要内容。电力电子器件从1957年美国通用公司发明第一个晶闸管开始，经过数十年的发展，从半控型到全控型，从小容量到大容量，从中低频到高频、超高频的发展历程。电力变换也称之为“变流技术”，实现了交直流的电力变换，具体包括：AC－DC、DC－AC、DC－DC、AC－AC，从而使电力电子技术得到广泛应用，是电力电子技术的核心部分。控制技术主要指电力电子装置采用的控制方式方法，最为常见的是相位控制、通断控制及软开关控制技术等。

1理论和实践教学现状

随着高校教学改革的深入，电力电子技术学时逐渐减少，理论教学通常停留在课堂教师讲解，学生被动接受的情况，很难唤起学生的学习热情和学习兴趣。实践教学通常停留在验证性实验为主的层面，主要完成对所学知识的验证，学生按部就班的按照指导书完成实验操作，而忽略了实验的原理、电路的工作原理，当实验环境稍有改动，则无所适从，达不到解决实际问题和提高专业技术水平的教学目的。如整流电路公式、输出波形的验证等，内容和形式单一。实体实验设备电压等级高，电流较大，而且极易损坏，很难达到实践教学的效果，因此迫切需要对理论和实践教学进行改革。

2理论教学改革

课程的知识体系如图1所示，采用预习仿真、例证等方法完成相应理论知识的讲解。

2．1例证法的应用

电力电子技术知识繁复，学生应熟练掌握电路的工作原理、波形分析、数量关系等知识，只枯燥的讲解理论，难以把学生的注意力凝聚起来，采用例证法是很有效的已知办法。以单相整流的基础电路半波整器为例，首先从简单的手机充电器入手，手机充电器是从城市电网（墙壁电源）当中获得交流电，通过整流器将交流电转化成直流电给手机电池充电的设备，再研究电路不同负载时的工作原理、波形分析、数量关系等知识点，讲解也就更显通俗易懂，从而完成靶向性教学。随着学习的深入就可以进一步研究如何缩短各种充电器的充电时间等。所谓的“充电5分，通话2小时”“快速充电”“护眼灯”“无线充电”等等也就不再神奇。从充电器到充电宝就引申出逆变和组合电路，为后续知识的讲解做出了形象的铺垫。

2．2仿真在理论教学中的应用

因为电力电子技术课程中有很多的波形分析内容，手工绘出的波形缺乏灵活性，所以在电力电子技术理论教学中，仿真的作用就尤为重要。利用仿真软件分析对电气工程及其自动化专业学生理解电路的工作原理及工作过程分析，定量计算等均有莫大的帮助。现今主要应用于电子电路的仿真软件有：通用软件MAT-LAB、通用仿真软件PSpice、通用仿真软件Saber、专业仿真软件PSIM等。如图2、图3所示单相半波整流电路的仿真。建议学生在课前完成电路的仿真，从而使学生掌握了电路的组成，了解电路的工作情况及相应的特性，从而为相应知识的学习打下坚实的感性基础。

3实践教学改革

电力电子技术的主要特征就是实践性很强，体现了实践教学体系与理论教学体系相互衔接和验证。

3．1实验项目的设置

实践教学分阶段、分层次设置，由简入繁，如整流电流设置单相和三相电路实验，其中单相为选做内容，三相整流电路（含触发电路）为必做内容；单相交流调压电路实验是基础为必做内容，而三相交流调压为设计性实验；斩波器只需完成简单的升降压斩波电路的实验等。增大设计性实验如灯光亮度调节装置、软启动器、直流电机调速系统、开关电源、功率因数校正等装置的设计与制作，提高了学生动手能力和专业素养。对于危险性比较大的实验，设置高端演示实验，如逆变实验，利用中频炉演示完成。

3．2模拟仿真实验

在实践教学中引入了MATLAB仿真软件，充分利用软件的功能，对电路的不同特性进行仿真。如PWM控制系统、交交变频调速系统等复杂的系统实验等。利用仿真软件的强大功能实现系统的优化和极端控制，有效地掌握系统的动静态特性，参数设计，达到控制要求，满足系统的性能指标。

3．3项目驱动等

根据电力电子技术课程特点及教学目标的要求，充分利用教师的科研项目、大学生科技竞赛、企业参观实习、运动控制系统课程设计等环节，实现对电力电子技术实践环节有益的补充。

4结语

电力电子技术课程通过在电气工程及其自动化专业几年的教学改革与实践，明确了教师指导，学生的主体地位，让学生自己结合实际应用，扩大视野，拓展思维，激发进一步探究的兴趣，促使学生主动掌握理论知识，应用理论知识，有效地提高了分析问题、解决问题的能力，达到了教学的目的和效果。

参考文献

1王兆安．电力电子技术［M］．北京：机械工业出版社，2013

2黄信兵．“项目驱动教学法”在电力电子技术课程改革中的应用与探索［J］．大学教育，2013（11）

3孙晓明．“电力电子与电机调速技术应用”课程教学改革与探索［J］．教育与教学研究，2016（1）

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电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程，研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。

3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为"节能灯"，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

篇（8）

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。

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。

3、变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

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中图分类号：G718文献标识码：B文章编号：1672-1578（2013）10-0002-01

1.电力电子技术的发展

1.1电力电子技术的发展阶段。电力电子器件的发展分为两个阶段，一是传统电力电子器件，它是以电力二极管和晶闸管（SCR）为代表的第一代电力电子器件，自 1957 年生产第一只晶闸管以来，它以其体积小、功率低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代了老式的汞弧整流器，并衍生出快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等多种品种。它立足于分立元件结构，工作频率难以提高，大大限制了它的应用范围，但是因为它价格低廉，所以在大电流、高电压的发展空间依旧很多，目前以晶闸管为核心的设备在许多场合仍然被广泛使用。二是现代电力电子器件，它是将微电子技术和电力电子技术相结合，研制出的一种全新的高频、全控型器件。现代电力电子器件的主要产品有功率晶闸管、可关断晶闸管、功率场控晶体管、绝缘栅双极晶体管、MOS 门极晶闸管等。这些产品当中，由于绝缘栅双极晶体管和 MOS 门极晶闸管两个为场控复合器件，所以也成为了最有发展前途的两种[2]。

1.2电力电子技术的发展方向。未来电力电子器件可能在以下几个方面发展 ：（1）大容量化。利用微电子技术，提高单个器件的电压、电流容量，从而达到满足高压大电流的需要 ；（2）易驱动。由电流驱动发展为电压驱动，大力发展复合器件，还可专门研制专用集成模块，以便更适合中小功率的控制 ；（3）模块化。采用新技术和新工艺，将几个电力电子器件集中到一起，不仅缩小其体积减少连线，同时还可减低企业的生产成本 ；（4）功率集成化。充分利用集成电路工艺，将集成电路的功能与电力电子器件集成于一块芯片，实现集成电路功率化和功率器件集成化，并逐步向智能化方向发展 ；（5）降低导通压降。研制出比二极管压降还低的器件来提高交流效率、节省电能。

2.电力电子技术的应用

2.1工业领域中的应用。工业领域中，交直流电动机的应用十分普遍，如大型鼓风机、数控机床伺服电机等。当前，在大量冶金工业中，电力电子技术也被广泛应用于直流电弧炉电源、淬火电源、中高频感应加热电源中。同时，在水电厂的蓄能机组中，应用现代电力电子技术科对大型机组工作状态、调速作出改变。此外，工业领域的有很多高温场合，而在高温环境下，电力电子装置的应用有着十分严格的散热要求。然而随着电力电子器件频率不断提高、容量不断增加，器件发热问题就凸显出来，尤其是在一些高温应用场合，如散热措施不适当，就很有可能造成器件温度超过所允许的最高温[1]。结合高工作温度、大容量的应用场合，提出了液态冷却，其相比于气体冷却和油冷，可提高两个数量级的导热系数。通过实践表明，该水冷装置的故障率很低，且具有体积小、冷却效率高、无污染等显著优势。可以说，该装置在工业领域的应用推广，为电力电子技术的应用提供了基础保障，从而使器件潜力得到充分发挥。

2.2电力电子技术在电力系统中的应用。电力电子技术在电力系统通向现代化进程的道路上有着不可磨灭的功劳，我们都知道，在高电压输电的工程中，由电厂发出电之后，把电流通过变压器进行变电之后再输送，这样做的目的是因为在电流一定的情况下，电压越高电流也就越小，在输送的过程中损耗也就越小，可以节省大量的电流，因为电力电子技术的变流特性，尤其是在特高压的输送技术发展中，利用电力电子技术，将直流输送电端的整流和受端电流都应用了晶闸管变流装置，这就在一定程度上解决了长距离、大容量的输送电流导致的电流损耗过大的问题，这一举措为中国的电力行业做出了极大的贡献，使中国电力系统迈出了至关重要的一步。同时在同步发电机励磁系统和交流电动机的变频调速以及新能源发电和智能电网的应用等方面也得到了广泛应用。

2.3电气节能的应用。节能已经成为了当前社会发展的必然趋势，因为电在人们日常生活中的重要作用，因此电气节能也就显得尤为重要。电气节能目前主要包括变频节能、电能质量控制、有源滤波等三个方面，在当前阶段，变频节能在这三个方面中又是重要的一点，人们所熟知的变频冰箱、变频空调等，它们已经开始为人们的生活提供服务。在未来的发展时期中，电机变频调速行业还要进行快速的发展，这主要是因为它的以下三个重要发展因素 ：一是因为变频器产品越来越成熟，而且应用广泛，现代电器产品都开始进入变频时代，又由于它的技术越来越新，企业投资产品的成本也越来越低，这就更为变频器产品的发展和应用提供了绝好的机会。二是因为变频调速节能非常明显的效果，为社会提供了广泛的效益，也为企业提供了较高的利益，所以越来越多的企业对变频调速节能产生了兴趣。三是国家也开始在这方面出台一些措施，对重点耗能企业进行严格控制，鼓励督促他们发展电气节能，不仅可以降低企业能源的消耗，同时也减少了资源浪费，为社会创造了巨大财富。

2.4交通运输中的应用。电力电子技术在电气化铁道中有着广泛应用，整流装置被应用于直流机车中，交流机中应用变频装置。同时，铁道车辆中，直流斩波器的应用也十分广泛，在磁悬浮列车的未来发展中，电力电子技术扮演者重要角色。除电机的牵引转动外，各种车辆辅助电源同电力电子技术也密不可分，电动汽车电机的驱动与交换就是凭借电力电子装置来实现的，且在蓄电池充电过程，也需要电力电子装置的参与来完成。船舶、飞机均需要很多电源，且有着不同要求，故它们同电力电子技术难以分割。而如果将电梯也视作交通运输的话，且也需要电力电子技术的参与，以往，直流调速系统在电梯中普遍应用，而近年来，电梯中应用方式也主要集中在交流变频调速[3]。

2.5电力电子技术在家用电器中的应用。电力电子技术在家用电器中的应用我们都深有感触，如日常生活中应用到的"节能灯"，就是电力电子技术发展的直接产物，它以其体积小、发光率高等的绝对优势已经取代传统的白炽灯和日光灯。同时变频空调、变频冰箱、电视机、音响设备、计算机等电子设备也是利用电力电子产品，它们已经进入到了我们的日常生活中，并为我们生活质量的提高做出了巨大的贡献。

3.总结

电力电子器件从开始的单一功率整流管与晶闸管发展到现今的现代电力电子器件，尤其是绝缘栅双极晶体管（IGBI）与 MOS 门极晶闸管（MCT）的出现，摆脱了传统电力电子器件的一些弊端，使电力电子技术进入了一个全新的发展时代，在未来的发展过程中，人们对电子产品要求越来越高的明天，电力电子器件还会得到进一步的发展，电力电子技术也将会给人们的生活带来越来越无法想象的精彩。且我们有理由相信，在不远的将来，电力电子技术必将取得更好地发展和应用，促使电源技术更加实用、经济、成熟，从而实现高品质、高效率的用电。

参考文献

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1引言

电力电子技术是一门由电子技术、电力技术以及控制技术交叉而来的新兴学科，是自动化专业、电气工程等专业的专业基础课程，在整个专业体系中具有重要的作用。电力电子技术具体地说就是指利用电力电子元器件来构造不同的转换电路从而实现对电能的一系列变换，是一种利用弱电来控制强电的技术。同时电力电子技术的应用范围十分广泛，从工业、交通运输、通信到新能源系统等各方面都有应用，甚至已经渗透到我们的生活中，比如现在家用电器中很流行的“变频”技术就是电力电子技术的一个小应用。

2教学体系结构及要求

电力电子技术的教学内容主要分成三部分：元器件、控制电路和控制技术。我们学校给这门课一共安排了80学时，如果这三个部分都要详细介绍的话，时间上是不够的，所以主要介绍前面两块内容。电力电子元器件是本门课程的基础，包括半控元件、全控元件和不可控元件。控制电路主要包括四大基本电路：整流电路、逆变电路、直流到直流变流电路以及交流到交流的变流电路。控制技术部分主要介绍SPWM脉宽调制技术和软开关技术。元器件部分要求学生首先要能分清楚各种元器件所属的类别，其次要求能理解各自的工作原理，最后要求能够按照电路要求自主选择元件；控制电路部分要求学生能够理解电路的工作过程，能够分析并画出电路的输出波形图，能计算电路的一些参数来选择元器件；最后控制技术部分要求能够掌握SPWM的原理即可。

3理论教学

（1）兴趣的培养

电力电子技术是自动化、电气工程专业很重要的专业基础课程，但也的确是一门比较枯燥的学科，要引起学生的重视、激发他们的兴趣是比较困难的。所以如何吸引学生的注意力，让他们从心理上重视这门课就尤为重要。笔者认为上好第一堂课对该课程后续的展开有很重要的作用。在第一堂课上要多多的展示一些电力电子应用方面的图片和视频，让学生亲身体会到电力电子技术就在我们身边，来培养他们的学习兴趣[1]；同时可以给他们展示一下对口的公司在招聘信息上对该课程的要求来引起他们的重视。然后后期可以通过实验教学来慢慢引导他们对本门课程的学习。

（2）教学思路的把握

教学的顺序是先介绍元器件，然后介绍各种转换电路，最后介绍控制技术。在介绍元器件时，要讲清楚半控、全控和不可控指的是对电路“开”与“关”的控制。在控制电路中元器件是作为开关使用的，输出波形的转换也是因为电路“开关”的切换实现的[2]；在介绍各种转换电路时，首先要介绍各种电路实现的功能，然后可以让学生试着自己分析下如何用电路实现这些变化，最后提出典型的变换电路进行讲解。在课堂内容上应以元器件的工作原理为基础，以整流电路和有源逆变电路的原理、搭载各种不同负载时的波形分析为重点，特别是在介绍感性负载和纯电阻负载时波形的变化是很重要的。无源逆变和直流到直流变流电路可以简单介绍一下。由于目前变频技术在家电行业应用广泛，所以交流到交流变流中的变频技术也可以进行详细介绍。

（3）教学方法的改变

近年来，多媒体教学以绝对的优势替代了传统板书成为教学的主要手段。电力电子技术这门学科在教学时涉及很多复杂电路、波形的绘制，采用多媒体教学能提前将这些波形准备好，节约了大量教师课上板书的时间，同时多媒体教学还可以采用FLASH动画来吸引眼球，能更直观的仿真出电路通断的过程，更好的帮助学生理解和记忆。所以多媒体教学这一手段对于电力电子技术这门课程是非常重要的。此外，我们还可以利用Matlab中的simulink自带的工具包搭建各种电路来仿真，通过软件仿真出对应的图形。这样通过计算机算出图形，要比直接把图形显示给学生看更让他们记忆深刻，也更让他们信服。

4实验教学

实验教学在任何一门课程中都应该占有很重要的地位，通过实验可以加深对已学知识的理解，验证理论的正确性同时也能帮助他们记忆。而电力电子技术本身就是一门实践性很强的课程，新型的电力电子器件、新技术、新的使用方法，都需要通过实验来验证其可用性。电力电子技术这门课配备的实验还是比较多的，比如四种控制电路以及控制技术都有对应的实验，那么在实验教学中可以从中选择一些有较高实验价值的项目进行。例如整流电路是教学时的重点内容，那么这一方面的实验就可以做一些。可以让学生搭建桥式整流电路，然后搭配纯电阻负载、感性负载和反电动势负载，通过观察波形变化来加强对学习知识的理解和掌握；在讲直流斩波电路时，可以让学生在六种典型斩波电路中选择一到两个电路进行测试，深入理解理论课上学习的原理。在实际的教学过程中，由于学校设备有限不能做到每人一台设备，一般都是几人一台，这样就会出现有些同学整个过程游离在状态之外的情况。所以在实验过程中，可以将一组学生进行任务的分工，分成设计电路的、搭建电路的和验证实验结果的，这样每个人都分配有任务，就不会出现上述的情况了。

5小结

本文从课程体系、教学要求和实际教学三个方面分别阐述笔者从事该课程教学的体会。对一门课程的处理方式，不同的教师有不同的方式，但都希望能以较为恰当的教学方式把最需要最重要的知识传授给学生。

参考文献：

[1]刘广忱.电力电子技术教学探讨[J].内蒙古科技与经济,2003(12).