一、電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

電力電子技術(shù)是以電力為對(duì)象的電子技術(shù)，它將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體電力開關(guān)器件組成各種電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，構(gòu)成了一門完整的學(xué)科，該學(xué)科被國際電工委員會(huì)命名為電力電子學(xué)（PowerElectronics）或稱為電力電子技術(shù)。它是一門綜合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科。電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電力電子電路和控制技術(shù)三個(gè)部分，它的研究任務(wù)是電力電子器件的應(yīng)用、電力電子電路的電能變換原理、控制技術(shù)以及電力電子裝置的開發(fā)與應(yīng)用。

1.電力電子器件的發(fā)展

電力電子技術(shù)的發(fā)展取決于電力電子器件的研制與應(yīng)用。電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，電力電子技術(shù)的每一次飛躍都是以新器件的出現(xiàn)為契機(jī)的。1947年，美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命。以此為基礎(chǔ)，美國在1956年研制出了最先用于電力領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件——硅整流二極管（SemiconductorRectifier，SR），又稱為電力二極管（PowerDiodes，PD）。20世紀(jì)80年代中后期，為了進(jìn)一步減少低壓高頻開關(guān)電源中電力半導(dǎo)體器件的管壓降和損耗，同步整流管也應(yīng)運(yùn)而生。1957年，美國通用電氣公司（GE）發(fā)明了普通反向阻斷型可控硅整流管（SilliconControlledRectifier，SCR），以后稱為晶閘管（Thyristor）。它標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。經(jīng)過工藝完善和應(yīng)用開發(fā)，到了20世紀(jì)70年代，晶閘管已形成從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。以晶閘管為主要器件的電力電子技術(shù)很快在電化學(xué)工業(yè)、鐵道電氣機(jī)車、鋼鐵工業(yè)（感應(yīng)加熱）、電力工業(yè)（直流輸電、無功補(bǔ)償）中獲得了廣泛的應(yīng)用。由晶閘管及其派生器件構(gòu)成的各種電力電子系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中主要解決了傳統(tǒng)的電能變換裝置中所存在的能耗大和裝置笨重的問題，因而大大地提高了電能的利用率，同時(shí)也使工業(yè)噪聲得到了一定程度的控制。電力半導(dǎo)體器件經(jīng)過了五十多年的發(fā)展，器件制造水平不斷提高，已經(jīng)歷了以硅整流管（SR）、晶閘管（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、巨型晶體管（GTR）、功率MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的分立器件時(shí)期，現(xiàn)在已發(fā)展到由驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、傳感電路、保護(hù)電路、邏輯電路等集成在一起的高度智能化的PIC和IPM時(shí)期。電力半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了器件與電路的集成，強(qiáng)電與弱電、功率流與信息流的集成，成為機(jī)和電之間的智能化接口，它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)單元。按照其控制特性來說，電力半導(dǎo)體器件可分為以硅整流管（SR）為代表的不可控器件，以晶閘管（SCR）為代表的只能通過門極電流控制其開通而不能控制其關(guān)斷的半控型器件和以可關(guān)斷晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的既能控制其開通又能控制其關(guān)斷的全控型器件三大類。在器件的控制模式上，電力半導(dǎo)體器件已經(jīng)從電流型控制模式發(fā)展到電壓型控制模式，這不僅大大降低了門極的控制功率，而且大大提高了器件導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度，從而使器件的工作頻率由工頻→中頻→高頻不斷提高。在電力電子技術(shù)走向智能化、高頻化、大功率化、模塊化、綠色化的進(jìn)程中，作為其基礎(chǔ)的新型電力半導(dǎo)體器件不斷涌現(xiàn)，為電力電子技術(shù)的發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。電力電子器件已經(jīng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，在各行各業(yè)發(fā)揮了重要作用，給電力電子技術(shù)注入了強(qiáng)大的生命力。

2.電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

電力電子學(xué)與裝置的市場需求與日俱增，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面。

電力電子技術(shù)是一門工程性較強(qiáng)且隨著電力電子器件發(fā)展而不斷更新的一門學(xué)科，電力電子技術(shù)在發(fā)展中不斷涌現(xiàn)出許多新技術(shù)、新觀點(diǎn)，其內(nèi)容越來越豐富。而我國電力電子技術(shù)教材更新慢，教學(xué)內(nèi)容滯后。配套的課程教學(xué)過程中仍以晶閘管和傳統(tǒng)開關(guān)電路為主，在介紹電力電子變流電路時(shí)，一般以電路工作原理及波形分析法為基礎(chǔ)，結(jié)合適當(dāng)?shù)姆治鲇?jì)算闡述各類電路相關(guān)特性，實(shí)踐內(nèi)容也多為驗(yàn)證性的機(jī)械重復(fù)操作，授課老師教學(xué)難度大、學(xué)生吸收效果差的狀況。另電力電子技術(shù)的課堂教學(xué)仍停留在PPT等多媒體演示層面的應(yīng)用，以信息的展示與傳遞為主，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力等方面的改善并不顯著。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，更好地完成教學(xué)任務(wù)，同時(shí)也將新技術(shù)融入到課堂，成為電力電子技術(shù)課程教師普遍面對(duì)的一個(gè)問題。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功用于高等教育以及開放教育理念得到社會(huì)認(rèn)可，全球高等教育的觀念、技術(shù)、體制等隨著MOOC教學(xué)的應(yīng)用，發(fā)生了重大變革。在這種形勢(shì)下，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基于MOOC的教學(xué)模式，在電力電子技術(shù)教學(xué)過程中，可根據(jù)電力電子技術(shù)發(fā)展中的新技術(shù)，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行更新和調(diào)整，構(gòu)建課程的多方位教學(xué)。反映本學(xué)科和相鄰學(xué)科的新成果、新進(jìn)展。

1電力電子技術(shù)課程的MOOC平臺(tái)功能

基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)模式的基礎(chǔ)是MOOC平臺(tái)。該平臺(tái)的功能及資源呈現(xiàn)簡捷易用且多元化。學(xué)生可利用該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的持續(xù)性。創(chuàng)建的MOOC平臺(tái)基本功能應(yīng)包括：學(xué)生學(xué)習(xí)注冊(cè)模塊(該模塊是基于數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的)、基于MOOC的電力電子技術(shù)的內(nèi)容、(主要包括是電力電子技術(shù)的課件、講義和授課視頻為主并以碎片化后嵌入允許多次答題的測試題，允許選擇播放速度、字幕等，還輔以小測試、論壇、模擬實(shí)驗(yàn)等。)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況(該記錄可作為數(shù)據(jù)查詢，回看該生掌握較薄弱的知識(shí)點(diǎn)。也可作為評(píng)價(jià)該生學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)基礎(chǔ))、提供在線學(xué)習(xí)討論功能、教師可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)情況記錄問題從而優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、完善資源制作等基本模塊。此平臺(tái)兼容瀏覽器、手機(jī)、平板電腦等訪問終端。基于MOOC的電力電子技術(shù)平臺(tái)如圖1所示。圖1基于MOOC的電力電子技術(shù)平臺(tái)MOOC平臺(tái)通過授課課件、授課講義、授課視頻、模擬實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、作業(yè)庫和試題庫來實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享，教師與學(xué)生可實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空、遠(yuǎn)程交流及學(xué)習(xí)。基于MOOC的電力電子技術(shù)課程的平臺(tái)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行對(duì)電力電子技術(shù)課程更深及更廣的學(xué)習(xí)。通過平臺(tái)的各項(xiàng)功能支持、提供一切學(xué)習(xí)支持與服務(wù)(學(xué)、教、管等)工具。

2基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容

基于MOOC平臺(tái)的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)電力電子技術(shù)學(xué)科自身的特點(diǎn)及學(xué)生對(duì)該課程認(rèn)知、學(xué)習(xí)的規(guī)律，圍繞電力電子技術(shù)核心概念及教學(xué)內(nèi)容和MOOC平臺(tái)的資源間關(guān)系碎片化，可有機(jī)組織教學(xué)內(nèi)容及資源設(shè)置。教學(xué)內(nèi)容充分圍繞知識(shí)點(diǎn)展開，構(gòu)建多線程學(xué)習(xí)模式。教學(xué)內(nèi)容不受課時(shí)限制教師可及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行知識(shí)整合。MOOC平臺(tái)支撐下的電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容更綜合、更與工程實(shí)際接近。電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容除了基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)外，還可根據(jù)教學(xué)階段選擇新技術(shù)、新工藝的工程性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容實(shí)時(shí)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)的知識(shí)體系及專業(yè)信息及行業(yè)與專業(yè)最新動(dòng)態(tài)等相結(jié)合，注重結(jié)合工程實(shí)際，反映科研成果。電力電子技術(shù)課程的教學(xué)可在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)項(xiàng)，將教學(xué)與行業(yè)發(fā)展、最新技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用等多方面內(nèi)容結(jié)合起來。學(xué)生不僅對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有更加直觀的認(rèn)識(shí)，而且還能理論實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。

3基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)方法

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電力電子技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。高職院校作為電力電子技術(shù)人才培養(yǎng)基地，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供高水平、高能力的電力專業(yè)人才資源是其重要職責(zé)。然而，由于電力電子技術(shù)內(nèi)容涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，且教材改革相對(duì)滯后、課程內(nèi)容缺乏深度等多方面原因，電力電子教學(xué)效果不甚理想，嚴(yán)重制約學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升。

王兆安和劉進(jìn)軍主編，機(jī)械工業(yè)出版社2009年出版的《電力電子技術(shù)》，著眼于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)實(shí)際，對(duì)上一版內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，提升該書在本科電力電子教學(xué)實(shí)踐中的實(shí)用性、適用性。相較于上一版和同類書籍，該書亮點(diǎn)頗多：

其一，結(jié)構(gòu)分明，層次井然。該書共10章，第1章緒論簡述電力電子技術(shù)的概念、發(fā)展史、應(yīng)用以及本書的內(nèi)容和使用說明；第2章主要介紹不可控器件、半控型器件、典型全控器件和其他新型電力電子器件等；第3章至第6章詳細(xì)闡述電路問題，包括整流電路、逆流電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路等不同的電路模式；第7章與第8章分別講述PWM控制技術(shù)的基本原理、控制方法、跟蹤控制技術(shù)和軟開關(guān)的基本概念、電路分類、技術(shù)研究新進(jìn)展；第9章從電力電子器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、串聯(lián)和并聯(lián)使用方面討論電力電子器件應(yīng)用的共性問題；第10章則重點(diǎn)論述電力電子技術(shù)在不同電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。各個(gè)章節(jié)聯(lián)系緊密，且難度層層遞進(jìn)，符合讀者閱讀學(xué)習(xí)基本規(guī)律和習(xí)慣；主次分明，詳略得當(dāng)，便于讀者掌握該書核心內(nèi)容。

其二，內(nèi)容豐富實(shí)用。以往電力電子課程教學(xué)質(zhì)量提升成效不佳的主要原因是教學(xué)內(nèi)容偏離實(shí)際，忽視了電力電子教學(xué)知識(shí)的實(shí)用性、可操作性以及學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)需求。電力電子技術(shù)本身是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，需要學(xué)生具備一定電力電子技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，更重要的是具備一定操作、實(shí)踐能力。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)新的元器件不斷出現(xiàn)，元件集成規(guī)模不斷擴(kuò)大且功能更加全面，電子產(chǎn)品內(nèi)部的集成元件也隨之增多，電路也更為復(fù)雜。因而從客觀上來說，電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容需要保持與時(shí)俱進(jìn)，才能確保高校人才培養(yǎng)的有效性和科學(xué)性，更好地滿足人才市場需求。《電力電子技術(shù)》在第4版的基礎(chǔ)上對(duì)原有內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和補(bǔ)充，涉及電力電子基本概述、發(fā)展史、整流電路、逆變電路、PWM控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等多層次內(nèi)容，為培養(yǎng)學(xué)生過硬實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。同時(shí)，為提升讀者對(duì)該書電力電子理論的理解和運(yùn)用，編者還深度探討了電力電子器件應(yīng)用的共性問題、電力電子技術(shù)的應(yīng)用等實(shí)踐性較強(qiáng)的問題，并在每章節(jié)后都有習(xí)題和思考題，以及單獨(dú)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊，例如三相橋式全控整流電路的性能研究、直流斬波電路的性能研究、單相交一直一交變頻電路的性能研究等，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)理論知識(shí)與具體應(yīng)用場景的聯(lián)系性，從而提升學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)理論知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐的意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí)。

其三，理論闡述通俗易懂，圖文并茂。興趣是學(xué)習(xí)的老師，要想提升學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)這門課程的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提升教學(xué)內(nèi)容的趣味性和可讀性十分重要。電力電子技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)定理、元器件工作原理、電路工作原理及其性能等內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的基礎(chǔ)知識(shí)，但是僅憑文字描述，學(xué)生很難理解透徹并掌握，因而需要借助圖片和圖示進(jìn)行理解、記憶、強(qiáng)化。編者摒棄以往電力電子書籍滿篇專業(yè)術(shù)語的枯燥編撰方式，轉(zhuǎn)而采用通俗易懂的語言闡述電力電子技術(shù)相關(guān)理論，并配以恰當(dāng)?shù)膱D片和實(shí)驗(yàn)圖書解析，幫助讀者進(jìn)一步掌握該書要旨。鑒于《電力電子技術(shù)》對(duì)電力電子教學(xué)的深刻解讀，教學(xué)者可從以下幾個(gè)方面開展電力電子教學(xué)方法創(chuàng)新：首先，課程理論與實(shí)踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣。教授電子技術(shù)時(shí)，教師可將其課程內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐知識(shí)；也可通過具體實(shí)物和電子設(shè)備給學(xué)生演示電子技術(shù)相關(guān)的操作，激發(fā)學(xué)生對(duì)電子產(chǎn)品工作原理的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

其次，利用現(xiàn)代化、多媒體教學(xué)設(shè)備，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣。運(yùn)用多媒體技術(shù)，可將復(fù)雜、枯燥又抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)為簡單、具體、形象的內(nèi)容，有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，營造趣味橫生的課堂氛圍，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。最后，加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)，提高學(xué)生興趣。對(duì)于高職院校學(xué)生理論知識(shí)接受力較差，但實(shí)踐操作興趣較濃的特點(diǎn)，可采取先實(shí)踐后理論的方法，讓學(xué)生自己研究電子元件，從中發(fā)現(xiàn)問題并尋找答案，進(jìn)而提高學(xué)生探索學(xué)習(xí)積極性，加深對(duì)元件的理解和認(rèn)識(shí)。如書中元件、電路等章節(jié)的內(nèi)容，教師都可嘗試用以上方法進(jìn)行教學(xué)，努力提升教學(xué)質(zhì)量。

摘要：文中回顧電力電子技術(shù)的發(fā)展，闡述了電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，論述了電力電子技術(shù)的創(chuàng)新和器件開發(fā)應(yīng)用，將對(duì)我國工業(yè)領(lǐng)域形成巨大的生產(chǎn)力，以此推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)高速高效可持續(xù)發(fā)展

關(guān)鍵詞：發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)創(chuàng)新器件開發(fā)應(yīng)用推廣

1概述

自本世紀(jì)五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)，以此為基礎(chǔ)開發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組和靜止離子變流器進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代，這標(biāo)志著電力電子的誕生。進(jìn)入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關(guān)斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展，是電力電子技術(shù)的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應(yīng)快、低損耗方向發(fā)展。而進(jìn)入90年代電力電子器件正朝著復(fù)臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此為基礎(chǔ)形成一條以電力電子技術(shù)理論研究，器件開發(fā)研制，應(yīng)用滲透性，在國際上電力電子技術(shù)是競爭最激烈的高新技術(shù)領(lǐng)域。

2電力電子器發(fā)展回顧

整流管是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復(fù)型和肖特基型三大系列產(chǎn)品，電力整流管對(duì)改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個(gè)工業(yè)用普通晶閘管開始，其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎(chǔ)，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導(dǎo)、非對(duì)稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場。

1概述

自本世紀(jì)五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)，以此為基礎(chǔ)開發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組和靜止離子變流器進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代，這標(biāo)志著電力電子的誕生。進(jìn)入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關(guān)斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展，是電力電子技術(shù)的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應(yīng)快、低損耗方向發(fā)展。而進(jìn)入90年代電力電子器件正朝著復(fù)臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此為基礎(chǔ)形成一條以電力電子技術(shù)理論研究，器件開發(fā)研制，應(yīng)用滲透性，在國際上電力電子技術(shù)是競爭最激烈的高新技術(shù)領(lǐng)域。

2電力電子器發(fā)展回顧

整流管是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復(fù)型和肖特基型三大系列產(chǎn)品，電力整流管對(duì)改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個(gè)工業(yè)用普通晶閘管開始，其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎(chǔ)，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導(dǎo)、非對(duì)稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場。

1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關(guān)斷的GTO至今，目前以達(dá)到9kV/0.25kA/0.8kHz的可關(guān)斷的GTO至今，目前以達(dá)到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當(dāng)前各種自關(guān)斷器件中GTO容量量最大，但其工作頻率最低，但其在大功率電力牽引驅(qū)動(dòng)中有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此它在中壓、大客量領(lǐng)域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產(chǎn)品，其額定值已達(dá)1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關(guān)損耗小、開關(guān)時(shí)間短等特點(diǎn)，在中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)損耗低及工作頻率高等特點(diǎn)，其有著廣闊的發(fā)展前景。而IGCT是最近發(fā)展起來的新型器件，它是在GTO基礎(chǔ)上發(fā)展起來的器件，稱為集成門極換流晶閘管，也有人稱之為發(fā)射極關(guān)斷晶閘管，它的瞬時(shí)開關(guān)頻率可達(dá)20kHZ，關(guān)斷時(shí)間為1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻斷電壓6kV，直流阻斷電壓3.9kV，開關(guān)時(shí)間<2ks，導(dǎo)通壓降3600A時(shí)，2.8V，開關(guān)頻率>1000Hz。

3電力電子器件發(fā)展趨勢(shì)

整體性備課是對(duì)“電力電子技術(shù)”的全面準(zhǔn)備，是教師能否講好這門課程的最關(guān)鍵的一步。只有對(duì)“電力電子技術(shù)”有了整體上的把握，對(duì)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)做到了融會(huì)貫通，才能在具體講授每次課時(shí)有一個(gè)全局的高度、有一種俯視的自信，才能清晰流暢、舉重若輕地講授課程，猶如庖丁解牛，游刃有余。在整體性備課時(shí)，關(guān)鍵是要弄清楚5個(gè)基本問題，并完成好6件準(zhǔn)備工作。1.5個(gè)基本問題

（1）“電力電子技術(shù)”的主體框架，基本內(nèi)容、各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，以及貫穿全課程的關(guān)鍵線索是什么？這個(gè)問題是從整體上把握“電力電子技術(shù)”的首要問題，直接挑戰(zhàn)教師對(duì)所授內(nèi)容的理解深度和運(yùn)用程度。“電力電子技術(shù)”主要由三大部分組成：[2]電力電子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大類基本變流電路以及由它們組合而成的組合變流電路；對(duì)各種變流電路都適用的PWM控制技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)。其中，各種變流電路及其控制技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握是本課程的主體。變流電路種類繁多，突出帶有共性的分析方法對(duì)于理解各種電路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通斷型電力電子器件的存在，使得四大類變流電路及其他們的組合變流電路呈現(xiàn)出非線性特性；但當(dāng)電路中各通斷型電力電子器件的通斷狀態(tài)確定后，整個(gè)變流電路又可以根據(jù)線性電路的基本理論進(jìn)行分析。相位控制和脈沖寬度調(diào)制（PWM）則是分別針對(duì)半控型器件和全控型器件組成的電路拓?fù)涞膬煞N控制技術(shù)。而所選用的通斷型電力電子器件的類型（即不可控型、半控型、全控型）則是將各種變流電路及其控制技術(shù)（對(duì)不可控型器件構(gòu)成的電路不存在控制問題）構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體的關(guān)鍵線索。

（2）“電力電子技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)是什么？也就是說，學(xué)了這門課程以后，學(xué)生能夠做到些什么？為了從宏觀上控制大學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，教育部對(duì)主要的基礎(chǔ)性、專業(yè)基礎(chǔ)性課程都制定了相應(yīng)的“課程教學(xué)基本要求”，一般涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容：一個(gè)方面是規(guī)定了一門課程必須包含的知識(shí)點(diǎn)和基本技能；另一個(gè)方面是學(xué)生對(duì)這些知識(shí)和技能應(yīng)該掌握的程度層次，例如，識(shí)記、了解、理解、應(yīng)用（可進(jìn)一步細(xì)化為簡單應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)等）。通過對(duì)“電力電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉并掌握晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）、電力場效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）和絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等電力電子器件的工作原理、開關(guān)特性和電氣參數(shù)；熟悉并掌握單相、三相整流電路和有源逆變電路的基本原理、波形分析，以及各種性質(zhì)的負(fù)載對(duì)電路工作性能的影響；掌握直流斬波電路的工作原理、電路結(jié)構(gòu)、換相方法及參數(shù)計(jì)算；掌握交流調(diào)壓電路的電路結(jié)構(gòu)、換相方法、波形分析和參數(shù)計(jì)算，了解交-交變頻電路的基本原理；掌握逆變電路，特別是PWM型逆變電路的工作原理、控制方法、波形分析；了解軟開關(guān)技術(shù)的基本概念；了解電力電子技術(shù)的發(fā)展方向。

（3）“電力電子技術(shù)”的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向是什么？了解歷史，分析現(xiàn)狀，是為了更好地預(yù)測未來。所謂“了解歷史”，首先，要清楚所授課程的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段；其次，應(yīng)知道每個(gè)階段的標(biāo)志性事件、代表性人物和重要結(jié)果；最后，對(duì)某些重要結(jié)果在歷史上的獲得過程也需有所涉獵，從而有助于利用歷史所蘊(yùn)含的科學(xué)精神、研究方法和思想啟迪，創(chuàng)造性地挖掘新方法、新技術(shù)。[1]而在分析現(xiàn)狀時(shí)，不但要聚焦本校、兄弟院校、國外高校對(duì)本課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面的情況，還應(yīng)關(guān)注本課程所屬學(xué)科的最新科研進(jìn)展。由于電力電子器件的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。使用電子管、水銀整流器的時(shí)期屬于電力電子技術(shù)的史前期或黎明期。在這一時(shí)期，各種整流電路、逆變電路和周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管標(biāo)志著電力電子技術(shù)的正式誕生；隨著晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)得以逐漸確立。由于晶閘管是通過對(duì)門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其關(guān)斷通常需要依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實(shí)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)受到很大的局限。20世紀(jì)70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET為代表的全控型器件迅速發(fā)展，把電力電子技術(shù)推進(jìn)到一個(gè)新的發(fā)展階段。與晶閘管電路的相位控制方式相對(duì)應(yīng)，采用全控型器件電路的主要控制方式為PWM。PWM方式不僅在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均可應(yīng)用，而且使得電路的控制性能大為改善，因而對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。在20世紀(jì)80年代后期，以IGBT為代表的復(fù)合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快和BJT通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點(diǎn)，因此，IGBT成為了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。同IGBT相類似的，還有復(fù)合了MOSFET和GTO優(yōu)良性能的MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）。目前，把驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)電路和功率器件集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（PIC）成為了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

（4）“電力電子技術(shù)”在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用是什么？整個(gè)大學(xué)四年的教學(xué)過程是一個(gè)系統(tǒng)工程，而具體到某一門課程則只屬于它的一個(gè)局部，因此，各門課程的教學(xué)不能孤立地進(jìn)行，而必須與其他課程相互配合，特別是要關(guān)注前修課和后續(xù)課。“電力電子技術(shù)”是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)它之前，學(xué)生應(yīng)學(xué)過“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，并已能熟練使用示波器等電子儀器；而“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”則是該課程的后續(xù)課之一。

（5）“電力電子技術(shù)”的主要內(nèi)容應(yīng)通過怎樣的教學(xué)步驟和教學(xué)方法傳授給學(xué)生？設(shè)計(jì)一個(gè)合理的教學(xué)步驟或教學(xué)過程，并采用科學(xué)的教學(xué)方法幫助和鼓勵(lì)學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)是整體性備課的最后一個(gè)基本問題。一般來講，教學(xué)過程可分為三步走：首先，是把“電力電子技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)具體化、明確化，并通過教學(xué)內(nèi)容這一載體反映出來。然后，采用各種行之有效的教學(xué)方法，幫助和鼓勵(lì)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)來達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)，所謂“授之魚，不如授之以漁”。比如，可以幫助和鼓勵(lì)學(xué)生自己運(yùn)用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓?fù)洌琜3]驗(yàn)證相位控制方式和PWM方式；幫助和鼓勵(lì)學(xué)生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型，并善于利用Google搜索網(wǎng)絡(luò)資源；最后，就是要合理評(píng)價(jià)學(xué)生的進(jìn)步。教學(xué)方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學(xué)法、準(zhǔn)直觀法、邊講邊練法、單元教學(xué)法、發(fā)現(xiàn)教學(xué)法、程序教學(xué)法、案例教學(xué)法、暗示教學(xué)法等，[1]上述方法都有它們各自的優(yōu)勢(shì)和不足，適用于不同的場合，因此，不應(yīng)盲目肯定或否定一種方法，而應(yīng)結(jié)合教學(xué)模式、教學(xué)手段和教學(xué)設(shè)備加以綜合使用。對(duì)于“電力電子技術(shù)”這門課程而言，筆者非常信賴案例教學(xué)法——通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學(xué)生點(diǎn)石成金的“金手指”。2.6件準(zhǔn)備工作有了對(duì)上述5個(gè)基本問題的認(rèn)識(shí)后，接下來就應(yīng)該做好以下6件準(zhǔn)備工作了：認(rèn)真研讀“電力電子技術(shù)”教學(xué)基本要求和教學(xué)大綱；認(rèn)真選擇、研讀教材及參考書；認(rèn)真研讀“電力電子技術(shù)”的前修課和后續(xù)課的教材；自己動(dòng)手做過教材中的全部練習(xí)題及思考題；了解學(xué)生；撰寫一份“電力電子技術(shù)”教學(xué)安排表，并在課前發(fā)放給每個(gè)學(xué)生。其中，最要緊的是研讀教材、做好習(xí)題和了解學(xué)生。所謂“研讀”，是指通過仔細(xì)的、反復(fù)的、研究式的將選定的《電力電子技術(shù)》教材讀上很多遍，從而把教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)部分完全吃透，即要讀到不會(huì)被人就教材中的內(nèi)容問倒、讀到可以脈絡(luò)清晰、有理有據(jù)地用自己的語言來闡述教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

摘要：電力電子技術(shù)是新興的一門交叉性學(xué)科，在教學(xué)內(nèi)容上更是涵蓋了電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)等。由于在電氣領(lǐng)域，電力電子技術(shù)的作用日益增強(qiáng)，使得在高校電氣與自動(dòng)化專業(yè)，《電力電子技術(shù)》成為了一門非常重要的課程。在生產(chǎn)生活中，電力電子技術(shù)已成為現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中非常重要的支撐技術(shù)，也被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)、新能源發(fā)生、變頻調(diào)速等各種工業(yè)和民用電器領(lǐng)域。在這種情況下，高校如何對(duì)電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，滿足市場對(duì)電力電子技術(shù)應(yīng)用型人才的需求，就成了迫切需要解決的問題。本文對(duì)當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容中存在的問題進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)現(xiàn)狀給出了相應(yīng)的改革建議，以期與大家共同探討完善。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用人才；電力電子；教學(xué)內(nèi)容；改革

《電力電子技術(shù)》課程內(nèi)容中包括電路理論、電機(jī)學(xué)、電力控制技術(shù)、電力半導(dǎo)體技術(shù)、控制理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等，知識(shí)面寬廣，信息量大，不容易理解。隨著科技的快速更新?lián)Q代，教學(xué)內(nèi)容日益豐富，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容要求的難度也越來越高。傳統(tǒng)簡單的照本宣讀理論教學(xué)，已然無法適應(yīng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)的要求，更無法滿足市場對(duì)應(yīng)用型人才的需求。因此，如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，提高教學(xué)效果，真正培養(yǎng)出有實(shí)際操作能力的應(yīng)用電力電子技術(shù)人才，是當(dāng)前高校教學(xué)改革發(fā)展的重點(diǎn)。

一、當(dāng)前《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容存在的問題

（一）課堂教學(xué)內(nèi)容存在的問題。當(dāng)前對(duì)于《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)，由于課程本身涉及范圍較廣，知識(shí)面較寬，而教材編纂內(nèi)容還在不斷更新與探索，所以導(dǎo)致課堂理論教學(xué)基本是照本宣讀，缺乏生動(dòng)易懂的典型案例。學(xué)生很難產(chǎn)生整體的概念以及邏輯理解思維，理解困難，紛雜的理論讓學(xué)生思而生畏，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果難以達(dá)到要求。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在的問題。電力電子技術(shù)本來就是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。高校教學(xué)的目的也是相應(yīng)地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該被貫穿創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的始終。當(dāng)前高校對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，重視程度不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及設(shè)備陳舊，教學(xué)還是按照舊的功能模塊來進(jìn)行操作，學(xué)生機(jī)械地模仿老師的操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象沒有足夠的關(guān)注，對(duì)新技術(shù)的接觸了解經(jīng)常一帶而過。培養(yǎng)出來的學(xué)生，根本不能很好地適應(yīng)當(dāng)下新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，造成高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)。

二、對(duì)《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容改革的建議

摘要:電力電子技術(shù)作為助力我國電力產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展重要技術(shù)形式，吸引許多行業(yè)專家深入研究，旨在將電力電子技術(shù)靈活用于社會(huì)建設(shè)及國家發(fā)展進(jìn)程中，作為電氣工程自動(dòng)化體系重要分支，針對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，能推動(dòng)我國工業(yè)工程朝著自動(dòng)化、信息化、智能化方向發(fā)展，其重要性可見一斑。通過對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為充分發(fā)揮電力電子技術(shù)應(yīng)用價(jià)值提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);研究;熱點(diǎn)

0引言

電力電子技術(shù)在控制學(xué)、電子學(xué)及電工學(xué)等相關(guān)技術(shù)性理論知識(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，作為極具復(fù)合性的高新技術(shù)，在我國科技興國戰(zhàn)略及經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型大背景下受到廣泛關(guān)注，其發(fā)展勢(shì)頭迅猛輻射范圍極廣，尤其對(duì)電力工程現(xiàn)代化發(fā)展具有極大意義。

1軟開關(guān)技術(shù)

為規(guī)避電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)開關(guān)元件造成的損耗，研究人員針對(duì)軟開關(guān)技術(shù)展開深入分析，繼而為控制乃至消除損耗提供技術(shù)支持，將緩沖吸收電流剔除，使當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)得以優(yōu)化。軟開關(guān)技術(shù)之所以具有一定應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要是源于該技術(shù)在電路系統(tǒng)內(nèi)加設(shè)電容、小電感等諧振元件，在電力系統(tǒng)控制開關(guān)時(shí)引入諧振，使電流、電壓不再重疊，同時(shí)能降低開關(guān)噪音及損耗。伴隨該技術(shù)研究不斷深入，依據(jù)電壓電流狀態(tài)及其開關(guān)元件，可將軟開關(guān)電路分為零電流電路、零電壓電路;依據(jù)其技術(shù)研究歷程，可將軟件開關(guān)電路分為零轉(zhuǎn)換PWM電路、零開關(guān)PWM電路、準(zhǔn)諧振電路，同時(shí)每種處于軟開關(guān)技術(shù)中的電路形式均富含升壓、降壓等類型，能在基本開關(guān)單元將電路導(dǎo)出。

電力電子技術(shù)是以電力電子器件為基礎(chǔ)對(duì)電能進(jìn)行控制、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)囊婚T技術(shù)，是現(xiàn)代電子學(xué)的一個(gè)重要分支，包括電力電子器件、變流電路和控制電路三大部分，其中以電力電子器件的制造、應(yīng)用技術(shù)為最基本的技術(shù)。因此，了解電力電子器件的基本工作原理、結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)，正確安全使用電力電子器件是完成一部電力電子裝置最關(guān)鍵的一步。電力電子器件種類繁多，各種器件具有自身的特點(diǎn)并對(duì)驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和緩沖電路有一定的要求。一個(gè)完善的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和緩沖電路是器件安全、成功使用的關(guān)鍵，也是本講座重點(diǎn)講述的部分。電力電子變換電路常用的半導(dǎo)體電力器件有快速功率二極管、大功率雙極型晶體管(GTR)、晶閘管(Thyristor或SCR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)以及功率集成電路PIC等。在這些器件中，二極管屬于不控型器件，晶閘管屬于半控型器件，其他均屬于全控型器件。SCR、GTO及GTR屬電流驅(qū)動(dòng)型器件，功率MOSFET、IGBT及PIC為電壓驅(qū)動(dòng)型器件。在直接用于處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能變換和控制的電子器件稱為電力電子器件。電力電子器件之所以和“電力”二字相連，是因?yàn)樗饕獞?yīng)用于電氣工程和電力系統(tǒng)，其作用是根據(jù)負(fù)載的特殊要求，對(duì)市電、強(qiáng)電進(jìn)行各種形式的變換，使電氣設(shè)備得到最佳的電能供給，從而使電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。目前的電力電子器件主要指的是電力半導(dǎo)體器件，與普通半導(dǎo)體器件一樣，電力半導(dǎo)體器件所采用的主要材料仍然是硅。

1電力電子器件的一般特征

(1)處理電功率的能力大

(2)工作在開關(guān)狀態(tài)

(3)需要由信息電子電路來控制

(4)需要安裝散熱器

摘要：電力電子器件又稱為功率半導(dǎo)體器件，主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件，其類型非常的多樣，在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，是弱電與強(qiáng)電、信息與電子、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)完美結(jié)合的媒介。本文主要針對(duì)電力電子器件及其應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析、

關(guān)鍵詞：電力電子器件；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力電子器件裝置當(dāng)今得到了廣泛的應(yīng)用，主要涉及到交通運(yùn)輸業(yè)、先進(jìn)裝備制造業(yè)、航天航空和坦克飛機(jī)等現(xiàn)代化裝備中。得益于電子技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，全球電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，給全球的經(jīng)濟(jì)、文化、軍事等各領(lǐng)域帶來了實(shí)質(zhì)性的影響。電子技術(shù)可以劃分為兩類：一種是電子信息技術(shù)，電力電子元件在電子信息技術(shù)上的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)信息的傳送、儲(chǔ)存和控制等目的；第二種就是保證電能正常安全的進(jìn)行傳輸，同時(shí)將能源和信息有效的結(jié)合起來。在社會(huì)的不斷發(fā)展中，各行各業(yè)對(duì)于優(yōu)質(zhì)優(yōu)量的電能都是迫切需要的，而隨著一次次電力電子技術(shù)的改革，電力電子器件的應(yīng)用范圍也更加廣泛，成為了工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要元件。電力電子技術(shù)的發(fā)展為人類的環(huán)保和生活都做出了重要的貢獻(xiàn)，成為了將弱電與強(qiáng)電、信息與電子、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)完美結(jié)合的媒介。所以電力電子器件的研究成為了電力電子行業(yè)的重要課題。

1.電力電子器件的應(yīng)用與發(fā)展歷程

上世紀(jì)50年代開始，全球第一支晶閘管誕生，這就標(biāo)志著現(xiàn)代電氣傳動(dòng)中的電力電子技術(shù)登上歷史的舞臺(tái)，基于晶閘管研發(fā)的可控硅整流裝置成為了電氣傳動(dòng)行業(yè)的一次變革，開啟了以電力電子技術(shù)控制和變換電能的變流器時(shí)代，至此電力電子技術(shù)產(chǎn)生。到70年代時(shí)晶閘管已經(jīng)研發(fā)出來可以承受高壓大電流的產(chǎn)品，這一代的半控型器材被稱之為第一代電力電子器件。但是晶閘管的缺點(diǎn)就是不能自關(guān)斷，隨著電力電子理論和工藝的不斷進(jìn)步，隨后研發(fā)出了GTR.GTO和MOSFET等自關(guān)斷的全控型，這一類產(chǎn)品被稱之為第二代電力電子器件。之后出現(xiàn)了第三代電力電子器件，主要以絕緣柵雙極晶體管為代表，第三代電力電子器件具有頻率快、反映速度快和能耗較低的特點(diǎn)。在近些年的研究中，人們開始將微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)進(jìn)行融合，從而制造出了具有多功能、智能化、高效率的全控性能集成器件。電力電子器件中使用最多，構(gòu)造簡單的就是整流管，當(dāng)前整流管可以分為普通型、快恢復(fù)型和肖特基型三種。在改善電力電子性能、減少電路能源損耗和提升電流效率等方面，電力整流管發(fā)揮著重要的作用。美國通用電氣公司于1958年研發(fā)出了第一個(gè)用于工業(yè)的普通晶閘管，為今后的工藝調(diào)整和新器件的研發(fā)打下了基礎(chǔ)，隨后的十年中各式各樣的晶閘管面世，例如雙向、逆向逆導(dǎo)和非對(duì)稱等，到現(xiàn)如今這些晶閘管還一直在被使用。為了解決晶閘管的不可自關(guān)斷問題，美國于1964年研發(fā)了0.5kV/0.01kA的可關(guān)斷晶閘管，到今天發(fā)展成為9kV/2.5kA/0.8kHZ和6kV/6kA/1kHZ。可關(guān)斷晶閘管具有容量大和低頻率的特點(diǎn)，在大功率牽引驅(qū)動(dòng)中發(fā)揮著極大的作用。隨后到70年代，GTR產(chǎn)品成功面世，其額定值已經(jīng)達(dá)到了1.8kV/0.8kA/2kHZ和0.6kV/0.003kA/100kHZ，GTR產(chǎn)品具有極大的靈活性，有著開關(guān)能源消耗低和時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，在中等容量和頻率電路中發(fā)揮著主要作用。而第三代的絕緣柵型雙極性晶體管，對(duì)電壓能夠進(jìn)行控制，有著輸入阻率抗性大和驅(qū)動(dòng)功率小等特點(diǎn)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2電力電子器件的應(yīng)用