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关键词：电力电子技术；电源技术；电力电子产业
电力电子技术，就是运用电力半导体器件以及电子技术对电气设备的电功率进行控制的一种技术。它把电力半导体器件、电子技术、自动控制技术与电力变换技术等多种技术相结合，是一门交叉学科。经过几代人孜孜不倦的努力，我国的电力电子产业发展的比较快速。自从第一个可控硅的出现，电力电子器件及其应用技术的发展已经持续了将近50年。电力电子器件的发展历经了不控器件和半控器件，电流、电压全控器件和功率集成电路等几个时期，器件的体积在不断地减小，而且，功率损耗较大的开关时间也大大降低，工作频率大幅度的增加，而且在电力电子技术上的新突破变为实际应用的时间也缩短。它涉足领域广泛，在电力、机械、通讯、交通等领域发挥着重要作用，是如今高新技术不可或缺的一部分。
1电力电子器件的发展
由于电力电子器件不断发展，电力电子技术也取得了较大进步。电力电子技术的发展可分为以下几个阶段，第一阶段为1950～1960年，在这一阶段，半导体器件中重要的技术得到了完善；第二个阶段从1970到1980年底，关键的电力电子器件包括场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、可关断晶闸管的发展，使功率变换的要求得以实现；第三个阶段是从1990年始一直到现在，电力电子技术已经基本成熟，电压全控型的电力电子器件与智能型集成功率模块技术实现了飞跃式的发展。到目前为止，电力电子器件的水平基本上稳定在109～1010W／Hz的水平。为了超越器件的极限，可以向两个方向发展：一是更换更新的器件构造，二是应用宽能带间隙的半导体器件，如SiC器件和GaN器件。
2对电力电子产业现状的分析
毋庸置疑的是，电力电子的应用技术对我国国民经济的发展起着很大的促进作用。为了大力发展电力电子技术，政府将电力电子技术列入国家“九五”科技发展规划和国家关键新技术发展计划。尽管电力电子产业得到了较快发展，但同时也面临着一些挑战，研究与调查表明当前我国电力电子产业发展的同时存在着有利因素与不利因素。2．1有利因素。我国电力电子技术的发展在如下方面取得很大的成功：由于Si材料的发展与运用，技术的不断成熟等，大功率相控晶闸管与大功率快速晶闸管在部分地区已经有较大地发展，市场份额在逐步加大；功耗很低的中功率可控硅在国外市场所占份额较大；电力电子的集成化与数字化技术得到较大的发展；在东南部地区，成本较低的中低功率模块，价格相对低廉的普通二极管与晶闸管芯片在国内市场比重较大，因此可以不用进口，节约了成本。2．2不利因素。我国的工业化进程还处于一个不发达阶段，在工业化进程中依然要面对一系列问题。在电力电子领域内主要面临以下问题：科技发展的基础相对于其他发达国家较为薄弱，再加上这个领域发展速度太快，我国在这个领域的发展滞后于国际步伐；我国生产的大部分电力电子器件仍然局限于可控硅，很多研发出来的高科技产品依然依赖于国外产品的组装集成；产品研发的效率还不是太高，新能源技术还不成熟。
3电力电子产业发展的目标以及建议
为了应对国内外市场紧迫的竞争形势，尽快改变我国电力电子技术的落后现状，应尽快采取有力的措施。我国政府可以采取以下的发展战略：（1）朝着大容量、智能化的方向发展电力电子器件，尤其注重发展中小功率半导体器件的高功率化、模块化、数字化、快速化，发展创新型科技。（2）着力提高电子产品的效率与电能，尽量消除或者降低电力公害，减少电磁干扰。因此研究的重点内容就是更好地提高电能变换效率，让待机损耗降到最低。（3）运用新型半导体材料制造新型功率器件，加强对新一代碳化硅、砷化镓功率器件的开发。（4）大力发展智能化的电路集成系统产品，把这个复杂系统模块化，从而可以达到标准化、生产自动化、批量化生产，降低成本。
4结论
电力电子技术的发展，为逐渐改造传统产业和开拓新的产业奠定了一定的基础，而且在科技发展中所起的作用越来越关键，在如今的高新技术中扮演着不可缺少的角色。总而言之，电力电子产业在未来的应用前景越来越广阔，必然会成为21世纪电子产业的一个重要的组成部分。
作者:姜雪菲 任宝森 单位:青岛大学
参考文献：
［1］王兆安，杨旭．王晓宝．电力电子集成技术的现状及发展方向［J］．电力电子技术，2003，37（5）：90－94．
【关键词】电力电子;系统;集成;标准芯片
电力电子技术被广泛应用在各行各业，尤其是建筑工业中，电力电子技术设备使用率较高。电力电子技术的应用不仅提高了这些应用行业的技术性、安全性以及工程成本管理质量，还极大的增加了人们对电力电子技术的信任。电力电子技术的应用不仅能够降低工程对人力的使用，在降低人员雇佣成本的同时降低了事故发生的概率，尤其是一些危险性较高的行业如煤矿开采。电力电子技术的应用是时展、人们需求日益提高、企业发展的要求，因此，对电力电子集成技术畸形研究和探索是极其有必要的。
1、标准芯片的集成分析
电力电子集成技术的运用极大的促进了电力电子模板的设计和建成。电力电子模板设计不同于其他模板设计，其设计工作难度更大、对技术性要求更高，当然其成品模板的技术性优势也更高，具有较高的通用性且无论是接口还是系统都具有标准化水平，能够实现对电压、功率以及数据的良好传输。此外，电力电子模板的接口较为标准，能够将整个电力电子系统间的各个设备有效的连接，从而实现整个电力电子系统的集成化效果，便于整个电力电子系统满足用户的需求，提高系统的工作效率。
2、对变流器拓扑选择的相关标准分析
变流器是电源产品的核心，在大多数的通信和移动设备中使用的都是直流电，照明设备大多采用的是交流电，然而，现在在电灯等照明的器件中会放入很多强度比较大的气体，在变流器应用的环节中，由于LED 技术的高速发展，照明电源中的直流电会被分流。
为此，要分析在通信和移动技术中所使用的直流电，分析这些设备中使用的变流器的特点，然后制定拓扑的相关指标，对传统的变流器拓扑和现代化的变流器拓扑进行比较和评估，分析出变流器拓扑选择的标准主要有以下几个：
2.1 输入电压的差异
如果输入的电压过高，就可以采用零电压的形式，如果输入的电压过低，就必须使用同步整流，将电压提高到标准的范围内，现在，如果电压低于12V 时就必须进行同步整流。
2.2 功率等级的差别
如果功率的等级大，在拓扑的时候就需要运用大量的开关，如果功率的等级小，只需要几个开关就可以进行拓扑，在一般情况下，如果功率大于1 千瓦时，就要用4 个以上的开关，如果功率小于1 千瓦，运用两个开关即可。电源数量与拓扑指标的关系分析见下表。
3、中功率变流器拓扑的选择
全桥的拓扑方法在中功率的条件下应用比较多，能够提供标准化的模块，在对全桥拓扑形式进行选择的时候，处除了进行初步的选择之外，还要进行拓扑适应特征的实验，对转化的效率进行分析，分析拓扑过程中产生的耗损，分析器件的应力是否合适，分析拓扑在串联和并联的效果是否是好的，从而判断集成性效果。从开关的方式来分析，全桥开关能够使用传统的OWM 开关和移向全桥开关，从拓扑的原理来分析，能够将其设置成谐振型的拓扑和OMW 型的拓扑。为了使拓扑的效果更好，应该将电压设置成400V，然后输入，在拓扑指标的基础上，对全桥拓扑的效果进行对比分析，从而得出结论。
4、变流器的对抗特点分析
电力电子集成系统的设计能够实现电力电子系统模板设计的快速化、高效化以及其质量保证。电力电子模板的设计关乎用户对电力电子系统性能是否满意、系统稳定性是否合格，而且，电力电子模板设计工作中会出现诸多问题，例如电力电子模板兼容性以及串并联的使用等。尤其要注意对合并模板过程中开关波纹大小的调整，保证其数值稳定在安全范围内。此外，由于模板中设计的过滤装置会使得整个电力电子系统电压错乱，极易出现设备烧毁事故，而究其原因，主要是因为过滤装置安装后导致整个电力电子系统的大小信号不稳定，从而导致设备对电压的失控。鉴于电力电子系统大小信号稳定性的重要作用，必须在设备运行期间加强对信号稳定性的关注度，否则将导致电力电子集成系统的整体和局部故障，甚至造成整个系统的毁坏。
5、输入阻抗的改进措施
变流器是整个电力电子集成系统中的重要设备，它保证来了电力电子系统对电流的变压处理，但是，该设备的应用也极大的降低了电力电子系统的稳定性和安全性，例如系统电压失控、电流变压处理故障等等。面对这些问题，此时最好的解决措施就是对电压环的环路线路进行调整，对环路中的相位裕度调整至90度左右，此时会出现电流量以及电流阻抗量数值变化的情况，这是要对电流环的穿越频率进行提高并对过滤装置的波纹进行设置，此时就能缓解电流环周边组抗力降低的问题了。
另外，变流器因为电压变化以及连铸机设备的运转影响也会出现阻抗力降低的问题，此问题最突出表现在电压环穿越频率和阻抗力的降低。面对这一问题，为了避免阻抗力的下降常见的解决措施为提高电压穿环附近的带宽数值，并将其相位裕度数值限定在60度左右。此外，极大影响阻抗力数值变化的设备运转环境还有运用峰值的模式对变流器进行拓扑，这将导致阻抗力数值的骤然下降。阻抗数值是不能随意变化的，否则将造成系统的损坏。面对这类问题，普遍采取的措施为采取合适的拓扑方式并限定相位裕度的数值，调整电力电子系统运转的荷载条件，降低系统输出和输入的功率数值差异。电压环中阻抗力的骤降对整个电力电子系统的稳定性将造成极大的影响，因此，必须重视这一问题的解决，不断总结和记录，对新出现影响阻抗力数值问题的原因进行探究和分析。
6、阻抗的输出措施
阻抗力数值大小和稳定性关系到整个电力电子系统的安全性和运转的有效性，因此，必须重视对整个电力电子系统阻抗力数值的调整，尤其是其输入和输出数值，更需要注意调整。在对阻抗力输出数值进行调整时，要降低其数值，避免数值过大，而相应的阻抗力输入数值要调整到一定数值，利用一或者二阶段系统的输出条件，对阻抗力进行调整，这样能够避免阻抗力数值的骤然下降。此外，还要控制好阻抗和谐振的频率，无论是一阶还是二阶输出系统，都要重视对频率的调整和把握。
7、结语
总而言之，电力电子技术在建筑工业等行业中的应用已取得显著的成效，极大的提高了其工作效率、质量以及安全性，电力电子技术在诸多行业和工程中被广泛的肯定。而随着计算机网络技术的发展，其技术应用率更是被提高到更高的阶段。因此，必须重视对电力电子集成技术的研究，从这方面来提高电力电子技术和系统的质量水平。电力电子集成技术发展的根本就是不断的利用计算机网络等新兴技术来对工程施工的科技含量进行提高，这些技术是实现电力电子技术系统被更广泛的使用的根本。
参考文献：
[1] 钱照明， 张军明， 谢小高， 顾亦磊， 吕征宇， 吴晓波. 电力电子系统集成研究进展与现状[J]. 电工技术学报，2012，03：1-14.
【关键词】电力电子集成技术；集成技术的分类；分析现状；探讨发展趋势
电力电子技术在研发，以及装置的生产和维护上需要大量的人力资源和物力资源的投入，导致电力电子装置的使用范围受到严重的限制，最终阻碍了电能在使用技术方面的发展和进步。同时根据国际电力电子学界的分析研究发现，电力电子技术的发展主要受到电力电子集成技术的制约。因此解决电力电子集成技术对于扩展电力电子技术使用范围有着至关重要的意义。概括电力电子集成技术的不同层次和形式，探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势。实现电力电子装置在设计和生产上的成本最小化，可靠性最大化的目的，达到电力电子模板将功率器件、电路元件以及控制器、动作开关等部件有机的集成起来，形成标准化的生产模板。促进电能的高效、科学、合理的开发和利用，为国民经济的稳定发展提供保障条件。
一、电力电子集成技术的概念
（一）概念。电力电子集成概念的出现已经有几十年的时间，世界上第一台计算机ENIAC在1946年诞生于美国的宾夕法尼亚大学，随着这类计算机的发展，晶体管计算机问世并不断发展起来，出现了集成电路。集成电路的发展和进步促进了人类科技的迅猛发展。同时出现了早期的单片集成，并且进一步证实了在同一块硅片上将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成的片内系统（System On Chip—SOC）理念。但是单片集成存在高压隔离、传热、以及小电流电路元件制造工艺上的差距明显等问题。造成单片集成只能在小功率的范围内应用。随着电力电子集成化的明确，现在市场上广泛使用的电力电子功率模板在革新单片集成技术的基础上，对集成化的理念更为完善和创新。
（二）电力电子集成技术的研究机构。以美国电力电子研究中心（Center forPower Electronic System-CPES）为核心机构，德国赛米控公司，瑞士ABB公司以及西班牙国家微电子研究中心等权威性的电力电子集成技术的研究机构。
二、电力电子集成技术的分类
电力电子集成技术可分为三种不同的形式和层次。第一种是单片集成，是片内系统（System On Chip—SOC）理念的具体表现，在同一块硅片上设计将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成起来。具有降低成本、减少体重的优势，但是其存在的高压隔热以及传热等问题突出。第二种是混合集成，利用封装技术，在同一个模块中将包括功率器件、驱动以及保护电路、控制电路的数块硅片封装，形成功能相较完整、独立的元件，更好的解决了不同工艺要求的高压隔热等问题。第三种是系统集成，这种集成方式在工程技术行业的应用最为普遍。
三、电力电子集成技术的重要意义
电力电子集成技术的改进关系着整个电力电子行业的发展。有利于实现复杂的电力电子应用系统研发，设计成本以及设计的人力物力成本的降低，促进电力电子行业的技术革命创新，影响着电力、能源以及工业生产过程的自动化。同时电力电子集成技术的发展和进步有利于改善电力电子领域的劳动以及技术密集的产业问题。
四、电力电子集成技术的现状
在电力电子集成模块的结构设计原理中，分析模块的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面发现，制造成品的成功率随着模块中的集成元件的数量的增加而降低。电力电子装置的复杂性能随之增加。同时控制电路影响着装置的灵活性能，因此不同用途的集成模块不能随意更换控制电路。
集成模板内部的铝丝键合工艺存在很多问题，工艺的寄生电感大，造成元件的过高开关过电压问题，进而形成开关应力。铝丝过细，导致其传热性能不强。同时并联多根铝丝，造成电流分布不均匀，出现局部电流过于集中的问题。
单片集成的应用范围并不广泛，仅在小功率的范围内才有所应用，目前，混合集成重要是以中等级别的功率应用为主。系统集成在构成上是以分立的元件为主，在设计、制造上，过程复杂，成本高，集成的优点并不能很好的体现出来。
五、电力电子集成技术的发展趋势
随着新型半导体材料的发展以及加工工艺的改善，单片集成必然朝着较大功率的范围推广、普及应用。混合集成在集成程度以及技术难度上有一定的发展优势，因此，在未来的电力电子集成技术上，仍旧有一定的市场前景。改善电力电子集成模块的电路技术和磁技术，使得电路的性能得到提高，损耗得到降低。未来的电力电子集成技术一定会朝着将功率元件、电路元件、控制器以及动作开关等有效集成，形成系列完整、智能的电力电子标准模块的方向发展，实现元件内部的高度集成，降低生产成本，同时也能适应自动化的生产需求。
六、结语
电能的利用方式随着电力电子技术的产生和发展而发生了重大的创新。同时电力电子技术的发展也改变了人们对电能的使用观念。但是在实际的电力电子技术发展过程中，存在着电力电子装置在应用范围上受到限制等严重问题。探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势，结合实际的技术水平情况，采取科学合理的集成形式，促进集成技术的实用化和产业化。
参考文献
[1] 李永东，李敏.电力电子系统分析研究[J].电工技术杂志，2010（8）.
【关键词】电力 电子集成 现状 趋势
我们在研发电力电子技术以及生产、维护装置上要投入大量的人力、物力，因此极大的限制了电力电子装置的普及使用，让电能使用技术的进步和发展被约束。根据相关研究表明，电力电子集成技术是制约电力电子技术发展的主要原因。因此深入的研究电力电子集成技术对电力电子技术的普及具有重要的现实意义。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义，然后探讨了集成技术的形式和层次，最后分析了研究的现状以及发展方向，以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。
1 电力电子集成技术的概念和重要意义
1.1 概念
早在几十年前就已经出现电力电子集成概念，1946年，在美国诞生第一台计算机――ENIAC，随着计算机技术的发展和进步，出现了晶体管计算机，由此出现集成电路。集成电路的出现让人类科技获得突飞猛进的发展和进步，出现了早期的单片集成，同时初步形成集成的片内系统（System On Chip―SOC）理念。但是在单片集成上存在显著地问题如导热、电流小等，这些情况致使单片集成的适用范围难以普及。当前，电力电子集成化思想已逐渐明确，以电力电子功率模板为基础对单片集成技术进行革新，形成了更加完善的集成化理念。
1.2 重要意义
电力电子集成技术的提升和电力电子行业的发展息息相关。这对复杂的电力电子集成系统的研发比较有利，会有效的降低设计成本以及设计的人力、物力投入，进一步创新电力电子行业的技术，对电力、能源以及工业生产的自动化产生深远的影响。同时电力电子领域的技术密集产业以及劳动等问题可以被电力电子集成技术的发展和进步过程中很好的解决。
2 集成技术的不同层次和形式
2.1 单片集成
在加工的过程中使用半导体集成电路方法是在同一片硅片上集成制作电力电子电路中的功率器件、驱动、控制和保护电路，其主要思想为SOC单片系统概念。和其他集成方式相比，这种集成方式的集成度最高，比较适合自动化、大批量生产，成本较低，但是制造工艺差别较大，还存在传热、高压隔离等问题。所以单片集成的难度较高，当前使用的范围较小。随着新型半导体材料制造工艺的进步和提升，其会有较大的发展，大功率是未来发展的方向。
2.2 混合集成
所谓的混合集成技术，是一种封闭操作的混合技术，其主要是在一块模版中组合功率器件、保护电路等相关的硅片，进而通过相互独立的工作形式形成一个个独立的工作的单元。该混合集成技术能够把产品加工过程中高压隔离等问题很好的解决，同时具有高密度集成的优点，由于具有体积小、质量轻等特性，在电子集成领域被广泛的运用。但是因为其内部存在电磁兼容的问题，需要进一步提升其可靠性。
2.3 系统集成
机器的有机组装被大量有实体设备的出现而实现，对组合和搭配合理的制定可以形成机器系统。因为电力电子技术在不断变化之中，对系统进行集成的过程中，进行系统集成可以使用电路设备以及和此相关的设备，进一步提升系统的完整性。功能是集成的重点，集成不同的功能能够发挥更大的作用，同时要求的集成技术要求较低。运用这样的方式集成组合系统，和未集成的系统相比，其不仅体积较大而且重量也很大，集成线路所具备的优势无法系统的发挥。
3 主要研究内容及现状
3.1 电力电子集成模块的电路技术和磁技术
集成模块是电力电子集成模块研究的主要内容，作为一种主电路其具有一定的通用性能，其中还具有驱动电路、控制电路等原件，具有较高的技术性。在选择研究目标以及性能提高上具有显著的作用，使用的工程中能耗会被进一步降低，该技术方案可靠性较强。在研究主电路的过程中可以使用直流/交流变换电力开关等器件，保障有效的使用电子集成模块。
3.2 新型电力电子器件
在研究新型电力电子器件的时候，SiC器件和Si器件是研究的主要对象，主要研究改进工艺，我们主要致力于研究怎样有效地降低器件的损耗，保障发热水平，开发模块的散热装置。
3.3 电力电子集成模块的封装技术
混合集成是国内在电力电子集成方面的主要方式，所要要重点的研究电力电子集成模块的封装技术。当前铝丝键合技术是集成上使用的主要技术，不仅更便于使用，而且投入的成本较低；但是也具有一定的缺点：
（1）没有较大的键和点面积、传递热速度较慢；热点比较集中，容易出现芯片局部过热的情况，破坏芯片。
（2）电流不易扩散容易在局部集中，在开关等绝缘处较易出现过电情况。
（3）铝丝之间的电流分布不均匀，出现的电流会集中在局部。
所以在对键和技术进行研究的同时，可能会有很多问题，因此我们主要对多芯片模块技术进行研究。对其进行研究，不仅要借鉴加工以及组装集成电路的方法，同时在安装的时候还需要集中不同的裸片，开展多层的互联工作，保障制作的模块具有完整的功能。
3.4 电力电子集成模块的计算机仿真、辅助设计理论和方法
IPEM具有较高的集成度，同时工艺以及结构相对复杂，其设计的领域以及技术问题比较多如：电路、控制、材料、传热等，必须在计算机仿真以及辅助设计工作，但是现在开发出的软件不能胜任这项工作，要集中电磁场、传热、电路等多种仿真和辅助设计工具有效的结合才能实现目的，这给仿真和辅助设计工具的开发提出的更高的要求。
4 电力电子集成技术的发展趋势
如今，新型半导体材料的改善以及加工工艺的提升，未来单片集成的方向和发展趋势必然为大功率，这有利于适用范围的扩大和推广使用。混合集成的集成程度以及技术上的发展优势比较突出，所以，未来电力电子集成技术而言，市场前景比较大。深入的研究电力电子集成模块的磁技术和电路技术并对其加以改善，有效的提升电路的性能，降低损耗。今后，电力电子集成技术的发展方向为功率原件、电路元件等效应集成上发展。保障高度集成元件内部，让生产成本更低，满足自动化生产的需要。
5 结束语
随着电力电子技术的产生和发展我们利用电能的方式发生了很大的改变。同时人们使用电能的观念也由于电力电子技术的发展而有所改变。但是就电力电子技术的实际发展情况来看，存在的主要问题为电力电子装置的应用范围有限。对集成技术的现状进行研究，分析电力电子集成技术未来的发展趋势，和实际的科学技术有效的集合在一起，采用最优的集成形式，有效的推进实用化、产业化集成技术的发展。
参考文献
[1]D.Boroyevich，J.D.Wyk F.C.Lee，顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述（下）[J].变频器世界，2007（02）.
[2]D.Boroyevich，J.D.Wyk，F.C.Lee，Z.Liang，顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述（上）[J].变频器世界，2007（01）.
[3]钱照明，张军明，谢小高，顾亦磊，吕征宇，吴晓波.电力电子系统集成研究进展与现状[J].电工技术学报，2006（03）.
[4]顾亦磊，汤建新，吕征宇，钱照明.电力电子系统集成技术发展的若干新思路[J].电力电子技术，2005（06）.
[5]王兆安，陈桥梁.集成化是电力电子技术发展的趋势[J].变流技术与电力牵引， 2006（01）.
作者简介
潘元忠（1963-）男，壮族，广西壮族自治区上林县人。大学本科学历。现供职于广西水利电力职业技术学院，主要研究方向为电工基础、电子技术。
[关键词] 电力电子技术 现状 对策
一、引言
我国是一个发展中的国家,目前尚处于前工业化阶段,传统产业仍然是我国国民经济的主力军,因此在近期或在较长一段时期内,传统产业的改造和发展将在很大程度上决定着我国经济的发展。电力、机械、冶金、石油、化工、交通运输是传统产业的重要支柱,这些产业技术水平的高低直接关系到我国工业基础的强弱。特别是,近年来随着经济的稳步发展,巨大的电力缺口与人们对电力的强烈需求之间的矛盾越来越明显。由于我国常规能源资源的有限性和环保的巨大压力,能源建设必须走节电和开发利用可再生能源之路,这就决定了在今后相当长的一段时期内,我国国民经济的发展和巨大的用户市场对电力电子技术具有巨大的、持久的需求,这就意味着我国电力电子和电力传动产业面临着良好的机遇。
今后世界市场的竞争主要表现为高新技术的竞争,谁拥有电力电子这种先进的高新科技产品,谁就掌握竞争的优势。面临我国已加入世贸组织和必须适应国际大循环的形势,我们面临着严峻的挑战,因为总体说来我国当前电力电子技术的水平落后于国际先进水平,远远跟不上我国国民经济发展的需要,特别是还面临着国外产品严重冲击,因此,我们必需清醒地认识到这一挑战并且要勇敢地面对。
二、电力电子的含义和任务
从学科的角度讲,电力电子的主要任务是研究电力电子(功率半导体)器件、变流器拓扑及其控制和电力电子应用系统,实现对电、磁能量的变换、控制、传输和存贮,以达到合理、高效地使用各种形式的电能,为人类提供高质量电、磁能量。电力电子的研究范围与研究内容主要包括:(1)电力电子元、器件及功率集成电路。(2)电力电子变流技术,其研究内容主要包括新型的或适用于电源、节能及电力电子新能源利用、军用和太空等特种应用中的电力电子变流技术;电力电子变流器智能化技术;电力电子系统中的控制和计算机仿真、建模等。(3)电力电子应用技术,其研究内容主要包括超大功率变流器在节能、可再生能源发电、钢铁、冶金、电力、电力牵引、舰船推进中的应用;电力电子系统信息与网络化;电力电子系统故障分析和可靠性;复杂电力电子系统稳定性和适应性等。(4)电力电子系统集成,其研究内容主要包括电力电子模块标准化;单芯片和多芯片系统设计;电力电子集成系统的稳定性、可靠性等。
从工程应用的角度看,无论是电力、机械、矿冶、交通、石油化工、轻纺等传统产业,还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高科技产业,都迫切需要提供高质量的电能,特别是要求节能。而电力电子则是实现将各种能源高效率地变换成高质量电能、节能、环保和提高人民生活质量的重要手段,它已经成为弱电控制与强电运行之间,信息技术与先进制造技术之间,传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的桥梁。电力电子的突出特点是高效、节能、省材,所以电力电子已成为我国国民经济的重要基础技术,是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。因此,无论上述诸多高技术应用领域,还是各种传统产业,乃至照明、家电等量大面广的,与人民日常生活密切相关的应用领域,电力电子产品已无所不在。由于目前我国还没有形成独立自主的、完整的、强大的电力电子的产业体系,因此它已成为制约我国建立独立自主的现代科学、工业和国防体系的瓶颈之一。
三、电力电子技术目前在我国的发展、应用现状和存在的问题
虽然我国电力电子的开发研究已有50年历史,过去我们已经取得了长足的进步,但是与超大规模集成电路的发展一样,该领域科技发展速度太快,加之我国财力和原有基础薄弱的限制,特别是面临国外高科技的冲击等原因,我国电力电子有被“边缘化”的趋势,即各行各业都迫切需要,但是各应用领域均没将其作为研究重点,国内解决不了就依靠进口。应当承认,目前我们与国外先进水平的差距还是很大的。当前存在的主要问题是:目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要基于晶闸管;虽然也能制造一些高技术的电力电子产品和装置,但是它们均是采用国外生产的电力电子器件和组件以组装集成的方式制造的;特别是先进的全控型电力电子器件则全部依赖进口,而许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术和软硬件,国外均是对我国进行控制和封锁的。我们正面临着国际竞争的严峻形势,特别是关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术与国外先进水平的差距更大,迅速改变这一现状是我们面临挑战和义不容辞的任务。
过去,我国国民经济各部门虽然引进了不少国外先进技术,也强调了国产化的问题,尽管它们中的绝大多数几年后都可以达到国产化率70%的要求,可是只要我们仔细分析一下,就不难发现,最终国外公司拒绝转让的技术和重要部件,均是涉及到高技术的电力电子及电力传动产品中的核心技术。各应用领域所涉及到的关键电力电子技术可概括为:大功率变流技术;电力电子及其系统控制技术;大功率逆变器并网技术;大功率全控电力电子器件和电力电子全数字控制技术等。与国外的主要差距和存在的问题是:全控电力电子器件国内不能制造;大功率变流器制造技术水平较低,装置可靠性差;电力电子全数字控制技术水平还处于初级阶段;应用系统控制技术和系统控制软件水平较低;缺乏重大工程经验积累等。高性能大功率变流装置目前几乎全部依靠进口。
四、我国发展电力电子技术的对策
电力电子技术虽然有微电子技术的许多共同特征,如发展变化都非常迅速,渗透力和创新表现十分突出,生命力格外旺盛,处于阳光产业地位,并与其他学科相互融合和发展产生新的机遇,而电力电子技术还有其自身一些独具特色的地方,如高电压、大容量及控制功率范围大,因此技术的创新难度在于必须跨越高电压大功率这一关卡,及其技术的综合难度,如材料工业和制造工艺,而电力电子器件工作的可靠性是其极其重要的一个技术指标。为此电力电子技术的创新是与多种学科相互渗透并对各种工业领域有着极强的渗透性。因此电力电子技术与国家的基础产业关系密切,并与国家发展的各项方针及产业政策相配套的要求在21世纪会显得越来越强烈。电力电子技术又称为能流技术,因此电力电子技术的发展与创新是21世纪可持续发展战略纲领的重要组成部分。在21世纪初加快现代电力电子转化的力度,必将形成一条朝阳的高科技产业链,推动我国工业领域的技术创新。
电力电子技术的创新与电力电子器件制造工艺,已成为世界各国工业自动化控制和机电一体化领域竞争最激烈的阵地,各发达国家均在这一领域注入极大的人力,物力和财力,使之进入高科技行业,就电力电子技术的理论研究而言,目前日本、美国及法国、荷兰、丹麦等西欧国家可以说是齐头并进,在这些国家各种先进的电力电子功率量不断开发完善,促进电力电子技术向着高频化迈进,实现用电设备的高效节能,为真正实现工控设备的小型化,轻量化,智能化奠定了重要的技术基础,也为21世纪电力电子技术的不断拓展创新描绘了广阔的前景。我国开发研制电力电子器件的综合技术能力与国外发达国家相比,仍有较大的差距,要发展和创新我国电力电子技术,并形成产业化规模,就必须走有中国特色的产学创新之路,即牢牢坚持和掌握产、学、研相结合的方法走共同发展之路。从跟踪国外先进技术,逐步走上自主创新,从交叉学科的相互渗透中创新,从器件开发选择及电路结构变换上创新,这对电力技术创新是尤其实用的。也要从器件制造工艺技术引导创新,从新材料科学的应用上创新,以此推动电力电子器制造工艺的技术创新,提高器件的可靠性。由此形成基础积累型的创新之路。并要把技术创新与产品应用及市场推广有机结合,以加快科技创新的自我强化的循环,促进和带动技术创新有着稳定的基础,以使我国电力电子技术及器件制造工艺技术有以长足的发展,并形成一个全新的朝阳产业,转化为巨大的生产力,推动我国工业领域由粗放型经营走向集约型,促进国民经济以高速、高度、可持续发展。
参考文献:
[1]Bimal K Bose. Energy, Environment, and Advances in Power Electronics[J].IEEE Trans on Power Electronics,2000,15(4):688～701
【关键词】电力电子技术 技术应用 技术系统 发展研究
1 引言
随着我国社会主义现代化的飞速发展，国内各行各业均得到了极大的进步。政治、经济、文化、社会、法律等诸多环境的完善，给当代国内新技术的研发与使用提供了良好的氛围与平台。电力电子技术作为当代众多新型技术之一，其已然对当代我国国民经济建设与发展产生了重要的影响，并成为了支撑众多领域及其技术发展的核心基础之一。在十上提出了经济新常态的概念，指出了国内粗放经济发展模式产生的诟病与弊端。诚然，随着国内经济发展速度与水平的不断提升，逐渐开始以经济为中心开展国内建设，严重忽略了对能源与资源的保护，从而使国内的生活居住环境不断变差。这些问题也同样存在于世界上的各个发展中国家。新能源的生产、新技术的发现作为保护生态资源、提升劳动力水平的重要途径，其已经成为了解决世界各国难题的关键所在。电力电子技术作为新技术之一，其能够应用于电力科技领域的重要影响力，逐渐使对电力电子技术的应用研究成为了时下热门的课题。在本文中作者将从三个角度（热电电气节能、新能源的发电、智能电网技术）来对国内电力电子应用系统的发展现状给予研究，以此提升对新技术的推广与应用。
2 国内电力电子技术应用系统发展现状研究
2.1 热电电气节能领域的发展
电力电子技术在热电电气节能领域已经产生了深入的影响，其中以变频调速系统的发明与使用最具有代表性。该设备通过采用由电力电子技术支撑研发的变频器，并将其作为众多机械设备中电机装置的驱动电源，从而实现了对现有供给机械设备运作电力动力的节能。搭载电力电子技术的变频器已经被广为使用在空调、洗衣机等家用领域中，并且由于该项技术较为成熟，使设备整机更新换代的频率与时间通常为十年。这些优质的特性与特点，使国内电力电子变频器拥有了十分广阔的市场与用户人群。根据不完全统计，当前在使用低压电机系统的机械设备中，其中采用了电力电子变频技术的设备占比为百分之三十左右，高压电机系统的机械设备中，其中采用了电力电子变频技术的设备占比为百分之二十左右。尽管电力电子变频装置在各领域中的使用已经较为成熟，但是其整体运作的稳定性、新机使用的成本、现场安装操作的复杂程度等依旧需要不断的进行深入研究。根据对该领域的研究，作者认为未来国际电子电力变频器的发展将更加集中于专用型。通过更多专用化的设计将可不断优化变频器的功能与特点，从而使变频器与设备之间更加匹配，从而达到增强稳定性、复杂性的目的，并间接降低设备的整体成本。
2.2 新能源发电领域的发展
国内经济的粗放快速发展，使中国又一次进入了经济新常态时期。面对人与自然、人与社会的关系，众多又经济发展过速带来的问题成为了时下热门的研究课题。新能源作为替代传统能源、实现绿色经济的重要支撑，其在当前国内自然环境逐渐遭到破坏、石油天然气等传统能源逐渐枯竭的今天，成为了亟待解决的重中之重，并成为了世界各国的日常关注焦c。在新能源发电领域，电力电子技术得到了广泛的应用。对于一个较为典型的太阳能光伏发电系统，其内部通常会包含多个电力与电子变化的环境，例如：DC至AC的逆变；DC至DC的直流交换；AC至DC的整流交换等。可以发现，该太阳能光伏发电系统除了与光伏阵列之间不存在较为密切的联系，其他部分的组成与使用均和电力电子技术之间有着密切的联系。对于一套较为典型的采用双馈式的风力发电系统而言，其内部通常包括有发电机侧变换器装置、网侧变换器装置以及变桨控制器装置等，这些装置与组件均涵盖有电力与电子之间的变换过程。通过这些举例可以发现，新能源发电与电力电子技术间具有着深入的联系。
2.3 智能电网技术领域的发展
智能电网中的电力电子应用系统包括以SVC为代表的柔流输电技术、以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术、以智能开关为代表的同步开断技术，以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。这些技术的开发与使用均是以电力电子技术为依托。智能电网技术是近年来电力领域较为热门的概念之一。根据行业当中对该概念的理解，可以将其总结为一种兼具电力电子技术、新能源发电技术、传感传导技术、通信链接技术等的组合型技术。其中对于电力电子技术而言，其是智能电网技术的核心组成，其为保障新型能源的储备、电力输送的灵活、信息的传导与控制等功能性特点提供了巨大支撑，并且还给利用再生能源进行电力的生产、保障整个电力系统的供需调配及安全运行带来巨大帮助。我国自二零零八年保持与世界同步，提出了国家智能电网发展计划，并扩展了智能电网电力生产的领域，积极推动热电、太阳能发电、风能发电、地热能发电等电力的共同使用，将统一现有各电能的入网、调配、供给等能源管理模式作为重要发展目的，为提升国家电网的运作效率、能源利用率带来巨大帮助。
3 结论
通过上文的研究，可以发现，电力电子技术作为当代新技术之一，其已然开始对国内众多行业及领域产生深入的影响。特别是对于新能源的研制与开发、能源的节能与保护领域具有着巨大的影响力。在本文中作者首先对我国能源使用及发展状况开展了宏观环境分析与研究，在此基础上从三个角度对电力电子技术应用系统在国内的发展进行了研究。利用本文的研究，作者谨此希望能够不断推动国内电力电子技术的发展与应用，以此来实现对国内资源与环境的保护，并逐步促进国内各行各业发展模式的改进，为国内社会主义和谐社会的建设做出自身贡献。
参考文献
随着社会经济的不断发展以及社会生产力的不断进步，能源消耗以及环境污染等问题已经成为现代社会发展的重要关注热点之一了，能源资源的节约利用，环境的可持续发展也成为人们对社会发展的新要求。因此，在实际的生活生产中必须运用新的技术对相关资源进行节约利用以此来达到保护环境的效果。电力电子技术作为一种新技术，新方式，其在具体的生产中发挥着重要的作用，当然，其自身的特点也决定了它发展速度越来越快，越来越受到关注。但是，电力电子技术在目前来看其发展仍旧存在一定的不足，需要采取相应的措施来促使其更好更快的发展，以发挥更大的效益。
1电力电子技术简要介绍
电力电子技术作为一门新兴的电子技术主要应用于电力领域，其具体的原理就是使用电力电子器件对相关电能进行变换和控制的技术。它可以对过高或者过低的电能进行合理的调节。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，它主要区别于以信息处理为主的信息电子技术，电力电子技术主要是用于电力的变换这一领域。在目前来讲，电力电子技术已经有了很长的发展过程了，其在这一过程中也在不断的完善，现在已经有很多学科对相关的电力电子科技进行相应的研究，并且使它投入到许多生产生活领域。比如说我们家庭生活中就有很多地方运用到电力电子技术。因此，电力电子技术作为电力领域的重要技术，其在实际过程中发挥着不可替代的作用。
2电力电子技术的相关优点
1）对电能的使用进行优化作用。
在实际的生活中可以通过对电力电子技术的应用使得其对电能进行相应的处理，通过这一处理过程可以使得电能达到最大化的节约利用，实现电能的最佳化。所以说，在节能方面，电力电子技术能够发挥重要的作用。例如，在相关调查中就可以看出，在现实的相关电力电子技术电器使用过程中，潜在的电力节能量相当于九十年电量的0.16倍。因此，电力电子技术在电力领域内的发挥的作用是非常巨大的，其对电力节能的贡献也是非常突出的。应该在实际的生产生活中积极推广相关应用项目。
2）能够改造传统产业发展新兴产业。
根据相关调查以及预测显示，在今后的电力使用过程中将会有越来越多的电能需要经过电力电子技术的处理后投入使用。在相关的生产生活领域也将会有越来越多与电力电子技术相关的产品出现。除此之外，电力电子技术作为一项使用弱电控制强电的媒体，它连接着机电设备以及计算机，这就为传统产业的转变创造了新的条件，也为新兴产业的发展提供了便利的可能。
3）提高设备工作效率，优化设备功能
电力电子技术是一项不断优化的电子技术，它自身的高频技术以及变频技术的不断发展将会使得传统的机电设备突破工频传统，不断向更高频化方向发展。也将使得传统的机电设备在外观，体积上有很大的改善，比如说体积可能缩小好多倍，但是功率不会降低。另外，电力电子技术的发展也将会提高机电设备的工作效率，加强设备的响应速度，实现更加全新的功能以及用途。
4）优化处理方式变革新技术
电力电子技术的不断发展，尤其是其智能化的发展将会使得原有的信息处理与功率处理合二为一，使得微电子技术与原有的电力电子技术更加有效的结合。这样一来，传统的电子技术就会发生变革性的转变，对社会生产力的发展就会有进一步的更加突出的贡献。
3 电力电子技术应用系统的发展现状
1）应用范围有限，普及率不高
虽然在现实中，电力电子技术已经得到很快的发展，并且也得到了相应程度上的推广，但是仍旧存在着一定的不足。比如说，电力电子技术应用领域主要还是集中于电力领域，没有有效的向其他相关领域扩散推广，除此之外，电力电子技术没有得到大范围的普及以及应用，使得其自身的优势难以得到很好的发挥。综合来讲，目前的电力电子技术的普及度不高，应用范围不广，从而就限制了其作用的发挥。
2）电力电子技术应用系统不健全，没有形成一个完整的综合应用体系
电力电子技术的应用以及推广离不开其他综合因素的辅助。换句话来讲，电力电子技术只有形成一个综合的应用体系才能更好地应用于实际的生活生产领域，发挥其自身的优势作用。目前，电力电子技术在实际应用中仍旧比较单一，技术层面不够完善，而且自身的一些技术还有待进一步的创新发展，这就很大程度上影响电力电子技术应用体系的形成，影响其综合的应用。技术的不完善，系统的不健全等综合方面不足使得电力电子技术很难被推广应用。
3）发展速度迅速，但有待进一步完善
从电力电子技术产生到现今，其发展速度是相当迅速。短短的几十年，其已经被应用到许多领域，其具体的相关技术也得到了不断的发展以及创新。可以说，在其发展的这个阶段，它为社会生产力，国民经济的发展提供了重要的动力支持。但是，在目前来说，电力电子技术在相关领域的具体技术不完善，有关技术相对落后不能够适应生产力的发展，这就使得电力电子技术需要进一步的不断创新、完善。
4 综合发展电力电子技术应用系统的措施
1）加大推广力度，提高普及率
目前，电力电子技术的发展速度非常迅速，但是其普及率却是非常有限的，除此之外，相关部门以及机构对电力电子技术的推广力度也是有限的。针对这类情况，就必须采取相应措施对电力电子技术进行推广，使其能够在很多方面的得到应用。尤其是在广大的电力领域，综合运用电力电子技术设备，对电能的使用进行控制和变换，使得电能能够得到最大化的利用效率，发挥最大化的效益。另外，在其他生活领域也应该普及现有的电力电子技术，使其在生活领域也能发挥应有的作用。
2）健全电力电子技术应用系统，形成完整的综合应用体系
针对电力电子技术应用体系不完备等现状，必须要采取措施进行调整和完善。电力电子技术的应用只有结合其他综合应用程序才能发挥更大的效益，尤其是在电力领域，把电力电子技术加入到其他应用过程中，使得电力电能能够得到节约利用。电力电子技术不是单一就能够发挥效益的，其还受其他综合因素的影响制约，所以，采取相应的措施使得电力电子技术应用系统得到健全，形成一个完整的体系，只有这样，在电力领域才能更加彰显优势，发挥效益。
3）创新技术，完善相关设备
生产生活的发展以及进步离不开相关技术的创新。当然，在电力领域更是如此。当前电力电子技术的发展仍存在一定的不足，有些领域技术相对落后，不能够适应生产力的发展要求，因此，必须加快相关技术的创新，加快电力电子技术的发展速度，使其能够适应生产力的要求，为生产力的发展创造更多的效益。
