第1章绪论1　　1.1电力电子技术概述1　　1.2电能变换及控制的方法1　　1.3电力电子技术的发展史2　　1.4电力电子技术的特点3　　1.5电力电子技术的应用4　　第2章电力电子器件7　　2.1电力电子器件概述7　　2.2电力二极管8　　2.2.1电力二极管的基本结构与工作原理8　　2.2.2电力二极管的基本特性10　　2.2.3电力二极管的主要参数11　　2.2.4电力二极管的主要类型12　　2.3电力晶体管12　　2.3.1电力晶体管的基本结构与工作原理13　　2.3.2电力晶体管的工作特性13　　2.3.3电力晶体管的主要参数16　　2.4晶闸管17　　2.4.1晶闸管的基本结构与工作原理17　　2.4.2晶闸管的工作特性18　　2.4.3晶闸管的主要参数21　　2.4.4晶闸管的主要类型23　　2.5电力MOS场效应晶体管26　　2.5.1电力MOSFET的基本结构与工作原理26　　2.5.2电力MOSFET的工作特性27　　2.5.3电力MOSFET的主要参数29　　2.6绝缘栅双极型晶体管29　　2.6.1IGBT的基本结构与工作原理29　　2.6.2IGBT的工作特性30　　2.6.3IGBT的擎住效应31　　2.7其他新型电力电子器件33　　2.8电力电子器件驱动与保护电路34　　2.8.1晶闸管SCR的触发驱动器34　　2.8.2GTO的触发驱动器35　　2.8.3晶体管的驱动器36　　2.8.4MOSFET和IGBT的驱动器37　　2.8.5电力电子器件的缓冲电路38　　2.8.6过电流保护和过电压保护40　　2.9初识MATLAB仿真模块中的电力电子器件42　　本章小结43　　第3章整流电路44　　3.1概述44　　3.2单相可控整流电路44　　3.2.1单相半波可控整流电路44　　3.2.2单相桥式全控整流电路48　　3.2.3单相桥式半控整流电路51　　3.3三相可控整流电路54　　3.3.1三相半波可控整流电路54　　3.3.2三相全波可控整流电路65　　3.4有源逆变电路72　　3.4.1整流与逆变的关系72　　3.4.2电源间能量的变换关系72　　3.4.3有源逆变电路的工作原理73　　3.4.4三相半波共阴极逆变电路75　　3.5整流电路的MATLAB仿真实例77　　3.5.1感容滤波的单相桥式不可控整流电路77　　3.5.2电感性负载单相桥式全控整流电路79　　3.5.3三相全桥不可控整流电路82　　3.5.4三相全桥全控整流电路86　　本章小结88　　第4章直流斩波电路90　　4.1概述90　　4.2直流斩波电路的工作原理91　　4.2.1斩波电路的基本原理91　　4.2.2基本直流斩波电路92　　4.3复合斩波电路104　　4.3.1电流可逆斩波电路104　　4.3.2桥式可逆斩波电路105　　4.3.3直流直流变换电路的比较110　　4.4斩波电路的MATLAB仿真实例110　　4.4.1Buck降压电路110　　4.4.2Boost升压电路111　　4.4.3BuckBoost升降压电路114　　本章小结115　　第5章逆变电路116　　5.1逆变电路概述116　　5.1.1晶闸管逆变电路的换流问题116　　5.1.2逆变电路的类型119　　5.2无源逆变电路124　　5.2.1无源逆变电路的工作原理124　　5.2.2电流型逆变电路125　　5.2.3电压型逆变电路129　　5.3强迫换流式逆变电路133　　5.3.1串联二极管式电流源型逆变器结构134　　5.3.2工作过程(换流机理)134　　5.4脉宽调制型(PWM)逆变电路136　　5.4.1基本原理137　　5.4.2正弦脉宽调制方法140　　5.4.3电流滞环控制PWM143　　5.5逆变电路的MATLAB仿真实例144　　5.5.1单相方波逆变电路144　　5.5.2双极性SPWM单相逆变器145　　5.5.3倍频SPWM逆变器147　　5.5.4三相SPWM逆变器148　　本章小结150　　第6章交流调压和变频电路151　　6.1交流调压电路151　　6.1.1单相交流调压电路151　　6.1.2三相交流调压电路156　　6.2交交变频电路160　　6.2.1单相交交变频电路160　　6.2.2三相交交变频电路162　　6.3MATLAB仿真实例167　　本章小结170　　第7章电力电子技术的应用与实训172　　7.1开关稳压电源的MATLAB设计与仿真172　　7.1.1开关电源简介172　　7.1.2开关电源的特点172　　7.1.3整流稳压开关电源MATLAB仿真173　　7.2SPWM逆变器的MATLAB设计与仿真177　　7.2.1SPWM逆变器的基本原理177　　7.2.2SPWM调制的相关技术177　　7.2.3SPWM逆变器MATLAB仿真178　　参考文献181

电子技术的应用领域电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术(整流，逆变，斩波，变频，变相等)两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年，美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。"电力电子学"和"电力电子技术"是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管(GTO)，电力双极型晶体管(BJT)，电力场效应管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件全速发展(全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断)。使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合)为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路(PIC)。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能;将工频电源变换为设备所需频率的电源;在正常交流电源中断时，用逆变器(见电力变流器)将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的'特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。应用一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航天、航海电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器："节能灯"、变频空调其他：UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置作用(1) 优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。(2) 改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。(3) 电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。(4) 电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。折叠编辑本段器件1902年出现了第一个 玻 璃的汞弧整流器。1910年出现了铁壳汞弧整流器。用汞弧整流器代替机械式开关和换流器,这是电力电子技术的发端。1920年试制出氧化铜整流器，1923年出现了 硒 整流器。30年代，这些整流器开始大量用于电力整流装置中。20世纪40年代末出现了晶体管。20世纪50年代初，晶体管向大功率化发展，同时用半导体单晶材料制成的大功率二极管也得到发展。1954年，瑞典通用电机公司(ASEA公司)首先将汞弧管用于高压整流和逆变,并在±100千伏直流输电线路上应用，传输20兆瓦的电力。1956年，美国人J.莫尔制成晶闸管雏型。1957年，美国人R.A.约克制成实用的晶闸管。50年代末晶闸管被用于电力电子装置，60年代以来得到迅速推广,并开发出一系列派生器件,拓展了电力电子技术的应用领域。 电力电子电路 随着晶闸管应用的推广，开发出许多电力电子电路，按其功能可分为:①将交流电能转换成直流电能的整流电路;②将直流电能转换成交流电能的逆变电路;③将一种形式的交流电能转换成另一种形式的交流电能的交流变换电路;④将一种形式的直流电能转换成另一种形式的直流电能的直流变换电路。这些电路都包含晶闸管，而每个晶闸管都需要相应的触发器。于是配合这些电力电子电路出现了许多的触发控制电路。根据所用的器件,这些控制电路大体上可以分为3代。第一代的控制电路主要由分立的电子元件(如晶体管、二极管)组成。直到80年代后期，还用得不少。第二代由集成电路组成。自从1958年美国出现了世界上第一个集成电路以来，发展异常迅速。它应用到电力电子装置的控制电路中,使其结构紧凑,功能和可靠性得到提高。第三代由微机进行控制。70年代以来，由于微机的发展使电力电子装置进一步朝实现智能化的方向进步。电力电子装置随着电力电子电路的发展和完善，由晶闸管组成的许多类型的电力电子装置不断出现。如大功率的电解电源、焊接电源、电镀用的直流电源;直流和交流牵引、直流传动、交流串级调速、变频调速等传动用电源;励磁、无功静止补偿、谐波补偿等电力系统用的电力电子装置;低频、中频、高频电源等各种非工频电源，尤其是感应加热的中高频电源;不停电电源、交流稳压电源等各种工业用电力电子电源;各种调压器等等。这些电力电子装置,与传统的电动机-发电机组比，有较高的电效率(以容量10千瓦至数百千瓦、频率为1000赫的电动机-发电机组为例,在额定负载下,效率η=80%，并随负载减小而显著降低,若用晶闸管电源,η≥92%,且随负载变化不大)，因此，有明显的节能效果。电力电子装置是静止式装置，占地面积小，重量轻，安装方便(以焊接电源为例,与旋转焊机相比，重量减轻80%,节能15%)。同时，电力电子装置往往对频率、电压等的调节比较容易，响应快，功能多，自动化程度高，因此用于工业上不但明显节能，还往往能提高生产率和产品质量，节省原材料，并常能改善工作环境。但电力电子装置大多为电子开关式装置，它往往对电网和负载产生谐波干扰，有时还对周围环境引起一定的高频干扰，这是在设计这些装置和系统时必须妥善解决的(见高次谐波抑制)。折叠编辑本段进展从20世纪50年代中到70年代末，以大功率硅二极管、双极型功率晶体管和晶闸管应用为基础(尤其是晶闸管)的电力电子技术发展比较成熟。70年代末以来，两个方面的发展对电力电子技术引起了巨大的冲击。其一为微机的发展对电力电子装置的控制系统、故障检测、信息处理等起了重大作用,今后还将继续发展;其二为微电子技术、光纤技术等渗透到电力电子器件中，开发出更多的新一代电力电子器件。其中除普通晶闸管向更大容量(6500伏、3500安)发展外，门极可关断晶闸管(GTO)电压已达4500伏，电流已达 2500~3000安;双极型晶体管也向着更大容量发展，80年代中后期其工业产品最高电压达1400伏，最大电流达400安,工作频率比晶闸管高得多,采用达林顿结构时电流增益可达75~200。 随着光纤技术的发展，美国和日本于1981~1982年间相继研制成光控晶闸管并用于直流输电系统。这种光控管与电触发的晶闸管相比，简化了触发电路，提高了绝缘水平和抗干扰能力，可使变流设备向小型、轻量方向发展，既降低了造价，又提高运行的可靠性。同时，场控电力电子器件也得到发展，如功率场效应晶体管(power MOSFET)和功率静电感应晶体管(SIT)已达千伏级和数十至数百安级的电压、电流等级，中小容量的工作频率可达兆赫级。由场控和双极型合成的新一代电力电子器件，如绝缘栅双极型晶体管(IGT或IGBT)和MOS控制晶闸管(MCT)也正在兴起,容量也已相当大。这些新器件均具有门极关断能力，且工作频率可以大大提高，使电力电子电路更加简单，使电力电子装置的体积、重量、效率、性能等各方面指标不断提高，它将使电力电子技术发展到一个更新的阶段。与此同时，电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置的计算机模拟和仿真技术也在不断发展。 ;

随着电子管科技的发展，人们对生产的机械在体积上向体积越来越小的方向发展，由于电子管的体积大，而且在移动过程中容易损坏，越来越多的表现出其的弊端，于是人们开始寻找和开发电子管的可替代产品．随着后来的晶体管的出现，已越来越多的机械不再使用电子管．晶体管的出现是人类在电子方面一个大的飞跃．早在30年代，人们已经尝试着制造固体电子元件．但是，当时人们多数是直接用模仿制造真空三极管的方法来制造固体三极管．因此这些尝试毫无例外都失败了．电子管优缺点编辑由于电子管电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，它的绝大部分用途已经被固体器件晶体管所取代。
计算机为什么离不开晶体管？这个视频告诉你它的历史及工作原理
50年代美国通用电气公司发明的硅晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开端。 到了70年代，晶闸管已经派生了快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等半控型器件电力电子器件的功率也越来越大，性能日益完善。但是由于晶闸管的固有特性，工作频率较低(一般低于400hz)，大大限制了它的应用范围，并且由于其固有的特性，比如关断这些器件，必须要有强迫换相电路，使得整体体积增大、重量增加、效率降低以及可靠性下降。目前，国内生产的电力电子器件仍以晶闸管为主，其中的一些中低档产品业已成熟，并有相当的批量出口从70年代后期开始，可关断晶闸管(gto)、电力晶体管(gtr或bjt)及其模块相继实用化。此后各种高频率的全控型器件不断问世，主要有:电力场控晶体管(即功率mosfet)、绝缘栅极双极晶体管(igt或igbt)、静电感应晶体管(sit)、静电感应晶闸管(sith)等，这些器件的产生和发展，已经形成了一个新型的全控电力电子器件的大家族。 由于全控型器件可以控制开通和关断，大大提高了开关控制的灵活性。

有史以来，最早认识电的人是希腊学者米利都（Miletus，公元前六世纪），观察用布摩擦琥珀后，会吸引如羽毛等轻小的东西。但对静电有系统及科学的研究则是始于17世纪。⑴17世纪的1600年初英国医生吉尔伯特（W. Gilbert 1540~1603）所著的书中，对“电”进行了最早的论述，英语“E-lectric”一词即起源于希腊语“Electrica”和拉丁语“Electrum”。⑵随后，英国人格雷（S. Gray,1696~1736）发现了电的导体和绝缘体，法国人杜菲（Charles du Fay,1698-1739）可说是当时深入探讨静电现象的第一人，它由众多的实验中发现，几乎所有的物质都可以摩擦生电，并且他更仔细地发现，所产生的电有两种，带有异种电者会互相吸引，带有同种电者会互相排斥。⑶18世纪美国人富兰克林（B. Franklin,1760~1790）更是以他著名的“风筝实验”证明的电在自然界中的存在。⑷19世纪上半叶，安培发现电流的磁效应、法拉第发现电磁感应定律。19世纪下半叶，电磁理论集大成者麦克斯韦尔的理论为电气工程奠定了基础。19世纪末到20世纪初，西方国家的大学陆续设置了电气工程专业。⑸1908年，南洋大学堂（交通大学前身）设置了电机专科，这是中国大学最早的电气工程专业，至今已有近一个世纪。⑹1920年，东南大学设置了电机工程系。⑺1932年，清华大学设置了电机系。(8)1936年，重庆大学成立电机系，成为当时西南地区实力最雄厚的电机系。⑼1949年后，中国出现了一大批以工科为主的多科性大学，也出现了一批机电学院，这些学院基本上都有电机工程系。⑽1958年，在北京电力学校基础上成立了北京电力学院，当时的电力工程系设有“发电厂电力网及电力系统专业”、“高电压技术专业”等，它们就是现在的“电气工程及其自动化专业”的前身。两年后，哈尔滨工业大学的发电教研室部分教师和学生并入北京电力学院，充实了该专业的力量。1961至1962年，哈尔滨工业大学又有发电、高压和电自三个专业的10名研究生转入北京电力学院，开启了研究生培养的先河。⑾1986年，国务院批准“电力系统及其自动化”为博士学位授权学科。1994年，电力系统及其自动化学科的学术带头人杨奇逊教授被遴选为中国工程院首批院士。1995年，华北电力学院“电力系统及其自动化”学科被批准为博士学位授予点，同年华北电力大学成立。⑿1998年，华北电力大学电力系统及其自动化学科被批准为博士学位授权一级学科。⒀2002年，“电力系统及其自动化”学科被评为国家级重点学科。2003年，“电力系统及其自动化”学科博士后流动站获得批准，通过“211工程”验收。⒁2004年“高电压与电磁兼容北京市重点实验室”挂牌。⒂2006年“电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”正式评审通过。
电气工程及其自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合，电工技术与电子技术相结合，元件与系统相结合，使学生获得电工电子、系统控制、电气控制、电力系统自动化、电气自动化装置及计算机应用技术等领域的基本技能。 该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。电气工程及其自动化专业是为各行各业培养能够从事电气工程及其自动化、计算机技术应用、经济管理等领域工作的宽口径、复合型的高级工程技术人才。
最早认识电的人是希腊学者米利都（Miletus，公元前六世纪），观察用布摩擦琥珀后，会吸引如羽毛等轻小的东西。但对静电有系统及科学的研究则是始于17世纪。17世纪的1600年初英国医生吉尔伯特（W. Gilbert，1540~1603）所著的书中，对“电”进行了最早的论述，英语“E-lectric”一词即起源于希腊语“Electrica”和拉丁语“Electrum”。由众多的实验中发现，几乎所有的物质都可以摩擦生电，并且他更仔细地发现，所产生的电有两种，带有异种电者会互相吸引，带有同种电者会互相排斥。18世纪美国人富兰克林（B. Franklin，1760~1790）更是以他著名的“风筝实验”证明的电在自然界中的存在。19世纪上半叶，安培发现电流的磁效应、法拉第发现电磁感应定律。19世纪下半叶，电磁理论集大成者麦克斯韦尔的理论为电气工程奠定了基础。19世纪末到20世纪初，西方国家的大学陆续设置了电气工程专业。1958年，在北京电力学校基础上成立了北京电力学院，当时的电力工程系设有“发电厂电力网及电力系统专业”、“高电压技术专业”等，它们就是现在的“电气工程及其自动化专业”的前身。1986年，国务院批准“电力系统及其自动化”为博士学位授权学科。1994年，电力系统及其自动化学科的学术带头人杨奇逊教授被遴选为中国工程院首批院士。1995年，华北电力学院“电力系统及其自动化”学科被批准为博士学位授予点，同年华北电力大学成立。1998年，华北电力大学电力系统及其自动化学科被批准为博士学位授权一级学科。2002年，“电力系统及其自动化”学科被评为国家级重点学科。2003年，“电力系统及其自动化”学科博士后流动站获得批准，通过“211工程”验收。2004年“高电压与电磁兼容北京市重点实验室”挂牌。2006年“电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室”正式评审通过。扩展资料：本专业学生主要学习电工技术、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机技术与应用等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识。学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有工业过程控制与分析，解决强弱电并举的宽口径专业的技术问题的能力。本专业与自动化专业一起共建为国家级特色本科专业建设点，相关研究领域在国内具有重要影响力，就业渠道广，以电气工程领域为对象，注重计算机科学、控制理论和信息科学在电气工程各领域中的应用，具有广阔的发展前景。毕业生可在航空、航天、民航、电力、通讯电子及其它各行业从事电气工程及相关领域的技术开发、工程设计、系统运行、试验分析、科学研究和经营管理等工作。主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。本专业是按国家教育部工程类引导性专业目录设置的宽口径专业，主要特点是电气工程与自动化相结合、强电与弱电相结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件相结合、理论研究与技术应用相结合、理论与实践结合，培养经济和社会发展需要的强弱电兼顾的复合型高级人才。参考资料来源：百度百科——电气工程与自动化

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。在十八世纪末和十九世纪初的这个时期，由于生产发展的需要，在电磁现象方面的研究工作发展得很快。1895 年，H.A.Lorentz 假定了电子存在。1897 年，J.J.Thompson 用试验找出了电子。1904 年， J.A.Fleming 发明了最简单的二极管(diode或 valve)，用于检测微弱的无线电信号。 1906 年，L.D.Forest 在二极管中安上了第三个电极（栅极，grid）发明了具有放大作用的三极管，这是电子学早期历史中最重要的里程碑。1948 年美国贝尔实验室的几位研究人员发明晶体管。1958 年集成电路的第一个样品见诸于世。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。电子技术研究的是电子器件及其电子器件构成的电路的应用。半导体器件是构成各种分立、集成电子电路最基本的元器件。随着电子技术的飞速发展，各种新型半导体器件层出不穷。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 计算机高效率绿色电源高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星计划规定，桌上型个人电脑或相关的外围设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。通信用高频开关电源通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。直流-直流(DC/DC)变换器DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)， 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率在500kHz左右，功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。不间断电源(UPS)不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对UPS的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。变频器电源变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器， 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期，日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年，其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调，96年引进生产线生产变频空调器，逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外，还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略，精选功能组件，是空调变频电源研制的进一步发展方向。高频逆变式整流焊机电源高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流，IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波，经高频变压器耦合， 整流滤波后成为稳定的直流，供电弧使用。由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器，通过对多参数、多信息的提取与分析，达到预知系统各种工作状态的目的，进而提前对系统做出调整和处理，解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A，负载持续率60%，全载电压60~75V，电流调节范围5~300A，重量29kg。大功率开关型高压直流电源大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。在电阻负载条件下，输出直流电压达到55kV，电流达到15mA，工作频率为25.6kHz。电力有源滤波器传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时，将向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓“电力公害”，例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达(70~80)%，网侧功率因数仅有0.5~0.6。电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，能克服传统LC滤波器的不足，是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压，还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。分布式开关电源供电系统分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力，提高生产效率。八十年代初期，对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期，随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现，结合大规模集成电路和功率元器件技术，使中小功率装置的集成成为可能，从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始，这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点，论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳，也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合，如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。 电子技术在交通领域中的应用主要为交通系统应用。电力机车目前正在由传统直流电机传动向交流电机传统转变，主要采用GTO控制器件，整流和逆变用PWM控制，所以可使输入电流为正弦波。目前，很多国家在研制采用直线同步电机驱动的磁悬浮列车，一旦该技术成熟并成功应用的话，将会为交通带来一次变革，不仅有利于缩短时间还对节能减排做出重要贡献。　　电机技术还可以用于汽车的发动机。在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控的燃油喷射装置因其性能卓越而被广泛应用。通过电子喷油装置可以自动地保证发动机始终在最佳工作状态，使其输出功率在一定的条件下最大限度地节油和净化空气。同时通过实验获得最佳的工作条件，并输入存储器中，当发动机开始工作时，根据传感器测得的空气流量、排气管中的含氧量等参数，按照事先编号的运算程序运行，然后控制发动机在最佳工况下。目前汽车电子技术已发展到第四代，即包括电子技术（含微机技术）、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化耦合交叉技术等综合技术的小系统，并且早已从科研阶段进入了商品生产的成熟阶段(例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制)。同时，智能化集成传感器和智能执行机构将付诸实用，数字式信号处理方式将应用于声音识别、安全碰撞、适时诊断和导航系统等。 电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电， 这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源。总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年，随着通信行业的发展，以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有20多亿人民币的市场需求，吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。