1、什么是电力电子技术
电力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。模拟电子技术和数字电子技术都是信息电子技术。具体来说，电力电子技术是一种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
下图描述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、电子学和控制理论交叉而形成的。
电力电子技术与电子学
电力电子器件的制造工艺和用于信息转换的电子器件的制造工艺是一样的(都是基于半导体理论)，大部分工艺也是一样的。电力电子电路和信息电子电路的很多分析方法也是一致的。
电力电子技术和电力科学
电力电子技术广泛应用于电气工程，是电力电子与电力科学的主要联系。
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，国内外通常将电力电子技术归为电气工程学科。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。其中，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。
电力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满足了人们日益增长的需求。电力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纽带。另外，控制理论是自动化技术的理论基础，两者密不可分，而电力电子器件是自动化技术的基础组成部分和重要支撑技术。
2、电力电子技术发展史
一般认为，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前历史或黎明时期。
1904年，电子管出现，可以控制真空中的电子流，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，水银整流器被广泛应用于电化学工业、电气化铁路DC变电站、DC轧钢电机驱动，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发电机组也被用来转换电流。
1947年，美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了一场电子技术革命。
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交-交变频器，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力电子技术的概念和基础。
晶闸管是半控器件，通过控制门极可以导通但不能关断。晶闸管电路的控制方式主要是相控方式，简称相控方式。晶闸管的关断通常取决于外部条件，如电网电压。这使得晶闸管的应用受到很大限制。
全控器件和电力电子集成电路
20世纪70年代末，全控器件如门极可关断晶闸管(GTO)、功率双极晶体管(BJT)和功率场效应晶体管(Power-MOSFET)迅速发展。全控器件的特点是可以通过控制栅极(基极和栅极)来实现开关。
全控器件电路的主要控制模式是脉宽调制(PWM)。与相位控制模式相比，可以称为斩波控制模式，简称斩波控制模式。20世纪80年代末，以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的复合器件兴起。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)结合了MOSFET和GTO。
电力电子集成电路由驱动、控制和保护电路以及电力电子器件组成，代表了电力电子技术的一个重要发展方向。电力电子集成技术包括单片集成技术、混合集成技术和以PIC为代表的系统集成技术。
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
电力电子技术有着广泛的应用。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
工业上广泛使用各种交流和DC电机，所有这些电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。有些不是特别要求调速的电机采用软启动装置，避免启动时的电流冲击，这也是电力电子器件。DC电源广泛应用于电化学工业，电解铝和电解盐溶液需要大容量整流电源。电镀设备还需要一个整流电源。电力电子技术也广泛应用于冶金行业，如高频或中频感应加热电源、淬火电源、DC电弧炉电源等。
运输
电力电子技术广泛应用于电气化铁路。电力机车中的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也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，其电池的充电也离不开电力电子器件。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，发达国家用户最终用电的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。输电端的整流阀和受电端的逆变阀均采用晶闸管变流装置，而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、瞬时电压下降和闪变，从而控制电能质量，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。
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，现在已改为全控器件的高频开关电源。高频开关电源还用于大型计算机所需的工作电源和微型计算机的内部电源。大型计算机等场合经常需要不间断电源(UPS)供电，UPS实际上是一种典型的电力电子器件。
家电
电力电子照明电源体积小，发光效率高，并能节省大量能源，正逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。空调、电视、音响设备、家用电脑、很多洗衣机、冰箱、微波炉等电器也都应用了电力电子技术。
其他领域
航天飞机上的各种电子仪器需要电源，载人飞船也离不开电源，这些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，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，需要电力电子技术缓冲能量，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，这是一种电力电子器件。科学实验或者一些特殊的场合往往需要一些特殊的电源，这也是电力电子技术发挥作用的地方。
结论
从上面对电力电子的描述中，我们可以看到这是一项存在于我们身边，也在不断发展的技术。我们生活在一个没有电的时代，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。这个发展很大一部分是其中使用的电力电子器件的发展，这也是我们要讲的。
