業(yè)務範圍
BUSINESS SCOPE
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電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)是一(yī)門(mén)新興的應用于電(diàn)力領域的電(diàn)子技(jì)術(shù)，就(jiù)是使用電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電(diàn)能(néng)進行變換和控制的技(jì)術(shù)。電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)所變換的“電(diàn)力”功率可大到(dào)數百MW甚至GW，也可以小(xiǎo)到(dào)數W甚至1W以下(xià)，和以信息處理為(wèi)主的信息電(diàn)子技(jì)術(shù)不同，電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)主要用于電(diàn)力變換。
電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)分為(wèi)電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)制造技(jì)術(shù)和變流技(jì)術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相(xiàng)等）兩個(gè)分支。 現已成為(wèi)現代電(diàn)氣工(gōng)程與自(zì)動化專業(yè)不可缺少的一(yī)門(mén)專業(yè)基礎課，在培養該專業(yè)人才中占有重要地位。 電(diàn)力電(diàn)子學（Power Electronics）這一(yī)名稱是在上(shàng)世紀60年(nián)代出現的。1974年(nián)，美國(guó)的W.Newell用一(yī)個(gè)倒三角形（如圖1所示）對電(diàn)力電(diàn)子學進行了描述，認為(wèi)它是由電(diàn)力學、電(diàn)子學和控制理論三個(gè)學科交叉而形成的。這一(yī)觀點被全世界普遍接受。“電(diàn)力電(diàn)子學”和“電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)”是分别從(cóng)學術(shù)和工(gōng)程技(jì)術(shù)2個(gè)不同的角度來稱呼的。 一(yī)般認為(wèi)，電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的誕生(shēng)是以1957年(nián)美國(guó)通(tōng)用電(diàn)氣公司研制出的第一(yī)個(gè)晶閘管為(wèi)标志(zhì)的，電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的概念和基礎就(jiù)是由于晶閘管和晶閘管變流技(jì)術(shù)的發展而确立的。此前就(jiù)已經有用于電(diàn)力變換的電(diàn)子技(jì)術(shù)，所以晶閘管出現前的時期可稱為(wèi)電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的史前或黎明時期。70年(nián)代後期以門(mén)極可關斷晶閘管（GTO），電(diàn)力雙極型晶體管（BJT），電(diàn)力場效應管（Power-MOSFET）為(wèi)代表的全控型器(qì)件(jiàn)全速發展（全控型器(qì)件(jiàn)的特點是通(tōng)過對門(mén)極既栅極或基極的控制既可以使其開(kāi)通(tōng)又(yòu)可以使其關斷）。使電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的面貌煥然一(yī)新進入了新的發展階段。80年(nián)代後期，以絕緣栅極雙極型晶體管（IGBT可看(kàn)作MOSFET和BJT的複合）為(wèi)代表的複合型器(qì)件(jiàn)集驅動功率小(xiǎo)，開(kāi)關速度快，通(tōng)态壓降小(xiǎo)，載流能(néng)力大于一(yī)身，性能(néng)優越使之成為(wèi)現代電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的主導器(qì)件(jiàn)。為(wèi)了使電(diàn)力電(diàn)子裝置的結構緊湊，體積減小(xiǎo)，常常把若幹個(gè)電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)及必要的輔助器(qì)件(jiàn)做成模塊的形式，後來又(yòu)把驅動，控制，保護電(diàn)路(lù)和功率器(qì)件(jiàn)集成在一(yī)起，構成功率集成電(diàn)路(lù)（PIC）。目前PIC的功率都還(hái)較小(xiǎo)但這代表了電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)發展的一(yī)個(gè)重要方向。 利用電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)實現工(gōng)業(yè)規模電(diàn)能(néng)變換的技(jì)術(shù)，有時也稱為(wèi)功率電(diàn)子技(jì)術(shù)。一(yī)般情況下(xià)，它是将一(yī)種形式的工(gōng)業(yè)電(diàn)能(néng)轉換成另一(yī)種形式的工(gōng)業(yè)電(diàn)能(néng)。例如，将交流電(diàn)能(néng)變換成直流電(diàn)能(néng)或将直流電(diàn)能(néng)變換成交流電(diàn)能(néng)；将工(gōng)頻電(diàn)源變換為(wèi)設備所需頻率的電(diàn)源；在正常交流電(diàn)源中斷時，用逆變器(qì)（見(jiàn)電(diàn)力變流器(qì)）将蓄電(diàn)池的直流電(diàn)能(néng)變換成工(gōng)頻交流電(diàn)能(néng)。應用電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)還(hái)能(néng)實現非電(diàn)能(néng)與電(diàn)能(néng)之間的轉換。例如，利用太陽電(diàn)池将太陽輻射能(néng)轉換成電(diàn)能(néng)。與電(diàn)子技(jì)術(shù)不同，電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)變換的電(diàn)能(néng)是作為(wèi)能(néng)源而不是作為(wèi)信息傳感的載體。因此人們關注的是所能(néng)轉換的電(diàn)功率。 電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)是建立在電(diàn)子學、電(diàn)工(gōng)原理和自(zì)動控制三大學科上(shàng)的新興學科。因它本身是大功率的電(diàn)技(jì)術(shù)，又(yòu)大多(duō)是為(wèi)應用強電(diàn)的工(gōng)業(yè)服務的，故常将它歸屬于電(diàn)工(gōng)類。電(diàn)力電(diàn)子技(jì)術(shù)的内容主要包括電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)、電(diàn)力電(diàn)子電(diàn)路(lù)和電(diàn)力電(diàn)子裝置及其系統。電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)以半導體為(wèi)基本材料，最常用的材料為(wèi)單晶矽；它的理論基礎為(wèi)半導體物(wù)理學；它的工(gōng)藝技(jì)術(shù)為(wèi)半導體器(qì)件(jiàn)工(gōng)藝。近代新型電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件(jiàn)中大量應用了微電(diàn)子學的技(jì)術(shù)。電(diàn)力電(diàn)子電(diàn)路(lù)吸收了電(diàn)子學的理論基礎，根據器(qì)件(jiàn)的特點和電(diàn)能(néng)轉換的要求，又(yòu)開(kāi)發出許多(duō)電(diàn)能(néng)轉換電(diàn)路(lù)。這些電(diàn)路(lù)中還(hái)包括各種控制、觸發、保護、顯示、信息處理、繼電(diàn)接觸等二次回路(lù)及外圍電(diàn)路(lù)。利用這些電(diàn)路(lù)，根據應用對象的不同，組成了各種用途的整機(jī)，稱為(wèi)電(diàn)力電(diàn)子裝置。這些裝置常與負載、配套設備等組成一(yī)個(gè)系統。電(diàn)子學、電(diàn)工(gōng)學、自(zì)動控制、信号檢測處理等技(jì)術(shù)常在這些裝置及其系統中大量應用。 |
