1、什么是电力电子技术
电子技术可以认为是应用于电力领域的电子技术。电子技术包括两个分支：信息电子技术和电力电子技术。一般来说，模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。具体来说，电力电子技术是利用电力电子器件来转换和控制电能的技术。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流器技术是电力电子技术的核心。表1总结了电源转换的类型。
表1。电源转换的类型
下图描绘了电力电子的倒三角形。美国学者W.Newell认为，电力电子学是由电力科学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
电子技术和电子学
功率器件的制造技术和用于信息转换的电子器件的制造技术是一样的(都是基于半导体理论)，大部分工艺都是一样的。电源电路和信息电子电路的很多分析方法也是一致的。
电子技术和电学科学
电子技术在电气工程中应用广泛，是电力电子与电力科学的主要关系。
各种电力电子器件广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿和电力机车牵引。
铅、交流/DC输电、电解、励磁、电加热、高性能交流/DC电源等。因此，无论在国内还是国外，电力电子技术通常被归为电气工程学科。在中国，电力电子和电力传动是电气工程的两个学科。图1-2用两个三角形描述了电气工程。大三角形描述的是电气工程一级学科与其他学科的关系，小三角形描述的是电气工程一级学科中两个学科之间的关系。
电子技术与控制理论
控制理论在电力电子技术中的广泛应用，使得电力电子器件和系统的性能不断满足人们日益增长的需求。电子技术可以看作是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口。控制理论是实现这一接口的有力环节。另外，控制理论是自动化技术的理论基础，两者密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基本组成部分和重要支撑技术。
2、电力电子技术发展史
总的来说，电力电子技术的诞生以1957年通用电气公司研制出第一只晶闸管为标志。
晶闸管出现之前的时期可以称为电力电子技术的早期历史或黎明。
1904年，电子管出现，可以控制真空中电子的流动，并应用于通讯和无线电，从而开启了电子技术在电力领域应用的先河。
从20世纪30年代到50年代，汞整流器被广泛应用于电化学工业、电气化铁路的DC变电站和轧钢的DC电机，甚至DC输电。在此期间，各种整流电路、逆变电路和周波变换器电路的理论得到了发展和广泛应用。在此期间，DC发电机组也被用来改变电流。
1947年，美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术革命。
晶闸管时代
由于其优越的电气性能和控制性能，晶闸管很快取代了水银整流器和旋转变流装置，其应用范围也迅速扩大。晶闸管和晶闸管变流技术的发展奠定了电子技术的概念和基础。
晶闸管是通过控制门极可以导通而不能关断的器件，属于半控器件。晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相位控制方式。晶闸管的关断通常取决于外部条件，如电网电压。这限制了晶闸管的应用。
全控器件和电力电子集成电路(PIC)
20世纪70年代末，全控器件如门极可调谐晶闸管(GTO)、功率双极晶体管(BJT)和功率场效应晶体管(功率MOSFET)迅速发展。全控器件的特点是可以通过控制门极(基极和门极)来实现开关。
脉宽调制(PWM)是全控器件电路的主要控制模式。与相位控制模式相比，它可以称为斩波控制模式，或简称为斩波控制模式。80年代后期，以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的复合器件异军突起。它是MOSFET和BJT的结合，结合了两者的优点。相比之下，MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换向晶闸管(IGCT)复合MOSFET和GTO。
驱动、控制、保护电路和电力电子器件的集成构成了电力电子集成电路，代表了电力电子技术发展的一个重要方向。电子集成技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成技术和系统集成技术。
随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子电路的工作频率也在不断提高。同时，软开关技术的应用理论上可以将电力电子器件的开关损耗降低到零，从而提高电力电子器件的功率密度。
3、电力电子技术的应用
电力技术的应用范围很广。它不仅用于一般工业，还广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等。也广泛应用于照明、空调等家用电器领域。
普通工业
工业上使用大量的交流和DC电动机，所有这些电动机都由电力电子装置调节。近年来，一些对调速要求不高的大型鼓风机也采用了变频装置，以达到节能的目的。一些不具备要求特殊的调速采用软启动装置，以避免启动时的电流冲击。这种软启动装置也是一种电力电子装置。DC电源广泛应用于电化学，电解铝和电解盐水都需要大容量整流电源。电镀设备也需要整流电源。电子技术还广泛应用于冶金行业的高频或中频感应加热电源、淬火电源和DC电弧炉电源。
运输
电力电子技术广泛应用于电气化铁路。在电力机车中，DC机车采用整流装置，交流机车采用变频装置。DC斩波器也广泛应用于铁路车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术是一项关键技术。除了牵引电机驱动，车辆中的各种辅助电源都离不开电力电子技术。
电动汽车的电机依靠电力电子器件进行功率转换和驱动控制，其电池的充电也依靠电力电子器件。一辆高级轿车需要许多控制电机，这些电机也是由变频器和斩波器驱动和控制的。
飞机、轮船、电梯都离不开电力电子技术。
电力系统
据估计，在发达国家，用户使用的最终电能的60%以上至少经过一次电力电子变换器的处理。DC传输在长距离、大容量传输方面具有很大优势。送电端的整流阀和受电端的逆变阀均采用晶闸管变流装置，高压直流轻型主要采用全控IGBT装置。近年来发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是通过电力电子器件来实现的。
晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、静止无功发生器(SVG)和有源电力滤波器(APF)等电力电子装置广泛用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。在配电网络系统中，电力电子装置还可以用来防止瞬时停电、瞬时电压下降、闪变等。为了控制电能质量，提高供电质量。
在变电站中，需要电力电子装置为操作系统提供可靠的交流和DC操作电源，并为电池充电。
用于电子设备的电源
各种电子设备一般都需要不同电压等级的DC电源。通信设备中程控交换机所用的DC电源以前是晶闸管整流电源，现在改为全控器件高频开关电源。现在大型计算机所需的工作电源和微型计算机内部电源也采用高频开关电源。在大型计算机等场合，经常需要不间断电源(UPS)进行供电，它实际上是一种典型的电力电子设备。
家电
电子照明电源体积小，发光效率高，能节约大量能源。它正逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。电力电子技术还用于空调、电视机、音响设备、家用电脑、许多洗衣机、冰箱、微波炉和其他电器。
其他领域
飞船里的各种电子仪器都需要电源，载人飞船可以离不开各种电源，这些电源都必须采用电力电子技术。
抽水蓄能电站的大型电动机需要电力电子技术来起动和调速。超导储能是未来的一种储能方式。它需要强大的DC电源，这也离不开电力电子技术。
新能源和可再生能源发电，如风力发电和太阳能发电，需要电力电子技术来缓冲能量和提高电能质量。当需要与电力系统连接时，更离不开电力电子技术。
核聚变反应堆产生强磁场并注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这就是电力电子器件。在科学实验或一些特殊场合，往往需要一些特殊的电源，这就是电力电子技术的用武之地。
结论
从上面对电力电子的描述可以看出，它是一项存在于我们身边的技术，也是一项不断发展的技术。我们生活在一个电力不可或缺的时代，电力电子技术的发展给我们带来了便利。同时，也正是这种密不可分的关系，我们还在探索和发展这项技术。这种发展一方面是其中使用的电力电子器件的发展，也就是我们要讲的那些东西。
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