摘要：文章回顧電力電子技術的發(fā)展，闡述了電力電子技術發(fā)展的趨勢，論述了電力電子技術的創(chuàng)新和器件開發(fā)應用，將對我國工業(yè)領域形成巨大的生產力，以此推動國民經濟高速高效可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：發(fā)展趨勢，技術創(chuàng)新，器件開發(fā)，應用推廣

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發(fā)研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發(fā)展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業(yè)用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產品仍有較為廣泛的市場。

1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/0.25kA/0.8kHz的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當前各種自關斷器件中GTO容量量最大，但其工作頻率最低，但其在大功率電力牽引驅動中有明顯的優(yōu)勢，因此它在中壓、大客量領域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產品，其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關損耗小、開關時間短等特點，在中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發(fā)展前景。而IGCT是最近發(fā)展起來的新型器件，它是在GTO基礎上發(fā)展起來的器件，稱為集成門極換流晶閘管，也有人稱之為發(fā)射極關斷晶閘管，它的瞬時開關頻率可達20kHZ，關斷時間為1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻斷電壓6kV，直流阻斷電壓3.9kV，開關時間<2ks，導通壓降3600A時，2.8V，開關頻率>1000Hz。

3電力電子器件發(fā)展趨勢

進入90年代電力電子器件的研究和開發(fā)，已進入高頻化，標準模塊化，集成化和智能時代。從理論分析和實驗證明電氣產品的體積與重量的縮小與供電頻率的平方根成反比，也就說，當我們將50Hz的標準二頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設備制造節(jié)約材料，運行時節(jié)電就更加明顯，設備的系統(tǒng)性能亦大為改善，尤其是對航天工業(yè)其意義十分深遠的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術創(chuàng)新的主導方向，而硬件結構的標準模塊是器件發(fā)展的必然趨勢，目前先進的模塊，已經包括開關元件和與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管在內及驅動保護電路多個單元，并都以標準化和生產出系列產品，并且可以在一致性與可靠性上達到極高的水平。目前世界上許多大公司已開發(fā)出IPM智能化功率模塊，如日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產品推出。日本新電元公司的IPM智能化功率模塊的主要特點是：

3.1它內部集成了功率芯片，檢測電路及驅動電路，使主電路的結構為最簡。

3.2其功率芯片采用的是開關速度高，驅動電流小的IGBT，且自帶電流傳感器，可以高效地檢測出過電流和短路電流，給功率芯片以安全的保護。

3.3在內部配線上將電源電路和驅動電路的配線長度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響誤動作等問題。

3.4自帶可靠的安全保護措施，當故障發(fā)生時能及時關斷功率器件并發(fā)出故障信號，對芯片實施雙重保護，以保證其運行的可靠性。

4 電力電子技術創(chuàng)新98年未朱基總理明確指示，今后必須加快國家創(chuàng)新體系的建設，因此可以肯定的說，在21世紀初國家發(fā)展中，技術創(chuàng)新將要變成企業(yè)工作的主導內容，而發(fā)展與建立適合中國國情的電氣工業(yè)的技術創(chuàng)新機制，通過電力電子技術長足進步推動新型電氣工業(yè)不斷升級和進步進而走向世界。