時(shí)間：2023-08-04 16:49:45
序論：在您撰寫電力電子現(xiàn)狀時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電源技術(shù)；電力電子產(chǎn)業(yè)
電力電子技術(shù)，就是運(yùn)用電力半導(dǎo)體器件以及電子技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備的電功率進(jìn)行控制的一種技術(shù)。它把電力半導(dǎo)體器件、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與電力變換技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合，是一門交叉學(xué)科。經(jīng)過幾代人孜孜不倦的努力，我國(guó)的電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較快速。自從第一個(gè)可控硅的出現(xiàn)，電力電子器件及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)持續(xù)了將近50年。電力電子器件的發(fā)展歷經(jīng)了不控器件和半控器件，電流、電壓全控器件和功率集成電路等幾個(gè)時(shí)期，器件的體積在不斷地減小，而且，功率損耗較大的開關(guān)時(shí)間也大大降低，工作頻率大幅度的增加，而且在電力電子技術(shù)上的新突破變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用的時(shí)間也縮短。它涉足領(lǐng)域廣泛，在電力、機(jī)械、通訊、交通等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，是如今高新技術(shù)不可或缺的一部分。
1電力電子器件的發(fā)展
由于電力電子器件不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)也取得了較大進(jìn)步。電力電子技術(shù)的發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段，第一階段為1950～1960年，在這一階段，半導(dǎo)體器件中重要的技術(shù)得到了完善；第二個(gè)階段從1970到1980年底，關(guān)鍵的電力電子器件包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、可關(guān)斷晶閘管的發(fā)展，使功率變換的要求得以實(shí)現(xiàn)；第三個(gè)階段是從1990年始一直到現(xiàn)在，電力電子技術(shù)已經(jīng)基本成熟，電壓全控型的電力電子器件與智能型集成功率模塊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展。到目前為止，電力電子器件的水平基本上穩(wěn)定在109～1010W／Hz的水平。為了超越器件的極限，可以向兩個(gè)方向發(fā)展：一是更換更新的器件構(gòu)造，二是應(yīng)用寬能帶間隙的半導(dǎo)體器件，如SiC器件和GaN器件。
2對(duì)電力電子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的分析
毋庸置疑的是，電力電子的應(yīng)用技術(shù)對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著很大的促進(jìn)作用。為了大力發(fā)展電力電子技術(shù)，政府將電力電子技術(shù)列入國(guó)家“九五”科技發(fā)展規(guī)劃和國(guó)家關(guān)鍵新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。盡管電力電子產(chǎn)業(yè)得到了較快發(fā)展，但同時(shí)也面臨著一些挑戰(zhàn)，研究與調(diào)查表明當(dāng)前我國(guó)電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)存在著有利因素與不利因素。2．1有利因素。我國(guó)電力電子技術(shù)的發(fā)展在如下方面取得很大的成功：由于Si材料的發(fā)展與運(yùn)用，技術(shù)的不斷成熟等，大功率相控晶閘管與大功率快速晶閘管在部分地區(qū)已經(jīng)有較大地發(fā)展，市場(chǎng)份額在逐步加大；功耗很低的中功率可控硅在國(guó)外市場(chǎng)所占份額較大；電力電子的集成化與數(shù)字化技術(shù)得到較大的發(fā)展；在東南部地區(qū)，成本較低的中低功率模塊，價(jià)格相對(duì)低廉的普通二極管與晶閘管芯片在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)比重較大，因此可以不用進(jìn)口，節(jié)約了成本。2．2不利因素。我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程還處于一個(gè)不發(fā)達(dá)階段，在工業(yè)化進(jìn)程中依然要面對(duì)一系列問題。在電力電子領(lǐng)域內(nèi)主要面臨以下問題：科技發(fā)展的基礎(chǔ)相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家較為薄弱，再加上這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展速度太快，我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展滯后于國(guó)際步伐；我國(guó)生產(chǎn)的大部分電力電子器件仍然局限于可控硅，很多研發(fā)出來的高科技產(chǎn)品依然依賴于國(guó)外產(chǎn)品的組裝集成；產(chǎn)品研發(fā)的效率還不是太高，新能源技術(shù)還不成熟。
3電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)以及建議
為了應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)緊迫的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，盡快改變我國(guó)電力電子技術(shù)的落后現(xiàn)狀，應(yīng)盡快采取有力的措施。我國(guó)政府可以采取以下的發(fā)展戰(zhàn)略：（1）朝著大容量、智能化的方向發(fā)展電力電子器件，尤其注重發(fā)展中小功率半導(dǎo)體器件的高功率化、模塊化、數(shù)字化、快速化，發(fā)展創(chuàng)新型科技。（2）著力提高電子產(chǎn)品的效率與電能，盡量消除或者降低電力公害，減少電磁干擾。因此研究的重點(diǎn)內(nèi)容就是更好地提高電能變換效率，讓待機(jī)損耗降到最低。（3）運(yùn)用新型半導(dǎo)體材料制造新型功率器件，加強(qiáng)對(duì)新一代碳化硅、砷化鎵功率器件的開發(fā)。（4）大力發(fā)展智能化的電路集成系統(tǒng)產(chǎn)品，把這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)模塊化，從而可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)自動(dòng)化、批量化生產(chǎn)，降低成本。
4結(jié)論
電力電子技術(shù)的發(fā)展，為逐漸改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開拓新的產(chǎn)業(yè)奠定了一定的基礎(chǔ)，而且在科技發(fā)展中所起的作用越來越關(guān)鍵，在如今的高新技術(shù)中扮演著不可缺少的角色。總而言之，電力電子產(chǎn)業(yè)在未來的應(yīng)用前景越來越廣闊，必然會(huì)成為21世紀(jì)電子產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要的組成部分。
作者:姜雪菲 任寶森 單位:青島大學(xué)
參考文獻(xiàn)：
［1］王兆安，楊旭．王曉寶．電力電子集成技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］．電力電子技術(shù)，2003，37（5）：90－94．
【關(guān)鍵詞】電力電子;系統(tǒng);集成;標(biāo)準(zhǔn)芯片
電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，尤其是建筑工業(yè)中，電力電子技術(shù)設(shè)備使用率較高。電力電子技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了這些應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)性、安全性以及工程成本管理質(zhì)量，還極大的增加了人們對(duì)電力電子技術(shù)的信任。電力電子技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠降低工程對(duì)人力的使用，在降低人員雇傭成本的同時(shí)降低了事故發(fā)生的概率，尤其是一些危險(xiǎn)性較高的行業(yè)如煤礦開采。電力電子技術(shù)的應(yīng)用是時(shí)展、人們需求日益提高、企業(yè)發(fā)展的要求，因此，對(duì)電力電子集成技術(shù)畸形研究和探索是極其有必要的。
1、標(biāo)準(zhǔn)芯片的集成分析
電力電子集成技術(shù)的運(yùn)用極大的促進(jìn)了電力電子模板的設(shè)計(jì)和建成。電力電子模板設(shè)計(jì)不同于其他模板設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)工作難度更大、對(duì)技術(shù)性要求更高，當(dāng)然其成品模板的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)也更高，具有較高的通用性且無(wú)論是接口還是系統(tǒng)都具有標(biāo)準(zhǔn)化水平，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓、功率以及數(shù)據(jù)的良好傳輸。此外，電力電子模板的接口較為標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)⒄麄€(gè)電力電子系統(tǒng)間的各個(gè)設(shè)備有效的連接，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力電子系統(tǒng)的集成化效果，便于整個(gè)電力電子系統(tǒng)滿足用戶的需求，提高系統(tǒng)的工作效率。
2、對(duì)變流器拓?fù)溥x擇的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析
變流器是電源產(chǎn)品的核心，在大多數(shù)的通信和移動(dòng)設(shè)備中使用的都是直流電，照明設(shè)備大多采用的是交流電，然而，現(xiàn)在在電燈等照明的器件中會(huì)放入很多強(qiáng)度比較大的氣體，在變流器應(yīng)用的環(huán)節(jié)中，由于LED 技術(shù)的高速發(fā)展，照明電源中的直流電會(huì)被分流。
為此，要分析在通信和移動(dòng)技術(shù)中所使用的直流電，分析這些設(shè)備中使用的變流器的特點(diǎn)，然后制定拓?fù)涞南嚓P(guān)指標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)的變流器拓?fù)浜同F(xiàn)代化的變流器拓?fù)溥M(jìn)行比較和評(píng)估，分析出變流器拓?fù)溥x擇的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個(gè)：
2.1 輸入電壓的差異
如果輸入的電壓過高，就可以采用零電壓的形式，如果輸入的電壓過低，就必須使用同步整流，將電壓提高到標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，現(xiàn)在，如果電壓低于12V 時(shí)就必須進(jìn)行同步整流。
2.2 功率等級(jí)的差別
如果功率的等級(jí)大，在拓?fù)涞臅r(shí)候就需要運(yùn)用大量的開關(guān)，如果功率的等級(jí)小，只需要幾個(gè)開關(guān)就可以進(jìn)行拓?fù)?，在一般情況下，如果功率大于1 千瓦時(shí)，就要用4 個(gè)以上的開關(guān)，如果功率小于1 千瓦，運(yùn)用兩個(gè)開關(guān)即可。電源數(shù)量與拓?fù)渲笜?biāo)的關(guān)系分析見下表。
3、中功率變流器拓?fù)涞倪x擇
全橋的拓?fù)浞椒ㄔ谥泄β实臈l件下應(yīng)用比較多，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，在對(duì)全橋拓?fù)湫问竭M(jìn)行選擇的時(shí)候，處除了進(jìn)行初步的選擇之外，還要進(jìn)行拓?fù)溥m應(yīng)特征的實(shí)驗(yàn)，對(duì)轉(zhuǎn)化的效率進(jìn)行分析，分析拓?fù)溥^程中產(chǎn)生的耗損，分析器件的應(yīng)力是否合適，分析拓?fù)湓诖?lián)和并聯(lián)的效果是否是好的，從而判斷集成性效果。從開關(guān)的方式來分析，全橋開關(guān)能夠使用傳統(tǒng)的OWM 開關(guān)和移向全橋開關(guān)，從拓?fù)涞脑韥矸治?，能夠?qū)⑵湓O(shè)置成諧振型的拓?fù)浜蚈MW 型的拓?fù)洹榱耸雇負(fù)涞男Ч?，?yīng)該將電壓設(shè)置成400V，然后輸入，在拓?fù)渲笜?biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)全橋拓?fù)涞男ЧM(jìn)行對(duì)比分析，從而得出結(jié)論。
4、變流器的對(duì)抗特點(diǎn)分析
電力電子集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)電力電子系統(tǒng)模板設(shè)計(jì)的快速化、高效化以及其質(zhì)量保證。電力電子模板的設(shè)計(jì)關(guān)乎用戶對(duì)電力電子系統(tǒng)性能是否滿意、系統(tǒng)穩(wěn)定性是否合格，而且，電力電子模板設(shè)計(jì)工作中會(huì)出現(xiàn)諸多問題，例如電力電子模板兼容性以及串并聯(lián)的使用等。尤其要注意對(duì)合并模板過程中開關(guān)波紋大小的調(diào)整，保證其數(shù)值穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。此外，由于模板中設(shè)計(jì)的過濾裝置會(huì)使得整個(gè)電力電子系統(tǒng)電壓錯(cuò)亂，極易出現(xiàn)設(shè)備燒毀事故，而究其原因，主要是因?yàn)檫^濾裝置安裝后導(dǎo)致整個(gè)電力電子系統(tǒng)的大小信號(hào)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致設(shè)備對(duì)電壓的失控。鑒于電力電子系統(tǒng)大小信號(hào)穩(wěn)定性的重要作用，必須在設(shè)備運(yùn)行期間加強(qiáng)對(duì)信號(hào)穩(wěn)定性的關(guān)注度，否則將導(dǎo)致電力電子集成系統(tǒng)的整體和局部故障，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的毀壞。
5、輸入阻抗的改進(jìn)措施
變流器是整個(gè)電力電子集成系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它保證來了電力電子系統(tǒng)對(duì)電流的變壓處理，但是，該設(shè)備的應(yīng)用也極大的降低了電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，例如系統(tǒng)電壓失控、電流變壓處理故障等等。面對(duì)這些問題，此時(shí)最好的解決措施就是對(duì)電壓環(huán)的環(huán)路線路進(jìn)行調(diào)整，對(duì)環(huán)路中的相位裕度調(diào)整至90度左右，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流量以及電流阻抗量數(shù)值變化的情況，這是要對(duì)電流環(huán)的穿越頻率進(jìn)行提高并對(duì)過濾裝置的波紋進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)就能緩解電流環(huán)周邊組抗力降低的問題了。
另外，變流器因?yàn)殡妷鹤兓约斑B鑄機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)影響也會(huì)出現(xiàn)阻抗力降低的問題，此問題最突出表現(xiàn)在電壓環(huán)穿越頻率和阻抗力的降低。面對(duì)這一問題，為了避免阻抗力的下降常見的解決措施為提高電壓穿環(huán)附近的帶寬數(shù)值，并將其相位裕度數(shù)值限定在60度左右。此外，極大影響阻抗力數(shù)值變化的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境還有運(yùn)用峰值的模式對(duì)變流器進(jìn)行拓?fù)?，這將導(dǎo)致阻抗力數(shù)值的驟然下降。阻抗數(shù)值是不能隨意變化的，否則將造成系統(tǒng)的損壞。面對(duì)這類問題，普遍采取的措施為采取合適的拓?fù)浞绞讲⑾薅ㄏ辔辉６鹊臄?shù)值，調(diào)整電力電子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的荷載條件，降低系統(tǒng)輸出和輸入的功率數(shù)值差異。電壓環(huán)中阻抗力的驟降對(duì)整個(gè)電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性將造成極大的影響，因此，必須重視這一問題的解決，不斷總結(jié)和記錄，對(duì)新出現(xiàn)影響阻抗力數(shù)值問題的原因進(jìn)行探究和分析。
6、阻抗的輸出措施
阻抗力數(shù)值大小和穩(wěn)定性關(guān)系到整個(gè)電力電子系統(tǒng)的安全性和運(yùn)轉(zhuǎn)的有效性，因此，必須重視對(duì)整個(gè)電力電子系統(tǒng)阻抗力數(shù)值的調(diào)整，尤其是其輸入和輸出數(shù)值，更需要注意調(diào)整。在對(duì)阻抗力輸出數(shù)值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，要降低其數(shù)值，避免數(shù)值過大，而相應(yīng)的阻抗力輸入數(shù)值要調(diào)整到一定數(shù)值，利用一或者二階段系統(tǒng)的輸出條件，對(duì)阻抗力進(jìn)行調(diào)整，這樣能夠避免阻抗力數(shù)值的驟然下降。此外，還要控制好阻抗和諧振的頻率，無(wú)論是一階還是二階輸出系統(tǒng)，都要重視對(duì)頻率的調(diào)整和把握。
7、結(jié)語(yǔ)
總而言之，電力電子技術(shù)在建筑工業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用已取得顯著的成效，極大的提高了其工作效率、質(zhì)量以及安全性，電力電子技術(shù)在諸多行業(yè)和工程中被廣泛的肯定。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其技術(shù)應(yīng)用率更是被提高到更高的階段。因此，必須重視對(duì)電力電子集成技術(shù)的研究，從這方面來提高電力電子技術(shù)和系統(tǒng)的質(zhì)量水平。電力電子集成技術(shù)發(fā)展的根本就是不斷的利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)來對(duì)工程施工的科技含量進(jìn)行提高，這些技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)系統(tǒng)被更廣泛的使用的根本。
參考文獻(xiàn)：
[1] 錢照明， 張軍明， 謝小高， 顧亦磊， 呂征宇， 吳曉波. 電力電子系統(tǒng)集成研究進(jìn)展與現(xiàn)狀[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，03：1-14.
【關(guān)鍵詞】電力電子集成技術(shù)；集成技術(shù)的分類；分析現(xiàn)狀；探討發(fā)展趨勢(shì)
電力電子技術(shù)在研發(fā)，以及裝置的生產(chǎn)和維護(hù)上需要大量的人力資源和物力資源的投入，導(dǎo)致電力電子裝置的使用范圍受到嚴(yán)重的限制，最終阻礙了電能在使用技術(shù)方面的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)根據(jù)國(guó)際電力電子學(xué)界的分析研究發(fā)現(xiàn)，電力電子技術(shù)的發(fā)展主要受到電力電子集成技術(shù)的制約。因此解決電力電子集成技術(shù)對(duì)于擴(kuò)展電力電子技術(shù)使用范圍有著至關(guān)重要的意義。概括電力電子集成技術(shù)的不同層次和形式，探討集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究分析電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)電力電子裝置在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的成本最小化，可靠性最大化的目的，達(dá)到電力電子模板將功率器件、電路元件以及控制器、動(dòng)作開關(guān)等部件有機(jī)的集成起來，形成標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模板。促進(jìn)電能的高效、科學(xué)、合理的開發(fā)和利用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展提供保障條件。
一、電力電子集成技術(shù)的概念
（一）概念。電力電子集成概念的出現(xiàn)已經(jīng)有幾十年的時(shí)間，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC在1946年誕生于美國(guó)的賓夕法尼亞大學(xué)，隨著這類計(jì)算機(jī)的發(fā)展，晶體管計(jì)算機(jī)問世并不斷發(fā)展起來，出現(xiàn)了集成電路。集成電路的發(fā)展和進(jìn)步促進(jìn)了人類科技的迅猛發(fā)展。同時(shí)出現(xiàn)了早期的單片集成，并且進(jìn)一步證實(shí)了在同一塊硅片上將主電路、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路以及控制電路等元件集成的片內(nèi)系統(tǒng)（System On Chip—SOC）理念。但是單片集成存在高壓隔離、傳熱、以及小電流電路元件制造工藝上的差距明顯等問題。造成單片集成只能在小功率的范圍內(nèi)應(yīng)用。隨著電力電子集成化的明確，現(xiàn)在市場(chǎng)上廣泛使用的電力電子功率模板在革新單片集成技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)集成化的理念更為完善和創(chuàng)新。
（二）電力電子集成技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。以美國(guó)電力電子研究中心（Center forPower Electronic System-CPES）為核心機(jī)構(gòu)，德國(guó)賽米控公司，瑞士ABB公司以及西班牙國(guó)家微電子研究中心等權(quán)威性的電力電子集成技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)。
二、電力電子集成技術(shù)的分類
電力電子集成技術(shù)可分為三種不同的形式和層次。第一種是單片集成，是片內(nèi)系統(tǒng)（System On Chip—SOC）理念的具體表現(xiàn)，在同一塊硅片上設(shè)計(jì)將主電路、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路以及控制電路等元件集成起來。具有降低成本、減少體重的優(yōu)勢(shì)，但是其存在的高壓隔熱以及傳熱等問題突出。第二種是混合集成，利用封裝技術(shù)，在同一個(gè)模塊中將包括功率器件、驅(qū)動(dòng)以及保護(hù)電路、控制電路的數(shù)塊硅片封裝，形成功能相較完整、獨(dú)立的元件，更好的解決了不同工藝要求的高壓隔熱等問題。第三種是系統(tǒng)集成，這種集成方式在工程技術(shù)行業(yè)的應(yīng)用最為普遍。
三、電力電子集成技術(shù)的重要意義
電力電子集成技術(shù)的改進(jìn)關(guān)系著整個(gè)電力電子行業(yè)的發(fā)展。有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電力電子應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)，設(shè)計(jì)成本以及設(shè)計(jì)的人力物力成本的降低，促進(jìn)電力電子行業(yè)的技術(shù)革命創(chuàng)新，影響著電力、能源以及工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。同時(shí)電力電子集成技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步有利于改善電力電子領(lǐng)域的勞動(dòng)以及技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)問題。
四、電力電子集成技術(shù)的現(xiàn)狀
在電力電子集成模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中，分析模塊的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面發(fā)現(xiàn)，制造成品的成功率隨著模塊中的集成元件的數(shù)量的增加而降低。電力電子裝置的復(fù)雜性能隨之增加。同時(shí)控制電路影響著裝置的靈活性能，因此不同用途的集成模塊不能隨意更換控制電路。
集成模板內(nèi)部的鋁絲鍵合工藝存在很多問題，工藝的寄生電感大，造成元件的過高開關(guān)過電壓?jiǎn)栴}，進(jìn)而形成開關(guān)應(yīng)力。鋁絲過細(xì)，導(dǎo)致其傳熱性能不強(qiáng)。同時(shí)并聯(lián)多根鋁絲，造成電流分布不均勻，出現(xiàn)局部電流過于集中的問題。
單片集成的應(yīng)用范圍并不廣泛，僅在小功率的范圍內(nèi)才有所應(yīng)用，目前，混合集成重要是以中等級(jí)別的功率應(yīng)用為主。系統(tǒng)集成在構(gòu)成上是以分立的元件為主，在設(shè)計(jì)、制造上，過程復(fù)雜，成本高，集成的優(yōu)點(diǎn)并不能很好的體現(xiàn)出來。
五、電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著新型半導(dǎo)體材料的發(fā)展以及加工工藝的改善，單片集成必然朝著較大功率的范圍推廣、普及應(yīng)用?；旌霞稍诩沙潭纫约凹夹g(shù)難度上有一定的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，因此，在未來的電力電子集成技術(shù)上，仍舊有一定的市場(chǎng)前景。改善電力電子集成模塊的電路技術(shù)和磁技術(shù)，使得電路的性能得到提高，損耗得到降低。未來的電力電子集成技術(shù)一定會(huì)朝著將功率元件、電路元件、控制器以及動(dòng)作開關(guān)等有效集成，形成系列完整、智能的電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)元件內(nèi)部的高度集成，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也能適應(yīng)自動(dòng)化的生產(chǎn)需求。
六、結(jié)語(yǔ)
電能的利用方式隨著電力電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展而發(fā)生了重大的創(chuàng)新。同時(shí)電力電子技術(shù)的發(fā)展也改變了人們對(duì)電能的使用觀念。但是在實(shí)際的電力電子技術(shù)發(fā)展過程中，存在著電力電子裝置在應(yīng)用范圍上受到限制等嚴(yán)重問題。探討集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究分析電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)際的技術(shù)水平情況，采取科學(xué)合理的集成形式，促進(jìn)集成技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】電力 電子集成 現(xiàn)狀 趨勢(shì)
我們?cè)谘邪l(fā)電力電子技術(shù)以及生產(chǎn)、維護(hù)裝置上要投入大量的人力、物力，因此極大的限制了電力電子裝置的普及使用，讓電能使用技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展被約束。根據(jù)相關(guān)研究表明，電力電子集成技術(shù)是制約電力電子技術(shù)發(fā)展的主要原因。因此深入的研究電力電子集成技術(shù)對(duì)電力電子技術(shù)的普及具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者在本文中首先分析了電力電子集成技術(shù)的概念和重要意義，然后探討了集成技術(shù)的形式和層次，最后分析了研究的現(xiàn)狀以及發(fā)展方向，以期進(jìn)一步提升電力電子集成技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展。
1 電力電子集成技術(shù)的概念和重要意義
1.1 概念
早在幾十年前就已經(jīng)出現(xiàn)電力電子集成概念，1946年，在美國(guó)誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)――ENIAC，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，出現(xiàn)了晶體管計(jì)算機(jī)，由此出現(xiàn)集成電路。集成電路的出現(xiàn)讓人類科技獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展和進(jìn)步，出現(xiàn)了早期的單片集成，同時(shí)初步形成集成的片內(nèi)系統(tǒng)（System On Chip―SOC）理念。但是在單片集成上存在顯著地問題如導(dǎo)熱、電流小等，這些情況致使單片集成的適用范圍難以普及。當(dāng)前，電力電子集成化思想已逐漸明確，以電力電子功率模板為基礎(chǔ)對(duì)單片集成技術(shù)進(jìn)行革新，形成了更加完善的集成化理念。
1.2 重要意義
電力電子集成技術(shù)的提升和電力電子行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。這對(duì)復(fù)雜的電力電子集成系統(tǒng)的研發(fā)比較有利，會(huì)有效的降低設(shè)計(jì)成本以及設(shè)計(jì)的人力、物力投入，進(jìn)一步創(chuàng)新電力電子行業(yè)的技術(shù)，對(duì)電力、能源以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)電力電子領(lǐng)域的技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)以及勞動(dòng)等問題可以被電力電子集成技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步過程中很好的解決。
2 集成技術(shù)的不同層次和形式
2.1 單片集成
在加工的過程中使用半導(dǎo)體集成電路方法是在同一片硅片上集成制作電力電子電路中的功率器件、驅(qū)動(dòng)、控制和保護(hù)電路，其主要思想為SOC單片系統(tǒng)概念。和其他集成方式相比，這種集成方式的集成度最高，比較適合自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)，成本較低，但是制造工藝差別較大，還存在傳熱、高壓隔離等問題。所以單片集成的難度較高，當(dāng)前使用的范圍較小。隨著新型半導(dǎo)體材料制造工藝的進(jìn)步和提升，其會(huì)有較大的發(fā)展，大功率是未來發(fā)展的方向。
2.2 混合集成
所謂的混合集成技術(shù)，是一種封閉操作的混合技術(shù)，其主要是在一塊模版中組合功率器件、保護(hù)電路等相關(guān)的硅片，進(jìn)而通過相互獨(dú)立的工作形式形成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的工作的單元。該混合集成技術(shù)能夠把產(chǎn)品加工過程中高壓隔離等問題很好的解決，同時(shí)具有高密度集成的優(yōu)點(diǎn)，由于具有體積小、質(zhì)量輕等特性，在電子集成領(lǐng)域被廣泛的運(yùn)用。但是因?yàn)槠鋬?nèi)部存在電磁兼容的問題，需要進(jìn)一步提升其可靠性。
2.3 系統(tǒng)集成
機(jī)器的有機(jī)組裝被大量有實(shí)體設(shè)備的出現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)，對(duì)組合和搭配合理的制定可以形成機(jī)器系統(tǒng)。因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)在不斷變化之中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成的過程中，進(jìn)行系統(tǒng)集成可以使用電路設(shè)備以及和此相關(guān)的設(shè)備，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的完整性。功能是集成的重點(diǎn)，集成不同的功能能夠發(fā)揮更大的作用，同時(shí)要求的集成技術(shù)要求較低。運(yùn)用這樣的方式集成組合系統(tǒng)，和未集成的系統(tǒng)相比，其不僅體積較大而且重量也很大，集成線路所具備的優(yōu)勢(shì)無(wú)法系統(tǒng)的發(fā)揮。
3 主要研究?jī)?nèi)容及現(xiàn)狀
3.1 電力電子集成模塊的電路技術(shù)和磁技術(shù)
集成模塊是電力電子集成模塊研究的主要內(nèi)容，作為一種主電路其具有一定的通用性能，其中還具有驅(qū)動(dòng)電路、控制電路等原件，具有較高的技術(shù)性。在選擇研究目標(biāo)以及性能提高上具有顯著的作用，使用的工程中能耗會(huì)被進(jìn)一步降低，該技術(shù)方案可靠性較強(qiáng)。在研究主電路的過程中可以使用直流/交流變換電力開關(guān)等器件，保障有效的使用電子集成模塊。
3.2 新型電力電子器件
在研究新型電力電子器件的時(shí)候，SiC器件和Si器件是研究的主要對(duì)象，主要研究改進(jìn)工藝，我們主要致力于研究怎樣有效地降低器件的損耗，保障發(fā)熱水平，開發(fā)模塊的散熱裝置。
3.3 電力電子集成模塊的封裝技術(shù)
混合集成是國(guó)內(nèi)在電力電子集成方面的主要方式，所要要重點(diǎn)的研究電力電子集成模塊的封裝技術(shù)。當(dāng)前鋁絲鍵合技術(shù)是集成上使用的主要技術(shù)，不僅更便于使用，而且投入的成本較低；但是也具有一定的缺點(diǎn)：
（1）沒有較大的鍵和點(diǎn)面積、傳遞熱速度較慢；熱點(diǎn)比較集中，容易出現(xiàn)芯片局部過熱的情況，破壞芯片。
（2）電流不易擴(kuò)散容易在局部集中，在開關(guān)等絕緣處較易出現(xiàn)過電情況。
（3）鋁絲之間的電流分布不均勻，出現(xiàn)的電流會(huì)集中在局部。
所以在對(duì)鍵和技術(shù)進(jìn)行研究的同時(shí)，可能會(huì)有很多問題，因此我們主要對(duì)多芯片模塊技術(shù)進(jìn)行研究。對(duì)其進(jìn)行研究，不僅要借鑒加工以及組裝集成電路的方法，同時(shí)在安裝的時(shí)候還需要集中不同的裸片，開展多層的互聯(lián)工作，保障制作的模塊具有完整的功能。
3.4 電力電子集成模塊的計(jì)算機(jī)仿真、輔助設(shè)計(jì)理論和方法
IPEM具有較高的集成度，同時(shí)工藝以及結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其設(shè)計(jì)的領(lǐng)域以及技術(shù)問題比較多如：電路、控制、材料、傳熱等，必須在計(jì)算機(jī)仿真以及輔助設(shè)計(jì)工作，但是現(xiàn)在開發(fā)出的軟件不能勝任這項(xiàng)工作，要集中電磁場(chǎng)、傳熱、電路等多種仿真和輔助設(shè)計(jì)工具有效的結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)目的，這給仿真和輔助設(shè)計(jì)工具的開發(fā)提出的更高的要求。
4 電力電子集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
如今，新型半導(dǎo)體材料的改善以及加工工藝的提升，未來單片集成的方向和發(fā)展趨勢(shì)必然為大功率，這有利于適用范圍的擴(kuò)大和推廣使用?；旌霞傻募沙潭纫约凹夹g(shù)上的發(fā)展優(yōu)勢(shì)比較突出，所以，未來電力電子集成技術(shù)而言，市場(chǎng)前景比較大。深入的研究電力電子集成模塊的磁技術(shù)和電路技術(shù)并對(duì)其加以改善，有效的提升電路的性能，降低損耗。今后，電力電子集成技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)楣β试㈦娐吩刃?yīng)集成上發(fā)展。保障高度集成元件內(nèi)部，讓生產(chǎn)成本更低，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著電力電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展我們利用電能的方式發(fā)生了很大的改變。同時(shí)人們使用電能的觀念也由于電力電子技術(shù)的發(fā)展而有所改變。但是就電力電子技術(shù)的實(shí)際發(fā)展情況來看，存在的主要問題為電力電子裝置的應(yīng)用范圍有限。對(duì)集成技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，分析電力電子集成技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)，和實(shí)際的科學(xué)技術(shù)有效的集合在一起，采用最優(yōu)的集成形式，有效的推進(jìn)實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
潘元忠（1963-）男，壯族，廣西壯族自治區(qū)上林縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)供職于廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要研究方向?yàn)殡姽せA(chǔ)、電子技術(shù)。
[關(guān)鍵詞] 電力電子技術(shù) 現(xiàn)狀 對(duì)策
一、引言
我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家,目前尚處于前工業(yè)化階段,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)仍然是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主力軍,因此在近期或在較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和發(fā)展將在很大程度上決定著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。電力、機(jī)械、冶金、石油、化工、交通運(yùn)輸是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要支柱,這些產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的高低直接關(guān)系到我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)的強(qiáng)弱。特別是,近年來隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展,巨大的電力缺口與人們對(duì)電力的強(qiáng)烈需求之間的矛盾越來越明顯。由于我國(guó)常規(guī)能源資源的有限性和環(huán)保的巨大壓力,能源建設(shè)必須走節(jié)電和開發(fā)利用可再生能源之路,這就決定了在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和巨大的用戶市場(chǎng)對(duì)電力電子技術(shù)具有巨大的、持久的需求,這就意味著我國(guó)電力電子和電力傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)面臨著良好的機(jī)遇。
今后世界市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要表現(xiàn)為高新技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),誰(shuí)擁有電力電子這種先進(jìn)的高新科技產(chǎn)品,誰(shuí)就掌握競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。面臨我國(guó)已加入世貿(mào)組織和必須適應(yīng)國(guó)際大循環(huán)的形勢(shì),我們面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),因?yàn)榭傮w說來我國(guó)當(dāng)前電力電子技術(shù)的水平落后于國(guó)際先進(jìn)水平,遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,特別是還面臨著國(guó)外產(chǎn)品嚴(yán)重沖擊,因此,我們必需清醒地認(rèn)識(shí)到這一挑戰(zhàn)并且要勇敢地面對(duì)。
二、電力電子的含義和任務(wù)
從學(xué)科的角度講,電力電子的主要任務(wù)是研究電力電子(功率半導(dǎo)體)器件、變流器拓?fù)浼捌淇刂坪碗娏﹄娮討?yīng)用系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)電、磁能量的變換、控制、傳輸和存貯,以達(dá)到合理、高效地使用各種形式的電能,為人類提供高質(zhì)量電、磁能量。電力電子的研究范圍與研究?jī)?nèi)容主要包括:(1)電力電子元、器件及功率集成電路。(2)電力電子變流技術(shù),其研究?jī)?nèi)容主要包括新型的或適用于電源、節(jié)能及電力電子新能源利用、軍用和太空等特種應(yīng)用中的電力電子變流技術(shù);電力電子變流器智能化技術(shù);電力電子系統(tǒng)中的控制和計(jì)算機(jī)仿真、建模等。(3)電力電子應(yīng)用技術(shù),其研究?jī)?nèi)容主要包括超大功率變流器在節(jié)能、可再生能源發(fā)電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進(jìn)中的應(yīng)用;電力電子系統(tǒng)信息與網(wǎng)絡(luò)化;電力電子系統(tǒng)故障分析和可靠性;復(fù)雜電力電子系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)性等。(4)電力電子系統(tǒng)集成,其研究?jī)?nèi)容主要包括電力電子模塊標(biāo)準(zhǔn)化;單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì);電力電子集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等。
從工程應(yīng)用的角度看,無(wú)論是電力、機(jī)械、礦冶、交通、石油化工、輕紡等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),還是通信、激光、機(jī)器人、環(huán)保、原子能、航天等高科技產(chǎn)業(yè),都迫切需要提供高質(zhì)量的電能,特別是要求節(jié)能。而電力電子則是實(shí)現(xiàn)將各種能源高效率地變換成高質(zhì)量電能、節(jié)能、環(huán)保和提高人民生活質(zhì)量的重要手段,它已經(jīng)成為弱電控制與強(qiáng)電運(yùn)行之間,信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)之間,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、節(jié)能化、機(jī)電一體化的橋梁。電力電子的突出特點(diǎn)是高效、節(jié)能、省材,所以電力電子已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)技術(shù),是現(xiàn)代科學(xué)、工業(yè)和國(guó)防的重要支撐技術(shù)。因此,無(wú)論上述諸多高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,還是各種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),乃至照明、家電等量大面廣的,與人民日常生活密切相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域,電力電子產(chǎn)品已無(wú)所不在。由于目前我國(guó)還沒有形成獨(dú)立自主的、完整的、強(qiáng)大的電力電子的產(chǎn)業(yè)體系,因此它已成為制約我國(guó)建立獨(dú)立自主的現(xiàn)代科學(xué)、工業(yè)和國(guó)防體系的瓶頸之一。
三、電力電子技術(shù)目前在我國(guó)的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的問題
雖然我國(guó)電力電子的開發(fā)研究已有50年歷史,過去我們已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但是與超大規(guī)模集成電路的發(fā)展一樣,該領(lǐng)域科技發(fā)展速度太快,加之我國(guó)財(cái)力和原有基礎(chǔ)薄弱的限制,特別是面臨國(guó)外高科技的沖擊等原因,我國(guó)電力電子有被“邊緣化”的趨勢(shì),即各行各業(yè)都迫切需要,但是各應(yīng)用領(lǐng)域均沒將其作為研究重點(diǎn),國(guó)內(nèi)解決不了就依靠進(jìn)口。應(yīng)當(dāng)承認(rèn),目前我們與國(guó)外先進(jìn)水平的差距還是很大的。當(dāng)前存在的主要問題是:目前我國(guó)生產(chǎn)的大多數(shù)電力電子產(chǎn)品和裝置還主要基于晶閘管;雖然也能制造一些高技術(shù)的電力電子產(chǎn)品和裝置,但是它們均是采用國(guó)外生產(chǎn)的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造的;特別是先進(jìn)的全控型電力電子器件則全部依賴進(jìn)口,而許多關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)和軟硬件,國(guó)外均是對(duì)我國(guó)進(jìn)行控制和封鎖的。我們正面臨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的嚴(yán)峻形勢(shì),特別是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平的差距更大,迅速改變這一現(xiàn)狀是我們面臨挑戰(zhàn)和義不容辭的任務(wù)。
過去,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門雖然引進(jìn)了不少國(guó)外先進(jìn)技術(shù),也強(qiáng)調(diào)了國(guó)產(chǎn)化的問題,盡管它們中的絕大多數(shù)幾年后都可以達(dá)到國(guó)產(chǎn)化率70%的要求,可是只要我們仔細(xì)分析一下,就不難發(fā)現(xiàn),最終國(guó)外公司拒絕轉(zhuǎn)讓的技術(shù)和重要部件,均是涉及到高技術(shù)的電力電子及電力傳動(dòng)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。各應(yīng)用領(lǐng)域所涉及到的關(guān)鍵電力電子技術(shù)可概括為:大功率變流技術(shù);電力電子及其系統(tǒng)控制技術(shù);大功率逆變器并網(wǎng)技術(shù);大功率全控電力電子器件和電力電子全數(shù)字控制技術(shù)等。與國(guó)外的主要差距和存在的問題是:全控電力電子器件國(guó)內(nèi)不能制造;大功率變流器制造技術(shù)水平較低,裝置可靠性差;電力電子全數(shù)字控制技術(shù)水平還處于初級(jí)階段;應(yīng)用系統(tǒng)控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件水平較低;缺乏重大工程經(jīng)驗(yàn)積累等。高性能大功率變流裝置目前幾乎全部依靠進(jìn)口。
四、我國(guó)發(fā)展電力電子技術(shù)的對(duì)策
電力電子技術(shù)雖然有微電子技術(shù)的許多共同特征,如發(fā)展變化都非常迅速,滲透力和創(chuàng)新表現(xiàn)十分突出,生命力格外旺盛,處于陽(yáng)光產(chǎn)業(yè)地位,并與其他學(xué)科相互融合和發(fā)展產(chǎn)生新的機(jī)遇,而電力電子技術(shù)還有其自身一些獨(dú)具特色的地方,如高電壓、大容量及控制功率范圍大,因此技術(shù)的創(chuàng)新難度在于必須跨越高電壓大功率這一關(guān)卡,及其技術(shù)的綜合難度,如材料工業(yè)和制造工藝,而電力電子器件工作的可靠性是其極其重要的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)。為此電力電子技術(shù)的創(chuàng)新是與多種學(xué)科相互滲透并對(duì)各種工業(yè)領(lǐng)域有著極強(qiáng)的滲透性。因此電力電子技術(shù)與國(guó)家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)關(guān)系密切,并與國(guó)家發(fā)展的各項(xiàng)方針及產(chǎn)業(yè)政策相配套的要求在21世紀(jì)會(huì)顯得越來越強(qiáng)烈。電力電子技術(shù)又稱為能流技術(shù),因此電力電子技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新是21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略綱領(lǐng)的重要組成部分。在21世紀(jì)初加快現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的力度,必將形成一條朝陽(yáng)的高科技產(chǎn)業(yè)鏈,推動(dòng)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。
電力電子技術(shù)的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝,已成為世界各國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制和機(jī)電一體化領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)最激烈的陣地,各發(fā)達(dá)國(guó)家均在這一領(lǐng)域注入極大的人力,物力和財(cái)力,使之進(jìn)入高科技行業(yè),就電力電子技術(shù)的理論研究而言,目前日本、美國(guó)及法國(guó)、荷蘭、丹麥等西歐國(guó)家可以說是齊頭并進(jìn),在這些國(guó)家各種先進(jìn)的電力電子功率量不斷開發(fā)完善,促進(jìn)電力電子技術(shù)向著高頻化邁進(jìn),實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的高效節(jié)能,為真正實(shí)現(xiàn)工控設(shè)備的小型化,輕量化,智能化奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ),也為21世紀(jì)電力電子技術(shù)的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景。我國(guó)開發(fā)研制電力電子器件的綜合技術(shù)能力與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍有較大的差距,要發(fā)展和創(chuàng)新我國(guó)電力電子技術(shù),并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,就必須走有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)創(chuàng)新之路,即牢牢堅(jiān)持和掌握產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方法走共同發(fā)展之路。從跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù),逐步走上自主創(chuàng)新,從交叉學(xué)科的相互滲透中創(chuàng)新,從器件開發(fā)選擇及電路結(jié)構(gòu)變換上創(chuàng)新,這對(duì)電力技術(shù)創(chuàng)新是尤其實(shí)用的。也要從器件制造工藝技術(shù)引導(dǎo)創(chuàng)新,從新材料科學(xué)的應(yīng)用上創(chuàng)新,以此推動(dòng)電力電子器制造工藝的技術(shù)創(chuàng)新,提高器件的可靠性。由此形成基礎(chǔ)積累型的創(chuàng)新之路。并要把技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品應(yīng)用及市場(chǎng)推廣有機(jī)結(jié)合,以加快科技創(chuàng)新的自我強(qiáng)化的循環(huán),促進(jìn)和帶動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新有著穩(wěn)定的基礎(chǔ),以使我國(guó)電力電子技術(shù)及器件制造工藝技術(shù)有以長(zhǎng)足的發(fā)展,并形成一個(gè)全新的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),轉(zhuǎn)化為巨大的生產(chǎn)力,推動(dòng)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域由粗放型經(jīng)營(yíng)走向集約型,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以高速、高度、可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]Bimal K Bose. Energy, Environment, and Advances in Power Electronics[J].IEEE Trans on Power Electronics,2000,15(4):688～701
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 技術(shù)應(yīng)用 技術(shù)系統(tǒng) 發(fā)展研究
1 引言
隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各行各業(yè)均得到了極大的進(jìn)步。政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)、法律等諸多環(huán)境的完善，給當(dāng)代國(guó)內(nèi)新技術(shù)的研發(fā)與使用提供了良好的氛圍與平臺(tái)。電力電子技術(shù)作為當(dāng)代眾多新型技術(shù)之一，其已然對(duì)當(dāng)代我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響，并成為了支撐眾多領(lǐng)域及其技術(shù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)之一。在十上提出了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的概念，指出了國(guó)內(nèi)粗放經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式產(chǎn)生的詬病與弊端。誠(chéng)然，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度與水平的不斷提升，逐漸開始以經(jīng)濟(jì)為中心開展國(guó)內(nèi)建設(shè)，嚴(yán)重忽略了對(duì)能源與資源的保護(hù)，從而使國(guó)內(nèi)的生活居住環(huán)境不斷變差。這些問題也同樣存在于世界上的各個(gè)發(fā)展中國(guó)家。新能源的生產(chǎn)、新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)作為保護(hù)生態(tài)資源、提升勞動(dòng)力水平的重要途徑，其已經(jīng)成為了解決世界各國(guó)難題的關(guān)鍵所在。電力電子技術(shù)作為新技術(shù)之一，其能夠應(yīng)用于電力科技領(lǐng)域的重要影響力，逐漸使對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究成為了時(shí)下熱門的課題。在本文中作者將從三個(gè)角度（熱電電氣節(jié)能、新能源的發(fā)電、智能電網(wǎng)技術(shù)）來對(duì)國(guó)內(nèi)電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀給予研究，以此提升對(duì)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用。
2 國(guó)內(nèi)電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀研究
2.1 熱電電氣節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展
電力電子技術(shù)在熱電電氣節(jié)能領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了深入的影響，其中以變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)明與使用最具有代表性。該設(shè)備通過采用由電力電子技術(shù)支撐研發(fā)的變頻器，并將其作為眾多機(jī)械設(shè)備中電機(jī)裝置的驅(qū)動(dòng)電源，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有供給機(jī)械設(shè)備運(yùn)作電力動(dòng)力的節(jié)能。搭載電力電子技術(shù)的變頻器已經(jīng)被廣為使用在空調(diào)、洗衣機(jī)等家用領(lǐng)域中，并且由于該項(xiàng)技術(shù)較為成熟，使設(shè)備整機(jī)更新?lián)Q代的頻率與時(shí)間通常為十年。這些優(yōu)質(zhì)的特性與特點(diǎn)，使國(guó)內(nèi)電力電子變頻器擁有了十分廣闊的市場(chǎng)與用戶人群。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前在使用低壓電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中，其中采用了電力電子變頻技術(shù)的設(shè)備占比為百分之三十左右，高壓電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備中，其中采用了電力電子變頻技術(shù)的設(shè)備占比為百分之二十左右。盡管電力電子變頻裝置在各領(lǐng)域中的使用已經(jīng)較為成熟，但是其整體運(yùn)作的穩(wěn)定性、新機(jī)使用的成本、現(xiàn)場(chǎng)安裝操作的復(fù)雜程度等依舊需要不斷的進(jìn)行深入研究。根據(jù)對(duì)該領(lǐng)域的研究，作者認(rèn)為未來國(guó)際電子電力變頻器的發(fā)展將更加集中于專用型。通過更多專用化的設(shè)計(jì)將可不斷優(yōu)化變頻器的功能與特點(diǎn)，從而使變頻器與設(shè)備之間更加匹配，從而達(dá)到增強(qiáng)穩(wěn)定性、復(fù)雜性的目的，并間接降低設(shè)備的整體成本。
2.2 新能源發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展
國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的粗放快速發(fā)展，使中國(guó)又一次進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)時(shí)期。面對(duì)人與自然、人與社會(huì)的關(guān)系，眾多又經(jīng)濟(jì)發(fā)展過速帶來的問題成為了時(shí)下熱門的研究課題。新能源作為替代傳統(tǒng)能源、實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)的重要支撐，其在當(dāng)前國(guó)內(nèi)自然環(huán)境逐漸遭到破壞、石油天然氣等傳統(tǒng)能源逐漸枯竭的今天，成為了亟待解決的重中之重，并成為了世界各國(guó)的日常關(guān)注焦c。在新能源發(fā)電領(lǐng)域，電力電子技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于一個(gè)較為典型的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，其內(nèi)部通常會(huì)包含多個(gè)電力與電子變化的環(huán)境，例如：DC至AC的逆變；DC至DC的直流交換；AC至DC的整流交換等。可以發(fā)現(xiàn)，該太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)除了與光伏陣列之間不存在較為密切的聯(lián)系，其他部分的組成與使用均和電力電子技術(shù)之間有著密切的聯(lián)系。對(duì)于一套較為典型的采用雙饋式的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言，其內(nèi)部通常包括有發(fā)電機(jī)側(cè)變換器裝置、網(wǎng)側(cè)變換器裝置以及變槳控制器裝置等，這些裝置與組件均涵蓋有電力與電子之間的變換過程。通過這些舉例可以發(fā)現(xiàn)，新能源發(fā)電與電力電子技術(shù)間具有著深入的聯(lián)系。
2.3 智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展
智能電網(wǎng)中的電力電子應(yīng)用系統(tǒng)包括以SVC為代表的柔流輸電技術(shù)、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術(shù)、以智能開關(guān)為代表的同步開斷技術(shù)，以靜止無(wú)功發(fā)生器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的用戶電力技術(shù)等。這些技術(shù)的開發(fā)與使用均是以電力電子技術(shù)為依托。智能電網(wǎng)技術(shù)是近年來電力領(lǐng)域較為熱門的概念之一。根據(jù)行業(yè)當(dāng)中對(duì)該概念的理解，可以將其總結(jié)為一種兼具電力電子技術(shù)、新能源發(fā)電技術(shù)、傳感傳導(dǎo)技術(shù)、通信鏈接技術(shù)等的組合型技術(shù)。其中對(duì)于電力電子技術(shù)而言，其是智能電網(wǎng)技術(shù)的核心組成，其為保障新型能源的儲(chǔ)備、電力輸送的靈活、信息的傳導(dǎo)與控制等功能性特點(diǎn)提供了巨大支撐，并且還給利用再生能源進(jìn)行電力的生產(chǎn)、保障整個(gè)電力系統(tǒng)的供需調(diào)配及安全運(yùn)行帶來巨大幫助。我國(guó)自二零零八年保持與世界同步，提出了國(guó)家智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃，并擴(kuò)展了智能電網(wǎng)電力生產(chǎn)的領(lǐng)域，積極推動(dòng)熱電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電等電力的共同使用，將統(tǒng)一現(xiàn)有各電能的入網(wǎng)、調(diào)配、供給等能源管理模式作為重要發(fā)展目的，為提升國(guó)家電網(wǎng)的運(yùn)作效率、能源利用率帶來巨大幫助。
3 結(jié)論
通過上文的研究，可以發(fā)現(xiàn)，電力電子技術(shù)作為當(dāng)代新技術(shù)之一，其已然開始對(duì)國(guó)內(nèi)眾多行業(yè)及領(lǐng)域產(chǎn)生深入的影響。特別是對(duì)于新能源的研制與開發(fā)、能源的節(jié)能與保護(hù)領(lǐng)域具有著巨大的影響力。在本文中作者首先對(duì)我國(guó)能源使用及發(fā)展?fàn)顩r開展了宏觀環(huán)境分析與研究，在此基礎(chǔ)上從三個(gè)角度對(duì)電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展進(jìn)行了研究。利用本文的研究，作者謹(jǐn)此希望能夠不斷推動(dòng)國(guó)內(nèi)電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)資源與環(huán)境的保護(hù)，并逐步促進(jìn)國(guó)內(nèi)各行各業(yè)發(fā)展模式的改進(jìn)，為國(guó)內(nèi)社會(huì)主義和諧社會(huì)的建設(shè)做出自身貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及社會(huì)生產(chǎn)力的不斷進(jìn)步，能源消耗以及環(huán)境污染等問題已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要關(guān)注熱點(diǎn)之一了，能源資源的節(jié)約利用，環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展也成為人們對(duì)社會(huì)發(fā)展的新要求。因此，在實(shí)際的生活生產(chǎn)中必須運(yùn)用新的技術(shù)對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行節(jié)約利用以此來達(dá)到保護(hù)環(huán)境的效果。電力電子技術(shù)作為一種新技術(shù)，新方式，其在具體的生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)然，其自身的特點(diǎn)也決定了它發(fā)展速度越來越快，越來越受到關(guān)注。但是，電力電子技術(shù)在目前來看其發(fā)展仍舊存在一定的不足，需要采取相應(yīng)的措施來促使其更好更快的發(fā)展，以發(fā)揮更大的效益。
1電力電子技術(shù)簡(jiǎn)要介紹
電力電子技術(shù)作為一門新興的電子技術(shù)主要應(yīng)用于電力領(lǐng)域，其具體的原理就是使用電力電子器件對(duì)相關(guān)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。它可以對(duì)過高或者過低的電能進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，它主要區(qū)別于以信息處理為主的信息電子技術(shù)，電力電子技術(shù)主要是用于電力的變換這一領(lǐng)域。在目前來講，電力電子技術(shù)已經(jīng)有了很長(zhǎng)的發(fā)展過程了，其在這一過程中也在不斷的完善，現(xiàn)在已經(jīng)有很多學(xué)科對(duì)相關(guān)的電力電子科技進(jìn)行相應(yīng)的研究，并且使它投入到許多生產(chǎn)生活領(lǐng)域。比如說我們家庭生活中就有很多地方運(yùn)用到電力電子技術(shù)。因此，電力電子技術(shù)作為電力領(lǐng)域的重要技術(shù)，其在實(shí)際過程中發(fā)揮著不可替代的作用。
2電力電子技術(shù)的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)
1）對(duì)電能的使用進(jìn)行優(yōu)化作用。
在實(shí)際的生活中可以通過對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用使得其對(duì)電能進(jìn)行相應(yīng)的處理，通過這一處理過程可以使得電能達(dá)到最大化的節(jié)約利用，實(shí)現(xiàn)電能的最佳化。所以說，在節(jié)能方面，電力電子技術(shù)能夠發(fā)揮重要的作用。例如，在相關(guān)調(diào)查中就可以看出，在現(xiàn)實(shí)的相關(guān)電力電子技術(shù)電器使用過程中，潛在的電力節(jié)能量相當(dāng)于九十年電量的0.16倍。因此，電力電子技術(shù)在電力領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)揮的作用是非常巨大的，其對(duì)電力節(jié)能的貢獻(xiàn)也是非常突出的。應(yīng)該在實(shí)際的生產(chǎn)生活中積極推廣相關(guān)應(yīng)用項(xiàng)目。
2）能夠改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)相關(guān)調(diào)查以及預(yù)測(cè)顯示，在今后的電力使用過程中將會(huì)有越來越多的電能需要經(jīng)過電力電子技術(shù)的處理后投入使用。在相關(guān)的生產(chǎn)生活領(lǐng)域也將會(huì)有越來越多與電力電子技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品出現(xiàn)。除此之外，電力電子技術(shù)作為一項(xiàng)使用弱電控制強(qiáng)電的媒體，它連接著機(jī)電設(shè)備以及計(jì)算機(jī)，這就為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了新的條件，也為新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了便利的可能。
3）提高設(shè)備工作效率，優(yōu)化設(shè)備功能
電力電子技術(shù)是一項(xiàng)不斷優(yōu)化的電子技術(shù)，它自身的高頻技術(shù)以及變頻技術(shù)的不斷發(fā)展將會(huì)使得傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備突破工頻傳統(tǒng)，不斷向更高頻化方向發(fā)展。也將使得傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備在外觀，體積上有很大的改善，比如說體積可能縮小好多倍，但是功率不會(huì)降低。另外，電力電子技術(shù)的發(fā)展也將會(huì)提高機(jī)電設(shè)備的工作效率，加強(qiáng)設(shè)備的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)更加全新的功能以及用途。
4）優(yōu)化處理方式變革新技術(shù)
電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是其智能化的發(fā)展將會(huì)使得原有的信息處理與功率處理合二為一，使得微電子技術(shù)與原有的電力電子技術(shù)更加有效的結(jié)合。這樣一來，傳統(tǒng)的電子技術(shù)就會(huì)發(fā)生變革性的轉(zhuǎn)變，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展就會(huì)有進(jìn)一步的更加突出的貢獻(xiàn)。
3 電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
1）應(yīng)用范圍有限，普及率不高
雖然在現(xiàn)實(shí)中，電力電子技術(shù)已經(jīng)得到很快的發(fā)展，并且也得到了相應(yīng)程度上的推廣，但是仍舊存在著一定的不足。比如說，電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域主要還是集中于電力領(lǐng)域，沒有有效的向其他相關(guān)領(lǐng)域擴(kuò)散推廣，除此之外，電力電子技術(shù)沒有得到大范圍的普及以及應(yīng)用，使得其自身的優(yōu)勢(shì)難以得到很好的發(fā)揮。綜合來講，目前的電力電子技術(shù)的普及度不高，應(yīng)用范圍不廣，從而就限制了其作用的發(fā)揮。
2）電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)不健全，沒有形成一個(gè)完整的綜合應(yīng)用體系
電力電子技術(shù)的應(yīng)用以及推廣離不開其他綜合因素的輔助。換句話來講，電力電子技術(shù)只有形成一個(gè)綜合的應(yīng)用體系才能更好地應(yīng)用于實(shí)際的生活生產(chǎn)領(lǐng)域，發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)作用。目前，電力電子技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍舊比較單一，技術(shù)層面不夠完善，而且自身的一些技術(shù)還有待進(jìn)一步的創(chuàng)新發(fā)展，這就很大程度上影響電力電子技術(shù)應(yīng)用體系的形成，影響其綜合的應(yīng)用。技術(shù)的不完善，系統(tǒng)的不健全等綜合方面不足使得電力電子技術(shù)很難被推廣應(yīng)用。
3）發(fā)展速度迅速，但有待進(jìn)一步完善
從電力電子技術(shù)產(chǎn)生到現(xiàn)今，其發(fā)展速度是相當(dāng)迅速。短短的幾十年，其已經(jīng)被應(yīng)用到許多領(lǐng)域，其具體的相關(guān)技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展以及創(chuàng)新?？梢哉f，在其發(fā)展的這個(gè)階段，它為社會(huì)生產(chǎn)力，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了重要的動(dòng)力支持。但是，在目前來說，電力電子技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的具體技術(shù)不完善，有關(guān)技術(shù)相對(duì)落后不能夠適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，這就使得電力電子技術(shù)需要進(jìn)一步的不斷創(chuàng)新、完善。
4 綜合發(fā)展電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的措施
1）加大推廣力度，提高普及率
目前，電力電子技術(shù)的發(fā)展速度非常迅速，但是其普及率卻是非常有限的，除此之外，相關(guān)部門以及機(jī)構(gòu)對(duì)電力電子技術(shù)的推廣力度也是有限的。針對(duì)這類情況，就必須采取相應(yīng)措施對(duì)電力電子技術(shù)進(jìn)行推廣，使其能夠在很多方面的得到應(yīng)用。尤其是在廣大的電力領(lǐng)域，綜合運(yùn)用電力電子技術(shù)設(shè)備，對(duì)電能的使用進(jìn)行控制和變換，使得電能能夠得到最大化的利用效率，發(fā)揮最大化的效益。另外，在其他生活領(lǐng)域也應(yīng)該普及現(xiàn)有的電力電子技術(shù)，使其在生活領(lǐng)域也能發(fā)揮應(yīng)有的作用。
2）健全電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，形成完整的綜合應(yīng)用體系
針對(duì)電力電子技術(shù)應(yīng)用體系不完備等現(xiàn)狀，必須要采取措施進(jìn)行調(diào)整和完善。電力電子技術(shù)的應(yīng)用只有結(jié)合其他綜合應(yīng)用程序才能發(fā)揮更大的效益，尤其是在電力領(lǐng)域，把電力電子技術(shù)加入到其他應(yīng)用過程中，使得電力電能能夠得到節(jié)約利用。電力電子技術(shù)不是單一就能夠發(fā)揮效益的，其還受其他綜合因素的影響制約，所以，采取相應(yīng)的措施使得電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)得到健全，形成一個(gè)完整的體系，只有這樣，在電力領(lǐng)域才能更加彰顯優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮效益。
3）創(chuàng)新技術(shù)，完善相關(guān)設(shè)備
生產(chǎn)生活的發(fā)展以及進(jìn)步離不開相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。當(dāng)然，在電力領(lǐng)域更是如此。當(dāng)前電力電子技術(shù)的發(fā)展仍存在一定的不足，有些領(lǐng)域技術(shù)相對(duì)落后，不能夠適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展要求，因此，必須加快相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，加快電力電子技術(shù)的發(fā)展速度，使其能夠適應(yīng)生產(chǎn)力的要求，為生產(chǎn)力的發(fā)展創(chuàng)造更多的效益。
