电力电子技术

1902年出现了第一个玻璃的汞弧 整流器 。1910年出现了铁壳汞弧整流器。用汞弧整流器代替机械式开关和 换流器 ,这是电力电子技术的发端。1920年试制出 氧化铜 整流器，1923年出现了硒整流器。30年代，这些整流器开始大量用于电力整流装置中。20世纪40年代末出现了 晶体管 。20世纪50年代初，晶体管向大功率化发展，同时用半导体 单晶材料 制成的大功率 二极管 也得到发展。1954年， 瑞典通用电机公司 （ASEA公司）首先将汞弧管用于高压整流和逆变,并在±100千伏 直流输电线路 上应用，传输20兆瓦的电力。1956年，美国人J.莫尔制成 晶闸管 雏型。1957年，美国人R.A.约克制成实用的晶闸管。50年代末晶闸管被用于 电力电子装置 ，60年代以来得到迅速推广,并开发出一系列派生器件,拓展了电力电子技术的 应用领域 。 电力电子电路 随着晶闸管应用的推广，开发出许多电力电子电路，按其功能可分为：①将交流电能转换成直流电能的 整流电路 ；②将直流电能转换成交流电能的 逆变电路 ；③将一种形式的交流电能转换成另一种形式的交流电能的 交流变换电路 ；④将一种形式的直流电能转换成另一种形式的直流电能的 直流变换电路 。这些电路都包含晶闸管，而每个晶闸管都需要相应的 触发器 。于是配合这些电力电子电路出现了许多的触发控制电路。根据所用的器件,这些控制电路大体上可以分为3代。第一代的控制电路主要由分立的 电子元件 （如晶体管、二极管）组成。直到80年代后期，还用得不少。第二代由集成电路组成。自从1958年美国出现了世界上第一个集成电路以来，发展异常迅速。它应用到电力电子装置的控制电路中,使其结构紧凑,功能和可靠性得到提高。第三代由微机进行控制。70年代以来，由于微机的发展使电力电子装置进一步朝实现智能化的方向进步。电力电子装置随着电力电子电路的发展和完善，由晶闸管组成的许多类型的电力电子装置不断出现。如大功率的 电解电源 、 焊接电源 、电镀用的 直流电源 ；直流和交流牵引、 直流传动 、交流 串级调速 、 变频调速 等传动用电源；励磁、无功静止补偿、 谐波补偿 等电力系统用的电力电子装置；低频、中频、 高频电源 等各种非工频电源，尤其是感应加热的中高频电源； 不停电电源 、 交流稳压电源 等各种工业用电力电子电源；各种 调压器 等等。这些电力电子装置,与传统的电动机- 发电机组 比，有较高的电效率(以容量10千瓦至数百千瓦、频率为1000赫的电动机-发电机组为例,在 额定负载 下,效率η=80%，并随负载减小而显著降低,若用晶闸管电源,η≥92%,且随负载变化不大），因此，有明显的节能效果。电力电子装置是静止式装置，占地面积小，重量轻，安装方便（以焊接电源为例,与旋转焊机相比，重量减轻80%,节能15%）。同时，电力电子装置往往对频率、电压等的调节比较容易，响应快，功能多， 自动化程度 高，因此用于工业上不但明显节能，还往往能提高 生产率 和 产品质量 ，节省原材料，并常能改善工作环境。但电力电子装置大多为电子开关式装置，它往往对电网和负载产生 谐波干扰 ，有时还对 周围环境 引起一定的 高频干扰 ，这是在设计这些装置和系统时必须妥善解决的（见 高次谐波抑制 ）。