1.4電力電子技術(shù)展望

電力電子技術(shù)是由電力、電子和控制三門學(xué)科交叉而形成的。就其內(nèi)容而言，包含器件、電路與控制三個(gè)方面。電力電子技術(shù)的發(fā)展總是以器件的開發(fā)和性能的改善為先導(dǎo)，對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用。因此，在這里，先從電力電子器件談起。

1.電力電子器件

電力電子器件發(fā)展迅猛，推動(dòng)電力電子技術(shù)從傳統(tǒng)電力電子技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子技術(shù)階段，目前仍處在一個(gè)所謂“動(dòng)態(tài)變革”之中。現(xiàn)在電力電子器件的發(fā)展趨勢(shì)有三個(gè)方面：

（1）向?qū)嵱没娜匦推骷诖蠊β省⒁昨?qū)動(dòng)、高頻率和高電流密度方向繼續(xù)發(fā)展。

（2）器件的模塊化、集成化和智能化。在一個(gè)芯片上集成一個(gè)系統(tǒng)，包括器件驅(qū)動(dòng)電路，傳感器和自診斷、檢測(cè)、保護(hù)和控制電路，推動(dòng)電力電子技術(shù)躍入功率集成電力電子技術(shù)新階段。

（3）器件材料的更新。當(dāng)今電力電子器件都以硅作為基礎(chǔ)材料，其壟斷地位目前仍在維持。但某些新型材料如碳化硅、金剛石等的采用，已預(yù)示著新一代器件將出現(xiàn)。新器件類似于MOSFET，有高得多的功率和開關(guān)頻率，低導(dǎo)通壓降，耐高溫等優(yōu)良性能。其中最令人矚目的材料是金剛石。有關(guān)資料說(shuō)明，與硅器件相比，金剛石P-MOSFET器件的功率可提高10個(gè)數(shù)量級(jí)，頻率提高50倍，導(dǎo)通壓降降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，最高結(jié)溫可達(dá)600℃。

2. 變換電路

變換電路離不開四大基本變換，在電力電子裝置中，可以是單一變換，也可以是包含兩種以上的變換。傳統(tǒng)電力電子技術(shù)所用的相控電路適用于晶閘管，現(xiàn)代電力電子技術(shù)所用的PWM電路、軟PWM電路適用于各種全控型器件和功率集成電路PIC、智能功率模塊IPM。

3. 控制技術(shù)

微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)的結(jié)合。信息電子技術(shù)已經(jīng)融入電力電子技術(shù)領(lǐng)域形成一個(gè)整體，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已在電力電子技術(shù)中生根、開花、結(jié)果。現(xiàn)在電力電子裝置的控制不僅依賴硬件電路，而且可以利用軟件編程，既方便又靈活，使各種新穎、復(fù)雜的控制策略和方案得以實(shí)現(xiàn)。新的控制理論及基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯數(shù)字的智能控制技術(shù)，都在變換電路的控制中得到應(yīng)用。

電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，而且越來(lái)越廣。相關(guān)行家認(rèn)為電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的直流電源、恒頻交流電源和變頻交流電源。因此也可以說(shuō)，電力電子技術(shù)研究的就是電源技術(shù)。這種提法在20世紀(jì)以前無(wú)可非議，因?yàn)殡娏﹄娮友b置不管用在哪里，都是一臺(tái)電能變換裝置——電源。然而跨入21世紀(jì)后，電力電子技術(shù)不僅在電源技術(shù)方面繼續(xù)為人類創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還將在電力系統(tǒng)中作為電力電子補(bǔ)償控制器，控制電能的傳送流動(dòng)方向，向電網(wǎng)輸出所要求的補(bǔ)償電壓或電流，或改變并聯(lián)接入、串聯(lián)接入交流電網(wǎng)的等效阻抗，從而改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。這類應(yīng)用涉及高壓、大功率開關(guān)電路和十分復(fù)雜的控制技術(shù)，它將在今后幾十年導(dǎo)致電力系統(tǒng)革命性變革，并推動(dòng)電力電子技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。