一、電力電子裝置概要

　　電力電子裝置（powerelectronicequipment）由各類電力電子電路組成的裝置。用于大功率電能的變換和控制。又稱變流裝置。它包括整流器、逆變器、直流變流器、交流變流器、各類電源和開關、電機調速裝置、直流輸電裝置、感應加熱裝置、無功補償裝置、電鍍電解裝置、家用電器變流裝置等。

　　其中，直流電源可由整流器或直流變流器組成，用于直流電動機調速、充電（備充電電源）、電鍍和科學儀器等的電源。交流電源可由變頻器（見交流變換電路）組成。分為變頻變壓電源（用于交流籠式異步電動機調速）、恒頻恒壓電源（用以構成交流不停電電源）、交流穩壓電源、中頻感應加熱電源（電源輸出頻率達8千赫，用于感應加熱和淬火）、高頻加熱電源（電源輸出頻率高于8千赫，用于淬火和焊接）等。利用電力電子器件的快速開關性能，可構成靜止式無觸點大功率開關，代替傳統的電磁式有觸點大功率開關。

　　二、電力電子新技術的發展

　　應用技術高頻化（20kHz以上）、硬件結構集成模塊化（單片集成模塊、混合集成模塊）、軟件控制數字化和產品性能綠色化（無電磁干擾和對電網無污染）是當前電力電子新技術產品的四大發展方向。

　　1、電力電子應用技術高頻化

　　我們知道，工頻（50Hz～60Hz）是發電的最佳頻率，但它不是用電的最佳頻率。如果電源頻率提高，磁路截面積可以減小，從而電機體積減小，重量減輕。這種效果對諸如變壓器、電抗器、鎮流器等各種電磁元件都是適用的。為此，電力電子器件高頻化是今后電力電子技術一個不容忽視的發展方向。頻率越高，發出來的波形就越接近理想值，這個可以用屏幕的分辨率來比喻，分辨率越高，顯示效果越好越接近真實值。

　　2、硬件結構集成模塊化

　　早期的電力電子產品用分立元器件組成，功率器件安裝在散熱器上，附近安裝驅動、檢測、保護等硬刷板，還有分立的無源元件。用分立元器件制造電力電子產品，設計周期長，加工勞動強度大，可靠性差，成本高。因此電力電子產品逐步向模塊化，集成化方向發展，其目的是使尺寸緊湊，實現電力電子系統的小型化，縮短設計周期，并減小互連導線的寄生參數等。電力電子器件的模塊化和集成化，先后經歷了功率模塊、單片集成模塊、智能功率模塊等發展階段。其中功率模塊與驅動、保護、控制電路是分立的，而單片集成和智能功率模塊中的功率器件與驅動、保護、控制等功能集成為一體。

　　3、軟件控制數字化

　　用數字化方法代替模擬控制，可以消除溫度漂移等常規模擬調節器難以克服的缺點，有利于參數整定和變參數調節，便于通過程序軟件的改變方便地調整控制方案和實現多種新型控制策略，同時可減少元器件的數目、簡化硬件結構，從而提高系統的可靠性。此外，還可以實現運行數據的自動存儲和自動診斷，有助于實現電力電子裝置運行的智能化。

　　4、產品性能綠色化

　　電力電子設備的廣泛應用同時，它給電力系統帶來的諧波污染和電磁干擾問題也不容忽視。其危害性日益暴露。此外，硬件電路中電壓和電流的急劇變化，使得電力電子器件承受很大的電應力，會產生頻段很寬的電磁干擾信號，這些電磁干擾信號給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾，對電力系統的正常運行和設備構成相當大的危害。

　　三、電力電子器件的最新發展

　　在未來，電力電子器件已進入高頻化，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，使電氣設備制造節約材料，運行時節電就更加明顯，設備的系統性能亦大為改善，尤其是對航天工業其意義十分深遠的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術創新的主導方向，而硬件結構的標準模塊是器件發展的必然趨勢，目前先進的模塊，已經包括開關元件和與其反向并聯的續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。

　　四、電力電子裝置的應用

　　1、在電力領域的應用

　　電力電子技術在電力領域的應用主要體現在發電、儲能、輸電和用電的過程中。在發電領域的應用，例如環保型能源包括太陽能、風能、地熱能等清潔能源的開發。眾所周知，這些能源的使用能解決一次能源的消耗更能保護環境。但是，在轉換成電能的過程中由于電壓和頻率的波動很難得到廣泛的應用。但是電力電子變換裝置則能把這些波動的電力轉換成穩定的電力輸出。大大提高了新能源的使用。在儲電領域的應用，例如超導線圈的磁場儲能的研究。但是現在還沒解決交流電能和低電壓超大電流的直流電之間的轉換的難題。但是，如果這一問題得以解決將是儲能領域中重大的突破。在輸電領域的應用，例如高壓直流輸電技術在遠距離輸電或者跨海輸電的電力系統實現聯網等方面的應用。在用電過程中的應用，例如變頻電流的應用以及高精度潔凈電源等各種電源的應用中，結合電力電子技術后都能起到錦上添花的作用，很大程度上提高了其性能。

　　2、在國防設備中的應用

　　國防力量的強弱象征著國家綜合實力的強弱。國防相關的科學技術一直是各國家關注的焦點。電力電子技術已經發展為國防設備領域的核心科技之一。電力電子技術涉及到供電電源和功率驅動等各個領域。另外，新一代航母中的電磁彈射技術的應用中電力電子技術也發揮著重要的作用。高頻電力半導體及高頻變流技術在航天航空中的應用在提高其性能減小驅動功率的同時，大大減少了飛行器的體積和重量。

　　3、在交通運輸中的應用

　　在這個生活節奏不斷加快的社會，人們對于快捷便利的交通的需求逐日增加。交通問題是人們日常關心的問題之一。在鐵道交通中如磁懸浮技術，輕軌機車的自動控制系統等的發展都涉及電力電子技術。不僅如此，電力電子技術在其他的交通方式，如船舶飛機等的發展過程中電力電子技術也起著舉足輕重的作用。

　　五、電力電子裝置的發展趨勢

　　1、電力電子技術的集成化

　　電力電子技術的集成化能滿足人們對方便、快捷、便于攜帶等的要求。電力電子技術的逐漸集成化有利于減小產品體積和重量，提高產品的功率密度和性能。滿足人們的更多新的需求。

　　2、電力電子技術的智能化

　　所謂智能化，是提高產品的自動調節的能力。以減少人力物力。主要包括提高效率和功率以及調速范圍和性能等幾方面的智能化。各種電力電子器件的智能化對制造結構簡單、功能齊全、運行可靠的性高的產品提供了方便的服務。

　　3、電力電子技術的通用化

　　既然電力電子技術得到了很廣泛的應用，那么使電力電子技術通用化就是提高電力電子技術的應用范圍，減低生產制造的成本。

　　4、電力電子技術的信息化

　　信息化對經濟的發展有著不可替代的作用。信息化一直是人們追求的目標。現代信息化技術也逐漸運用到電力電子技術中。使得電力電子技術不但是能量的轉換和傳送裝置，也具備了信息傳送和交換的功能。

　　5、電力電子技術的綠色化

　　在倡導環境保護和節能減排的今天，科學技術的綠色化是人們關注的重心。電力電子技術在開發新能源發面的應用是人們對綠色能源的追求。電力電子技術在太陽能、風能、地熱能等應用也給了人們希望的曙光。只有科學技術的綠色化發展，才能實現社會的可持續發展的目標。