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關鍵詞：電力電子技術；電源技術；電力電子產業
電力電子技術，就是運用電力半導體器件以及電子技術對電氣設備的電功率進行控制的一種技術。它把電力半導體器件、電子技術、自動控制技術與電力變換技術等多種技術相結合，是一門交叉學科。經過幾代人孜孜不倦的努力，我國的電力電子產業發展的比較快速。自從第一個可控硅的出現，電力電子器件及其應用技術的發展已經持續了將近50年。電力電子器件的發展歷經了不控器件和半控器件，電流、電壓全控器件和功率集成電路等幾個時期，器件的體積在不斷地減小，而且，功率損耗較大的開關時間也大大降低，工作頻率大幅度的增加，而且在電力電子技術上的新突破變為實際應用的時間也縮短。它涉足領域廣泛，在電力、機械、通訊、交通等領域發揮著重要作用，是如今高新技術不可或缺的一部分。
1電力電子器件的發展
由于電力電子器件不斷發展，電力電子技術也取得了較大進步。電力電子技術的發展可分為以下幾個階段，第一階段為1950～1960年，在這一階段，半導體器件中重要的技術得到了完善；第二個階段從1970到1980年底，關鍵的電力電子器件包括場效應晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、可關斷晶閘管的發展，使功率變換的要求得以實現；第三個階段是從1990年始一直到現在，電力電子技術已經基本成熟，電壓全控型的電力電子器件與智能型集成功率模塊技術實現了飛躍式的發展。到目前為止，電力電子器件的水平基本上穩定在109～1010W／Hz的水平。為了超越器件的極限，可以向兩個方向發展：一是更換更新的器件構造，二是應用寬能帶間隙的半導體器件，如SiC器件和GaN器件。
2對電力電子產業現狀的分析
毋庸置疑的是，電力電子的應用技術對我國國民經濟的發展起著很大的促進作用。為了大力發展電力電子技術，政府將電力電子技術列入國家“九五”科技發展規劃和國家關鍵新技術發展計劃。盡管電力電子產業得到了較快發展，但同時也面臨著一些挑戰，研究與調查表明當前我國電力電子產業發展的同時存在著有利因素與不利因素。2．1有利因素。我國電力電子技術的發展在如下方面取得很大的成功：由于Si材料的發展與運用，技術的不斷成熟等，大功率相控晶閘管與大功率快速晶閘管在部分地區已經有較大地發展，市場份額在逐步加大；功耗很低的中功率可控硅在國外市場所占份額較大；電力電子的集成化與數字化技術得到較大的發展；在東南部地區，成本較低的中低功率模塊，價格相對低廉的普通二極管與晶閘管芯片在國內市場比重較大，因此可以不用進口，節約了成本。2．2不利因素。我國的工業化進程還處于一個不發達階段，在工業化進程中依然要面對一系列問題。在電力電子領域內主要面臨以下問題：科技發展的基礎相對于其他發達國家較為薄弱，再加上這個領域發展速度太快，我國在這個領域的發展滯后于國際步伐；我國生產的大部分電力電子器件仍然局限于可控硅，很多研發出來的高科技產品依然依賴于國外產品的組裝集成；產品研發的效率還不是太高，新能源技術還不成熟。
3電力電子產業發展的目標以及建議
為了應對國內外市場緊迫的競爭形勢，盡快改變我國電力電子技術的落后現狀，應盡快采取有力的措施。我國政府可以采取以下的發展戰略：（1）朝著大容量、智能化的方向發展電力電子器件，尤其注重發展中小功率半導體器件的高功率化、模塊化、數字化、快速化，發展創新型科技。（2）著力提高電子產品的效率與電能，盡量消除或者降低電力公害，減少電磁干擾。因此研究的重點內容就是更好地提高電能變換效率，讓待機損耗降到最低。（3）運用新型半導體材料制造新型功率器件，加強對新一代碳化硅、砷化鎵功率器件的開發。（4）大力發展智能化的電路集成系統產品，把這個復雜系統模塊化，從而可以達到標準化、生產自動化、批量化生產，降低成本。
4結論
電力電子技術的發展，為逐漸改造傳統產業和開拓新的產業奠定了一定的基礎，而且在科技發展中所起的作用越來越關鍵，在如今的高新技術中扮演著不可缺少的角色?？偠灾?，電力電子產業在未來的應用前景越來越廣闊，必然會成為21世紀電子產業的一個重要的組成部分。
作者:姜雪菲 任寶森 單位:青島大學
參考文獻：
［1］王兆安，楊旭．王曉寶．電力電子集成技術的現狀及發展方向［J］．電力電子技術，2003，37（5）：90－94．
【關鍵詞】電力電子;系統;集成;標準芯片
電力電子技術被廣泛應用在各行各業，尤其是建筑工業中，電力電子技術設備使用率較高。電力電子技術的應用不僅提高了這些應用行業的技術性、安全性以及工程成本管理質量，還極大的增加了人們對電力電子技術的信任。電力電子技術的應用不僅能夠降低工程對人力的使用，在降低人員雇傭成本的同時降低了事故發生的概率，尤其是一些危險性較高的行業如煤礦開采。電力電子技術的應用是時展、人們需求日益提高、企業發展的要求，因此，對電力電子集成技術畸形研究和探索是極其有必要的。
1、標準芯片的集成分析
電力電子集成技術的運用極大的促進了電力電子模板的設計和建成。電力電子模板設計不同于其他模板設計，其設計工作難度更大、對技術性要求更高，當然其成品模板的技術性優勢也更高，具有較高的通用性且無論是接口還是系統都具有標準化水平，能夠實現對電壓、功率以及數據的良好傳輸。此外，電力電子模板的接口較為標準，能夠將整個電力電子系統間的各個設備有效的連接，從而實現整個電力電子系統的集成化效果，便于整個電力電子系統滿足用戶的需求，提高系統的工作效率。
2、對變流器拓撲選擇的相關標準分析
變流器是電源產品的核心，在大多數的通信和移動設備中使用的都是直流電，照明設備大多采用的是交流電，然而，現在在電燈等照明的器件中會放入很多強度比較大的氣體，在變流器應用的環節中，由于LED 技術的高速發展，照明電源中的直流電會被分流。
為此，要分析在通信和移動技術中所使用的直流電，分析這些設備中使用的變流器的特點，然后制定拓撲的相關指標，對傳統的變流器拓撲和現代化的變流器拓撲進行比較和評估，分析出變流器拓撲選擇的標準主要有以下幾個：
2.1 輸入電壓的差異
如果輸入的電壓過高，就可以采用零電壓的形式，如果輸入的電壓過低，就必須使用同步整流，將電壓提高到標準的范圍內，現在，如果電壓低于12V 時就必須進行同步整流。
2.2 功率等級的差別
如果功率的等級大，在拓撲的時候就需要運用大量的開關，如果功率的等級小，只需要幾個開關就可以進行拓撲，在一般情況下，如果功率大于1 千瓦時，就要用4 個以上的開關，如果功率小于1 千瓦，運用兩個開關即可。電源數量與拓撲指標的關系分析見下表。
3、中功率變流器拓撲的選擇
全橋的拓撲方法在中功率的條件下應用比較多，能夠提供標準化的模塊，在對全橋拓撲形式進行選擇的時候，處除了進行初步的選擇之外，還要進行拓撲適應特征的實驗，對轉化的效率進行分析，分析拓撲過程中產生的耗損，分析器件的應力是否合適，分析拓撲在串聯和并聯的效果是否是好的，從而判斷集成性效果。從開關的方式來分析，全橋開關能夠使用傳統的OWM 開關和移向全橋開關，從拓撲的原理來分析，能夠將其設置成諧振型的拓撲和OMW 型的拓撲。為了使拓撲的效果更好，應該將電壓設置成400V，然后輸入，在拓撲指標的基礎上，對全橋拓撲的效果進行對比分析，從而得出結論。
4、變流器的對抗特點分析
電力電子集成系統的設計能夠實現電力電子系統模板設計的快速化、高效化以及其質量保證。電力電子模板的設計關乎用戶對電力電子系統性能是否滿意、系統穩定性是否合格，而且，電力電子模板設計工作中會出現諸多問題，例如電力電子模板兼容性以及串并聯的使用等。尤其要注意對合并模板過程中開關波紋大小的調整，保證其數值穩定在安全范圍內。此外，由于模板中設計的過濾裝置會使得整個電力電子系統電壓錯亂，極易出現設備燒毀事故，而究其原因，主要是因為過濾裝置安裝后導致整個電力電子系統的大小信號不穩定，從而導致設備對電壓的失控。鑒于電力電子系統大小信號穩定性的重要作用，必須在設備運行期間加強對信號穩定性的關注度，否則將導致電力電子集成系統的整體和局部故障，甚至造成整個系統的毀壞。
5、輸入阻抗的改進措施
變流器是整個電力電子集成系統中的重要設備，它保證來了電力電子系統對電流的變壓處理，但是，該設備的應用也極大的降低了電力電子系統的穩定性和安全性，例如系統電壓失控、電流變壓處理故障等等。面對這些問題，此時最好的解決措施就是對電壓環的環路線路進行調整，對環路中的相位裕度調整至90度左右，此時會出現電流量以及電流阻抗量數值變化的情況，這是要對電流環的穿越頻率進行提高并對過濾裝置的波紋進行設置，此時就能緩解電流環周邊組抗力降低的問題了。
另外，變流器因為電壓變化以及連鑄機設備的運轉影響也會出現阻抗力降低的問題，此問題最突出表現在電壓環穿越頻率和阻抗力的降低。面對這一問題，為了避免阻抗力的下降常見的解決措施為提高電壓穿環附近的帶寬數值，并將其相位裕度數值限定在60度左右。此外，極大影響阻抗力數值變化的設備運轉環境還有運用峰值的模式對變流器進行拓撲，這將導致阻抗力數值的驟然下降。阻抗數值是不能隨意變化的，否則將造成系統的損壞。面對這類問題，普遍采取的措施為采取合適的拓撲方式并限定相位裕度的數值，調整電力電子系統運轉的荷載條件，降低系統輸出和輸入的功率數值差異。電壓環中阻抗力的驟降對整個電力電子系統的穩定性將造成極大的影響，因此，必須重視這一問題的解決，不斷總結和記錄，對新出現影響阻抗力數值問題的原因進行探究和分析。
6、阻抗的輸出措施
阻抗力數值大小和穩定性關系到整個電力電子系統的安全性和運轉的有效性，因此，必須重視對整個電力電子系統阻抗力數值的調整，尤其是其輸入和輸出數值，更需要注意調整。在對阻抗力輸出數值進行調整時，要降低其數值，避免數值過大，而相應的阻抗力輸入數值要調整到一定數值，利用一或者二階段系統的輸出條件，對阻抗力進行調整，這樣能夠避免阻抗力數值的驟然下降。此外，還要控制好阻抗和諧振的頻率，無論是一階還是二階輸出系統，都要重視對頻率的調整和把握。
7、結語
總而言之，電力電子技術在建筑工業等行業中的應用已取得顯著的成效，極大的提高了其工作效率、質量以及安全性，電力電子技術在諸多行業和工程中被廣泛的肯定。而隨著計算機網絡技術的發展，其技術應用率更是被提高到更高的階段。因此，必須重視對電力電子集成技術的研究，從這方面來提高電力電子技術和系統的質量水平。電力電子集成技術發展的根本就是不斷的利用計算機網絡等新興技術來對工程施工的科技含量進行提高，這些技術是實現電力電子技術系統被更廣泛的使用的根本。
參考文獻：
[1] 錢照明， 張軍明， 謝小高， 顧亦磊， 呂征宇， 吳曉波. 電力電子系統集成研究進展與現狀[J]. 電工技術學報，2012，03：1-14.
【關鍵詞】電力電子集成技術；集成技術的分類；分析現狀；探討發展趨勢
電力電子技術在研發，以及裝置的生產和維護上需要大量的人力資源和物力資源的投入，導致電力電子裝置的使用范圍受到嚴重的限制，最終阻礙了電能在使用技術方面的發展和進步。同時根據國際電力電子學界的分析研究發現，電力電子技術的發展主要受到電力電子集成技術的制約。因此解決電力電子集成技術對于擴展電力電子技術使用范圍有著至關重要的意義。概括電力電子集成技術的不同層次和形式，探討集成技術的發展現狀，研究分析電力電子集成技術的發展趨勢。實現電力電子裝置在設計和生產上的成本最小化，可靠性最大化的目的，達到電力電子模板將功率器件、電路元件以及控制器、動作開關等部件有機的集成起來，形成標準化的生產模板。促進電能的高效、科學、合理的開發和利用，為國民經濟的穩定發展提供保障條件。
一、電力電子集成技術的概念
（一）概念。電力電子集成概念的出現已經有幾十年的時間，世界上第一臺計算機ENIAC在1946年誕生于美國的賓夕法尼亞大學，隨著這類計算機的發展，晶體管計算機問世并不斷發展起來，出現了集成電路。集成電路的發展和進步促進了人類科技的迅猛發展。同時出現了早期的單片集成，并且進一步證實了在同一塊硅片上將主電路、驅動、保護電路以及控制電路等元件集成的片內系統（System On Chip—SOC）理念。但是單片集成存在高壓隔離、傳熱、以及小電流電路元件制造工藝上的差距明顯等問題。造成單片集成只能在小功率的范圍內應用。隨著電力電子集成化的明確，現在市場上廣泛使用的電力電子功率模板在革新單片集成技術的基礎上，對集成化的理念更為完善和創新。
（二）電力電子集成技術的研究機構。以美國電力電子研究中心（Center forPower Electronic System-CPES）為核心機構，德國賽米控公司，瑞士ABB公司以及西班牙國家微電子研究中心等權威性的電力電子集成技術的研究機構。
二、電力電子集成技術的分類
電力電子集成技術可分為三種不同的形式和層次。第一種是單片集成，是片內系統（System On Chip—SOC）理念的具體表現，在同一塊硅片上設計將主電路、驅動、保護電路以及控制電路等元件集成起來。具有降低成本、減少體重的優勢，但是其存在的高壓隔熱以及傳熱等問題突出。第二種是混合集成，利用封裝技術，在同一個模塊中將包括功率器件、驅動以及保護電路、控制電路的數塊硅片封裝，形成功能相較完整、獨立的元件，更好的解決了不同工藝要求的高壓隔熱等問題。第三種是系統集成，這種集成方式在工程技術行業的應用最為普遍。
三、電力電子集成技術的重要意義
電力電子集成技術的改進關系著整個電力電子行業的發展。有利于實現復雜的電力電子應用系統研發，設計成本以及設計的人力物力成本的降低，促進電力電子行業的技術革命創新，影響著電力、能源以及工業生產過程的自動化。同時電力電子集成技術的發展和進步有利于改善電力電子領域的勞動以及技術密集的產業問題。
四、電力電子集成技術的現狀
在電力電子集成模塊的結構設計原理中，分析模塊的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面發現，制造成品的成功率隨著模塊中的集成元件的數量的增加而降低。電力電子裝置的復雜性能隨之增加。同時控制電路影響著裝置的靈活性能，因此不同用途的集成模塊不能隨意更換控制電路。
集成模板內部的鋁絲鍵合工藝存在很多問題，工藝的寄生電感大，造成元件的過高開關過電壓問題，進而形成開關應力。鋁絲過細，導致其傳熱性能不強。同時并聯多根鋁絲，造成電流分布不均勻，出現局部電流過于集中的問題。
單片集成的應用范圍并不廣泛，僅在小功率的范圍內才有所應用，目前，混合集成重要是以中等級別的功率應用為主。系統集成在構成上是以分立的元件為主，在設計、制造上，過程復雜，成本高，集成的優點并不能很好的體現出來。
五、電力電子集成技術的發展趨勢
隨著新型半導體材料的發展以及加工工藝的改善，單片集成必然朝著較大功率的范圍推廣、普及應用?；旌霞稍诩沙潭纫约凹夹g難度上有一定的發展優勢，因此，在未來的電力電子集成技術上，仍舊有一定的市場前景。改善電力電子集成模塊的電路技術和磁技術，使得電路的性能得到提高，損耗得到降低。未來的電力電子集成技術一定會朝著將功率元件、電路元件、控制器以及動作開關等有效集成，形成系列完整、智能的電力電子標準模塊的方向發展，實現元件內部的高度集成，降低生產成本，同時也能適應自動化的生產需求。
六、結語
電能的利用方式隨著電力電子技術的產生和發展而發生了重大的創新。同時電力電子技術的發展也改變了人們對電能的使用觀念。但是在實際的電力電子技術發展過程中，存在著電力電子裝置在應用范圍上受到限制等嚴重問題。探討集成技術的發展現狀，研究分析電力電子集成技術的發展趨勢，結合實際的技術水平情況，采取科學合理的集成形式，促進集成技術的實用化和產業化。
參考文獻
[1] 李永東，李敏.電力電子系統分析研究[J].電工技術雜志，2010（8）.
【關鍵詞】電力 電子集成 現狀 趨勢
我們在研發電力電子技術以及生產、維護裝置上要投入大量的人力、物力，因此極大的限制了電力電子裝置的普及使用，讓電能使用技術的進步和發展被約束。根據相關研究表明，電力電子集成技術是制約電力電子技術發展的主要原因。因此深入的研究電力電子集成技術對電力電子技術的普及具有重要的現實意義。筆者在本文中首先分析了電力電子集成技術的概念和重要意義，然后探討了集成技術的形式和層次，最后分析了研究的現狀以及發展方向，以期進一步提升電力電子集成技術的運用和發展。
1 電力電子集成技術的概念和重要意義
1.1 概念
早在幾十年前就已經出現電力電子集成概念，1946年，在美國誕生第一臺計算機――ENIAC，隨著計算機技術的發展和進步，出現了晶體管計算機，由此出現集成電路。集成電路的出現讓人類科技獲得突飛猛進的發展和進步，出現了早期的單片集成，同時初步形成集成的片內系統（System On Chip―SOC）理念。但是在單片集成上存在顯著地問題如導熱、電流小等，這些情況致使單片集成的適用范圍難以普及。當前，電力電子集成化思想已逐漸明確，以電力電子功率模板為基礎對單片集成技術進行革新，形成了更加完善的集成化理念。
1.2 重要意義
電力電子集成技術的提升和電力電子行業的發展息息相關。這對復雜的電力電子集成系統的研發比較有利，會有效的降低設計成本以及設計的人力、物力投入，進一步創新電力電子行業的技術，對電力、能源以及工業生產的自動化產生深遠的影響。同時電力電子領域的技術密集產業以及勞動等問題可以被電力電子集成技術的發展和進步過程中很好的解決。
2 集成技術的不同層次和形式
2.1 單片集成
在加工的過程中使用半導體集成電路方法是在同一片硅片上集成制作電力電子電路中的功率器件、驅動、控制和保護電路，其主要思想為SOC單片系統概念。和其他集成方式相比，這種集成方式的集成度最高，比較適合自動化、大批量生產，成本較低，但是制造工藝差別較大，還存在傳熱、高壓隔離等問題。所以單片集成的難度較高，當前使用的范圍較小。隨著新型半導體材料制造工藝的進步和提升，其會有較大的發展，大功率是未來發展的方向。
2.2 混合集成
所謂的混合集成技術，是一種封閉操作的混合技術，其主要是在一塊模版中組合功率器件、保護電路等相關的硅片，進而通過相互獨立的工作形式形成一個個獨立的工作的單元。該混合集成技術能夠把產品加工過程中高壓隔離等問題很好的解決，同時具有高密度集成的優點，由于具有體積小、質量輕等特性，在電子集成領域被廣泛的運用。但是因為其內部存在電磁兼容的問題，需要進一步提升其可靠性。
2.3 系統集成
機器的有機組裝被大量有實體設備的出現而實現，對組合和搭配合理的制定可以形成機器系統。因為電力電子技術在不斷變化之中，對系統進行集成的過程中，進行系統集成可以使用電路設備以及和此相關的設備，進一步提升系統的完整性。功能是集成的重點，集成不同的功能能夠發揮更大的作用，同時要求的集成技術要求較低。運用這樣的方式集成組合系統，和未集成的系統相比，其不僅體積較大而且重量也很大，集成線路所具備的優勢無法系統的發揮。
3 主要研究內容及現狀
3.1 電力電子集成模塊的電路技術和磁技術
集成模塊是電力電子集成模塊研究的主要內容，作為一種主電路其具有一定的通用性能，其中還具有驅動電路、控制電路等原件，具有較高的技術性。在選擇研究目標以及性能提高上具有顯著的作用，使用的工程中能耗會被進一步降低，該技術方案可靠性較強。在研究主電路的過程中可以使用直流/交流變換電力開關等器件，保障有效的使用電子集成模塊。
3.2 新型電力電子器件
在研究新型電力電子器件的時候，SiC器件和Si器件是研究的主要對象，主要研究改進工藝，我們主要致力于研究怎樣有效地降低器件的損耗，保障發熱水平，開發模塊的散熱裝置。
3.3 電力電子集成模塊的封裝技術
混合集成是國內在電力電子集成方面的主要方式，所要要重點的研究電力電子集成模塊的封裝技術。當前鋁絲鍵合技術是集成上使用的主要技術，不僅更便于使用，而且投入的成本較低；但是也具有一定的缺點：
（1）沒有較大的鍵和點面積、傳遞熱速度較慢；熱點比較集中，容易出現芯片局部過熱的情況，破壞芯片。
（2）電流不易擴散容易在局部集中，在開關等絕緣處較易出現過電情況。
（3）鋁絲之間的電流分布不均勻，出現的電流會集中在局部。
所以在對鍵和技術進行研究的同時，可能會有很多問題，因此我們主要對多芯片模塊技術進行研究。對其進行研究，不僅要借鑒加工以及組裝集成電路的方法，同時在安裝的時候還需要集中不同的裸片，開展多層的互聯工作，保障制作的模塊具有完整的功能。
3.4 電力電子集成模塊的計算機仿真、輔助設計理論和方法
IPEM具有較高的集成度，同時工藝以及結構相對復雜，其設計的領域以及技術問題比較多如：電路、控制、材料、傳熱等，必須在計算機仿真以及輔助設計工作，但是現在開發出的軟件不能勝任這項工作，要集中電磁場、傳熱、電路等多種仿真和輔助設計工具有效的結合才能實現目的，這給仿真和輔助設計工具的開發提出的更高的要求。
4 電力電子集成技術的發展趨勢
如今，新型半導體材料的改善以及加工工藝的提升，未來單片集成的方向和發展趨勢必然為大功率，這有利于適用范圍的擴大和推廣使用?；旌霞傻募沙潭纫约凹夹g上的發展優勢比較突出，所以，未來電力電子集成技術而言，市場前景比較大。深入的研究電力電子集成模塊的磁技術和電路技術并對其加以改善，有效的提升電路的性能，降低損耗。今后，電力電子集成技術的發展方向為功率原件、電路元件等效應集成上發展。保障高度集成元件內部，讓生產成本更低，滿足自動化生產的需要。
5 結束語
隨著電力電子技術的產生和發展我們利用電能的方式發生了很大的改變。同時人們使用電能的觀念也由于電力電子技術的發展而有所改變。但是就電力電子技術的實際發展情況來看，存在的主要問題為電力電子裝置的應用范圍有限。對集成技術的現狀進行研究，分析電力電子集成技術未來的發展趨勢，和實際的科學技術有效的集合在一起，采用最優的集成形式，有效的推進實用化、產業化集成技術的發展。
參考文獻
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[3]錢照明，張軍明，謝小高，顧亦磊，呂征宇，吳曉波.電力電子系統集成研究進展與現狀[J].電工技術學報，2006（03）.
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作者簡介
潘元忠（1963-）男，壯族，廣西壯族自治區上林縣人。大學本科學歷?，F供職于廣西水利電力職業技術學院，主要研究方向為電工基礎、電子技術。
[關鍵詞] 電力電子技術 現狀 對策
一、引言
我國是一個發展中的國家,目前尚處于前工業化階段,傳統產業仍然是我國國民經濟的主力軍,因此在近期或在較長一段時期內,傳統產業的改造和發展將在很大程度上決定著我國經濟的發展。電力、機械、冶金、石油、化工、交通運輸是傳統產業的重要支柱,這些產業技術水平的高低直接關系到我國工業基礎的強弱。特別是,近年來隨著經濟的穩步發展,巨大的電力缺口與人們對電力的強烈需求之間的矛盾越來越明顯。由于我國常規能源資源的有限性和環保的巨大壓力,能源建設必須走節電和開發利用可再生能源之路,這就決定了在今后相當長的一段時期內,我國國民經濟的發展和巨大的用戶市場對電力電子技術具有巨大的、持久的需求,這就意味著我國電力電子和電力傳動產業面臨著良好的機遇。
今后世界市場的競爭主要表現為高新技術的競爭,誰擁有電力電子這種先進的高新科技產品,誰就掌握競爭的優勢。面臨我國已加入世貿組織和必須適應國際大循環的形勢,我們面臨著嚴峻的挑戰,因為總體說來我國當前電力電子技術的水平落后于國際先進水平,遠遠跟不上我國國民經濟發展的需要,特別是還面臨著國外產品嚴重沖擊,因此,我們必需清醒地認識到這一挑戰并且要勇敢地面對。
二、電力電子的含義和任務
從學科的角度講,電力電子的主要任務是研究電力電子(功率半導體)器件、變流器拓撲及其控制和電力電子應用系統,實現對電、磁能量的變換、控制、傳輸和存貯,以達到合理、高效地使用各種形式的電能,為人類提供高質量電、磁能量。電力電子的研究范圍與研究內容主要包括:(1)電力電子元、器件及功率集成電路。(2)電力電子變流技術,其研究內容主要包括新型的或適用于電源、節能及電力電子新能源利用、軍用和太空等特種應用中的電力電子變流技術;電力電子變流器智能化技術;電力電子系統中的控制和計算機仿真、建模等。(3)電力電子應用技術,其研究內容主要包括超大功率變流器在節能、可再生能源發電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進中的應用;電力電子系統信息與網絡化;電力電子系統故障分析和可靠性;復雜電力電子系統穩定性和適應性等。(4)電力電子系統集成,其研究內容主要包括電力電子模塊標準化;單芯片和多芯片系統設計;電力電子集成系統的穩定性、可靠性等。
從工程應用的角度看,無論是電力、機械、礦冶、交通、石油化工、輕紡等傳統產業,還是通信、激光、機器人、環保、原子能、航天等高科技產業,都迫切需要提供高質量的電能,特別是要求節能。而電力電子則是實現將各種能源高效率地變換成高質量電能、節能、環保和提高人民生活質量的重要手段,它已經成為弱電控制與強電運行之間,信息技術與先進制造技術之間,傳統產業實現自動化、智能化、節能化、機電一體化的橋梁。電力電子的突出特點是高效、節能、省材,所以電力電子已成為我國國民經濟的重要基礎技術,是現代科學、工業和國防的重要支撐技術。因此,無論上述諸多高技術應用領域,還是各種傳統產業,乃至照明、家電等量大面廣的,與人民日常生活密切相關的應用領域,電力電子產品已無所不在。由于目前我國還沒有形成獨立自主的、完整的、強大的電力電子的產業體系,因此它已成為制約我國建立獨立自主的現代科學、工業和國防體系的瓶頸之一。
三、電力電子技術目前在我國的發展、應用現狀和存在的問題
雖然我國電力電子的開發研究已有50年歷史,過去我們已經取得了長足的進步,但是與超大規模集成電路的發展一樣,該領域科技發展速度太快,加之我國財力和原有基礎薄弱的限制,特別是面臨國外高科技的沖擊等原因,我國電力電子有被“邊緣化”的趨勢,即各行各業都迫切需要,但是各應用領域均沒將其作為研究重點,國內解決不了就依靠進口。應當承認,目前我們與國外先進水平的差距還是很大的。當前存在的主要問題是:目前我國生產的大多數電力電子產品和裝置還主要基于晶閘管;雖然也能制造一些高技術的電力電子產品和裝置,但是它們均是采用國外生產的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造的;特別是先進的全控型電力電子器件則全部依賴進口,而許多關系到國民經濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術和軟硬件,國外均是對我國進行控制和封鎖的。我們正面臨著國際競爭的嚴峻形勢,特別是關系到國民經濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術與國外先進水平的差距更大,迅速改變這一現狀是我們面臨挑戰和義不容辭的任務。
過去,我國國民經濟各部門雖然引進了不少國外先進技術,也強調了國產化的問題,盡管它們中的絕大多數幾年后都可以達到國產化率70%的要求,可是只要我們仔細分析一下,就不難發現,最終國外公司拒絕轉讓的技術和重要部件,均是涉及到高技術的電力電子及電力傳動產品中的核心技術。各應用領域所涉及到的關鍵電力電子技術可概括為:大功率變流技術;電力電子及其系統控制技術;大功率逆變器并網技術;大功率全控電力電子器件和電力電子全數字控制技術等。與國外的主要差距和存在的問題是:全控電力電子器件國內不能制造;大功率變流器制造技術水平較低,裝置可靠性差;電力電子全數字控制技術水平還處于初級階段;應用系統控制技術和系統控制軟件水平較低;缺乏重大工程經驗積累等。高性能大功率變流裝置目前幾乎全部依靠進口。
四、我國發展電力電子技術的對策
電力電子技術雖然有微電子技術的許多共同特征,如發展變化都非常迅速,滲透力和創新表現十分突出,生命力格外旺盛,處于陽光產業地位,并與其他學科相互融合和發展產生新的機遇,而電力電子技術還有其自身一些獨具特色的地方,如高電壓、大容量及控制功率范圍大,因此技術的創新難度在于必須跨越高電壓大功率這一關卡,及其技術的綜合難度,如材料工業和制造工藝,而電力電子器件工作的可靠性是其極其重要的一個技術指標。為此電力電子技術的創新是與多種學科相互滲透并對各種工業領域有著極強的滲透性。因此電力電子技術與國家的基礎產業關系密切,并與國家發展的各項方針及產業政策相配套的要求在21世紀會顯得越來越強烈。電力電子技術又稱為能流技術,因此電力電子技術的發展與創新是21世紀可持續發展戰略綱領的重要組成部分。在21世紀初加快現代電力電子轉化的力度,必將形成一條朝陽的高科技產業鏈,推動我國工業領域的技術創新。
電力電子技術的創新與電力電子器件制造工藝,已成為世界各國工業自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地,各發達國家均在這一領域注入極大的人力,物力和財力,使之進入高科技行業,就電力電子技術的理論研究而言,目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進,在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發完善,促進電力電子技術向著高頻化邁進,實現用電設備的高效節能,為真正實現工控設備的小型化,輕量化,智能化奠定了重要的技術基礎,也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創新描繪了廣闊的前景。我國開發研制電力電子器件的綜合技術能力與國外發達國家相比,仍有較大的差距,要發展和創新我國電力電子技術,并形成產業化規模,就必須走有中國特色的產學創新之路,即牢牢堅持和掌握產、學、研相結合的方法走共同發展之路。從跟蹤國外先進技術,逐步走上自主創新,從交叉學科的相互滲透中創新,從器件開發選擇及電路結構變換上創新,這對電力技術創新是尤其實用的。也要從器件制造工藝技術引導創新,從新材料科學的應用上創新,以此推動電力電子器制造工藝的技術創新,提高器件的可靠性。由此形成基礎積累型的創新之路。并要把技術創新與產品應用及市場推廣有機結合,以加快科技創新的自我強化的循環,促進和帶動技術創新有著穩定的基礎,以使我國電力電子技術及器件制造工藝技術有以長足的發展,并形成一個全新的朝陽產業,轉化為巨大的生產力,推動我國工業領域由粗放型經營走向集約型,促進國民經濟以高速、高度、可持續發展。
參考文獻:
[1]Bimal K Bose. Energy, Environment, and Advances in Power Electronics[J].IEEE Trans on Power Electronics,2000,15(4):688～701
【關鍵詞】電力電子技術 技術應用 技術系統 發展研究
1 引言
隨著我國社會主義現代化的飛速發展，國內各行各業均得到了極大的進步。政治、經濟、文化、社會、法律等諸多環境的完善，給當代國內新技術的研發與使用提供了良好的氛圍與平臺。電力電子技術作為當代眾多新型技術之一，其已然對當代我國國民經濟建設與發展產生了重要的影響，并成為了支撐眾多領域及其技術發展的核心基礎之一。在十上提出了經濟新常態的概念，指出了國內粗放經濟發展模式產生的詬病與弊端。誠然，隨著國內經濟發展速度與水平的不斷提升，逐漸開始以經濟為中心開展國內建設，嚴重忽略了對能源與資源的保護，從而使國內的生活居住環境不斷變差。這些問題也同樣存在于世界上的各個發展中國家。新能源的生產、新技術的發現作為保護生態資源、提升勞動力水平的重要途徑，其已經成為了解決世界各國難題的關鍵所在。電力電子技術作為新技術之一，其能夠應用于電力科技領域的重要影響力，逐漸使對電力電子技術的應用研究成為了時下熱門的課題。在本文中作者將從三個角度（熱電電氣節能、新能源的發電、智能電網技術）來對國內電力電子應用系統的發展現狀給予研究，以此提升對新技術的推廣與應用。
2 國內電力電子技術應用系統發展現狀研究
2.1 熱電電氣節能領域的發展
電力電子技術在熱電電氣節能領域已經產生了深入的影響，其中以變頻調速系統的發明與使用最具有代表性。該設備通過采用由電力電子技術支撐研發的變頻器，并將其作為眾多機械設備中電機裝置的驅動電源，從而實現了對現有供給機械設備運作電力動力的節能。搭載電力電子技術的變頻器已經被廣為使用在空調、洗衣機等家用領域中，并且由于該項技術較為成熟，使設備整機更新換代的頻率與時間通常為十年。這些優質的特性與特點，使國內電力電子變頻器擁有了十分廣闊的市場與用戶人群。根據不完全統計，當前在使用低壓電機系統的機械設備中，其中采用了電力電子變頻技術的設備占比為百分之三十左右，高壓電機系統的機械設備中，其中采用了電力電子變頻技術的設備占比為百分之二十左右。盡管電力電子變頻裝置在各領域中的使用已經較為成熟，但是其整體運作的穩定性、新機使用的成本、現場安裝操作的復雜程度等依舊需要不斷的進行深入研究。根據對該領域的研究，作者認為未來國際電子電力變頻器的發展將更加集中于專用型。通過更多專用化的設計將可不斷優化變頻器的功能與特點，從而使變頻器與設備之間更加匹配，從而達到增強穩定性、復雜性的目的，并間接降低設備的整體成本。
2.2 新能源發電領域的發展
國內經濟的粗放快速發展，使中國又一次進入了經濟新常態時期。面對人與自然、人與社會的關系，眾多又經濟發展過速帶來的問題成為了時下熱門的研究課題。新能源作為替代傳統能源、實現綠色經濟的重要支撐，其在當前國內自然環境逐漸遭到破壞、石油天然氣等傳統能源逐漸枯竭的今天，成為了亟待解決的重中之重，并成為了世界各國的日常關注焦c。在新能源發電領域，電力電子技術得到了廣泛的應用。對于一個較為典型的太陽能光伏發電系統，其內部通常會包含多個電力與電子變化的環境，例如：DC至AC的逆變；DC至DC的直流交換；AC至DC的整流交換等?？梢园l現，該太陽能光伏發電系統除了與光伏陣列之間不存在較為密切的聯系，其他部分的組成與使用均和電力電子技術之間有著密切的聯系。對于一套較為典型的采用雙饋式的風力發電系統而言，其內部通常包括有發電機側變換器裝置、網側變換器裝置以及變槳控制器裝置等，這些裝置與組件均涵蓋有電力與電子之間的變換過程。通過這些舉例可以發現，新能源發電與電力電子技術間具有著深入的聯系。
2.3 智能電網技術領域的發展
智能電網中的電力電子應用系統包括以SVC為代表的柔流輸電技術、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術、以智能開關為代表的同步開斷技術，以靜止無功發生器、動態電壓恢復器為代表的用戶電力技術等。這些技術的開發與使用均是以電力電子技術為依托。智能電網技術是近年來電力領域較為熱門的概念之一。根據行業當中對該概念的理解，可以將其總結為一種兼具電力電子技術、新能源發電技術、傳感傳導技術、通信鏈接技術等的組合型技術。其中對于電力電子技術而言，其是智能電網技術的核心組成，其為保障新型能源的儲備、電力輸送的靈活、信息的傳導與控制等功能性特點提供了巨大支撐，并且還給利用再生能源進行電力的生產、保障整個電力系統的供需調配及安全運行帶來巨大幫助。我國自二零零八年保持與世界同步，提出了國家智能電網發展計劃，并擴展了智能電網電力生產的領域，積極推動熱電、太陽能發電、風能發電、地熱能發電等電力的共同使用，將統一現有各電能的入網、調配、供給等能源管理模式作為重要發展目的，為提升國家電網的運作效率、能源利用率帶來巨大幫助。
3 結論
通過上文的研究，可以發現，電力電子技術作為當代新技術之一，其已然開始對國內眾多行業及領域產生深入的影響。特別是對于新能源的研制與開發、能源的節能與保護領域具有著巨大的影響力。在本文中作者首先對我國能源使用及發展狀況開展了宏觀環境分析與研究，在此基礎上從三個角度對電力電子技術應用系統在國內的發展進行了研究。利用本文的研究，作者謹此希望能夠不斷推動國內電力電子技術的發展與應用，以此來實現對國內資源與環境的保護，并逐步促進國內各行各業發展模式的改進，為國內社會主義和諧社會的建設做出自身貢獻。
參考文獻
隨著社會經濟的不斷發展以及社會生產力的不斷進步，能源消耗以及環境污染等問題已經成為現代社會發展的重要關注熱點之一了，能源資源的節約利用，環境的可持續發展也成為人們對社會發展的新要求。因此，在實際的生活生產中必須運用新的技術對相關資源進行節約利用以此來達到保護環境的效果。電力電子技術作為一種新技術，新方式，其在具體的生產中發揮著重要的作用，當然，其自身的特點也決定了它發展速度越來越快，越來越受到關注。但是，電力電子技術在目前來看其發展仍舊存在一定的不足，需要采取相應的措施來促使其更好更快的發展，以發揮更大的效益。
1電力電子技術簡要介紹
電力電子技術作為一門新興的電子技術主要應用于電力領域，其具體的原理就是使用電力電子器件對相關電能進行變換和控制的技術。它可以對過高或者過低的電能進行合理的調節。電力電子技術所變換的“電力”功率可大到數百MW甚至GW，也可以小到數W甚至1W以下，它主要區別于以信息處理為主的信息電子技術，電力電子技術主要是用于電力的變換這一領域。在目前來講，電力電子技術已經有了很長的發展過程了，其在這一過程中也在不斷的完善，現在已經有很多學科對相關的電力電子科技進行相應的研究，并且使它投入到許多生產生活領域。比如說我們家庭生活中就有很多地方運用到電力電子技術。因此，電力電子技術作為電力領域的重要技術，其在實際過程中發揮著不可替代的作用。
2電力電子技術的相關優點
1）對電能的使用進行優化作用。
在實際的生活中可以通過對電力電子技術的應用使得其對電能進行相應的處理，通過這一處理過程可以使得電能達到最大化的節約利用，實現電能的最佳化。所以說，在節能方面，電力電子技術能夠發揮重要的作用。例如，在相關調查中就可以看出，在現實的相關電力電子技術電器使用過程中，潛在的電力節能量相當于九十年電量的0.16倍。因此，電力電子技術在電力領域內的發揮的作用是非常巨大的，其對電力節能的貢獻也是非常突出的。應該在實際的生產生活中積極推廣相關應用項目。
2）能夠改造傳統產業發展新興產業。
根據相關調查以及預測顯示，在今后的電力使用過程中將會有越來越多的電能需要經過電力電子技術的處理后投入使用。在相關的生產生活領域也將會有越來越多與電力電子技術相關的產品出現。除此之外，電力電子技術作為一項使用弱電控制強電的媒體，它連接著機電設備以及計算機，這就為傳統產業的轉變創造了新的條件，也為新興產業的發展提供了便利的可能。
3）提高設備工作效率，優化設備功能
電力電子技術是一項不斷優化的電子技術，它自身的高頻技術以及變頻技術的不斷發展將會使得傳統的機電設備突破工頻傳統，不斷向更高頻化方向發展。也將使得傳統的機電設備在外觀，體積上有很大的改善，比如說體積可能縮小好多倍，但是功率不會降低。另外，電力電子技術的發展也將會提高機電設備的工作效率，加強設備的響應速度，實現更加全新的功能以及用途。
4）優化處理方式變革新技術
電力電子技術的不斷發展，尤其是其智能化的發展將會使得原有的信息處理與功率處理合二為一，使得微電子技術與原有的電力電子技術更加有效的結合。這樣一來，傳統的電子技術就會發生變革性的轉變，對社會生產力的發展就會有進一步的更加突出的貢獻。
3 電力電子技術應用系統的發展現狀
1）應用范圍有限，普及率不高
雖然在現實中，電力電子技術已經得到很快的發展，并且也得到了相應程度上的推廣，但是仍舊存在著一定的不足。比如說，電力電子技術應用領域主要還是集中于電力領域，沒有有效的向其他相關領域擴散推廣，除此之外，電力電子技術沒有得到大范圍的普及以及應用，使得其自身的優勢難以得到很好的發揮。綜合來講，目前的電力電子技術的普及度不高，應用范圍不廣，從而就限制了其作用的發揮。
2）電力電子技術應用系統不健全，沒有形成一個完整的綜合應用體系
電力電子技術的應用以及推廣離不開其他綜合因素的輔助。換句話來講，電力電子技術只有形成一個綜合的應用體系才能更好地應用于實際的生活生產領域，發揮其自身的優勢作用。目前，電力電子技術在實際應用中仍舊比較單一，技術層面不夠完善，而且自身的一些技術還有待進一步的創新發展，這就很大程度上影響電力電子技術應用體系的形成，影響其綜合的應用。技術的不完善，系統的不健全等綜合方面不足使得電力電子技術很難被推廣應用。
3）發展速度迅速，但有待進一步完善
從電力電子技術產生到現今，其發展速度是相當迅速。短短的幾十年，其已經被應用到許多領域，其具體的相關技術也得到了不斷的發展以及創新?？梢哉f，在其發展的這個階段，它為社會生產力，國民經濟的發展提供了重要的動力支持。但是，在目前來說，電力電子技術在相關領域的具體技術不完善，有關技術相對落后不能夠適應生產力的發展，這就使得電力電子技術需要進一步的不斷創新、完善。
4 綜合發展電力電子技術應用系統的措施
1）加大推廣力度，提高普及率
目前，電力電子技術的發展速度非常迅速，但是其普及率卻是非常有限的，除此之外，相關部門以及機構對電力電子技術的推廣力度也是有限的。針對這類情況，就必須采取相應措施對電力電子技術進行推廣，使其能夠在很多方面的得到應用。尤其是在廣大的電力領域，綜合運用電力電子技術設備，對電能的使用進行控制和變換，使得電能能夠得到最大化的利用效率，發揮最大化的效益。另外，在其他生活領域也應該普及現有的電力電子技術，使其在生活領域也能發揮應有的作用。
2）健全電力電子技術應用系統，形成完整的綜合應用體系
針對電力電子技術應用體系不完備等現狀，必須要采取措施進行調整和完善。電力電子技術的應用只有結合其他綜合應用程序才能發揮更大的效益，尤其是在電力領域，把電力電子技術加入到其他應用過程中，使得電力電能能夠得到節約利用。電力電子技術不是單一就能夠發揮效益的，其還受其他綜合因素的影響制約，所以，采取相應的措施使得電力電子技術應用系統得到健全，形成一個完整的體系，只有這樣，在電力領域才能更加彰顯優勢，發揮效益。
3）創新技術，完善相關設備
生產生活的發展以及進步離不開相關技術的創新。當然，在電力領域更是如此。當前電力電子技術的發展仍存在一定的不足，有些領域技術相對落后，不能夠適應生產力的發展要求，因此，必須加快相關技術的創新，加快電力電子技術的發展速度，使其能夠適應生產力的要求，為生產力的發展創造更多的效益。
