淺談電力電子器件的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展

張嵐 程威

摘 要：電力電子是一項(xiàng)由電力學(xué)、電子學(xué)及控制理論相互融合衍生的新型技術(shù)，也是我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防和科學(xué)的核心技術(shù)。在電力電子的迅速發(fā)展下，其已經(jīng)被應(yīng)用到我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域中，例如家用電器、交通運(yùn)輸、能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、綠色節(jié)能、航天航空以及軍用裝備的研發(fā)等等。同時(shí)，電力電子器件又被稱為功率半導(dǎo)體器件，主要是作用于電力設(shè)備的控制電路和電能變換等大功率電子器件，對(duì)于各種電力設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。因此，為促進(jìn)電力電子器件的穩(wěn)定發(fā)展，就必須全面了解電力電子器件的應(yīng)用現(xiàn)狀，明確其中存在的問(wèn)題，并針對(duì)其發(fā)展方向采取有效建議。

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

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力電子器件在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是20世紀(jì)80年代之后，電子技術(shù)的迅猛發(fā)展極大影響了全球的軍事發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及文化發(fā)展。通常來(lái)說(shuō)電子技術(shù)又分為信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)，其中信息電子技術(shù)主要包括有計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)等等，通過(guò)這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息處理、信息傳輸、信息存儲(chǔ)以及信息控制等等；而電力電子技術(shù)主要是進(jìn)行電能傳輸、電能處理、電能存儲(chǔ)以及電能控制，不僅要保證電能運(yùn)輸能夠在高效安全、經(jīng)濟(jì)可靠的環(huán)境下運(yùn)行，也要促使能源和信息集成運(yùn)用，總之，只有兩者結(jié)合運(yùn)用，才能使其正常運(yùn)行。同時(shí)，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，國(guó)內(nèi)對(duì)于電能的需求日益增高，而電力電子技術(shù)能夠?qū)⒁淮文茉崔D(zhuǎn)換為電能，正是解決電力需求問(wèn)題的最佳手段，也是有效融合傳統(tǒng)產(chǎn)生和現(xiàn)代產(chǎn)生、弱電控制和強(qiáng)電運(yùn)行以及信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的重要橋梁。由此可見，電力電子技術(shù)不僅是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)，也是提高我國(guó)人民日常生活的重要技術(shù)支撐。

1 電力電子器件的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 晶閘管的應(yīng)用現(xiàn)狀

晶閘管是我國(guó)以往應(yīng)用最多的電力電子器件，就傳統(tǒng)晶閘管和現(xiàn)代晶閘管的比較來(lái)看，傳統(tǒng)晶閘管都是由水銀整流器和電動(dòng)發(fā)電機(jī)組成而成，這種晶閘管的體積較大，且功率上并無(wú)太大亮點(diǎn)，而現(xiàn)代晶閘管與其相比較具有體積小、功率大及高效率等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，在眾多變流技術(shù)中占有者較高的核心地位[1]。但是這類晶閘管的應(yīng)用過(guò)程也具有一定缺陷，那就是在運(yùn)行過(guò)程不能使其低頻率工作，也無(wú)法關(guān)斷，為此就研發(fā)出了可關(guān)斷式的晶閘管，而在歐洲及日本等國(guó)家已經(jīng)開始研發(fā)基于大功率、高電壓的可關(guān)斷晶閘管的變頻器，這種變頻器的研發(fā)方向主要作用于交通電車，以此促進(jìn)交通發(fā)展。

1.2 絕緣柵雙級(jí)晶體管的應(yīng)用

絕緣柵雙級(jí)晶體管的研發(fā)方向主要是基于可關(guān)斷晶閘管不能滿足于人們的實(shí)際需求。在可關(guān)斷晶閘管的廣泛應(yīng)用背景下，人們逐漸發(fā)覺到晶閘管在關(guān)斷中會(huì)產(chǎn)生較高的能源耗費(fèi)，這種能源浪費(fèi)現(xiàn)象與各國(guó)提出的環(huán)保節(jié)能理念背道而馳，也是普通公民所不能接受的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)損失，從而對(duì)此現(xiàn)象產(chǎn)生了較強(qiáng)烈的爭(zhēng)議，直到研發(fā)出絕緣柵雙級(jí)晶體管才得以有效解決問(wèn)題[2]。而絕緣柵雙級(jí)晶體管相比可關(guān)斷晶閘管具有更高效益，于是絕緣柵雙級(jí)晶體管逐漸替代晶閘管應(yīng)用在電車研發(fā)中。

1.3 智能功率模塊的應(yīng)用

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越追求智能化技術(shù)，為此就在絕緣柵雙級(jí)晶體管的原有基礎(chǔ)上結(jié)合故障檢測(cè)保護(hù)電路研發(fā)出智能功率模塊，這種具有智能化性質(zhì)的電力電子模塊也是近年來(lái)各國(guó)積極倡導(dǎo)的應(yīng)用方向。智能功率模塊相比以往的功率器件有著革命性進(jìn)步，其主要特點(diǎn)就具有溫度傳感功能、電流傳感功能，其中電流傳感功能能夠不間斷檢測(cè)功率器件的電流情況，以保證功率器件的正常運(yùn)行[3]。不僅如此，智能功率模塊還具備高電壓及電流，可以極大降低能源浪費(fèi)，無(wú)需設(shè)計(jì)另外的驅(qū)動(dòng)電路，在應(yīng)用過(guò)程就具有較高的便捷性。

2 電力電子器件的應(yīng)用問(wèn)題及發(fā)展方向

就目前來(lái)看，電力電子器件在各行各業(yè)都得到廣泛應(yīng)用，尤其是許多大型工廠都積極采用了電力電子器件，但是在應(yīng)用電力電子器件提高生產(chǎn)效率的時(shí)候，也常常會(huì)出現(xiàn)一些較為棘手的問(wèn)題，對(duì)于電力電子器件的應(yīng)用及發(fā)展都產(chǎn)生一定影響，為此就需要了解電力電子器件在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而明確電力電子器件的發(fā)展方向。

2.1 電力電子器件的創(chuàng)新度不高

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)人民對(duì)于電力電子器件的各項(xiàng)要求越來(lái)越高，不僅要求電力電子器件具備高性能、高質(zhì)量，還過(guò)度追求于電力電子器件的規(guī)格及功能，繼而造成了電子技術(shù)的發(fā)展速度跟不上人們?cè)絹?lái)越高的需求[4]。這就使得電力電子器件的創(chuàng)新度不高，在應(yīng)用電力電子器件的過(guò)程不能提供人們所需的服務(wù)，為此就需要根據(jù)我國(guó)人民的技術(shù)需求，從而具有針對(duì)性的對(duì)電子技術(shù)進(jìn)行深入研究，以便能夠?qū)ζ溥M(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新，制造出能夠滿足于我國(guó)人民服務(wù)需求的電力電子器件。

2.2 電子電力器件的原材料問(wèn)題

在電力電子技術(shù)的發(fā)展中，原材料一直是阻礙電子電力器件研制的重要因素。通常想要找到符合電力電子器件研制的原材料就要?jiǎng)佑么罅咳肆?、物理和?cái)力，并經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)研究后，才能確認(rèn)原材料的使用。即使是將原材料使用到電力電子器件的研制中，還是需要較長(zhǎng)時(shí)間的試用，完善其中可能存在的問(wèn)題，才能最終確認(rèn)原材料的投入使用，由此可見原材料的選擇具有較高難度。為此，就需要采取有效方法提高原材料的選用效率，例如構(gòu)建完整的原材料信息庫(kù)，為后續(xù)電力電子器件的研發(fā)工作提供便利。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力電子器件的應(yīng)用極大促進(jìn)了全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)效率得到顯著提升，也為我國(guó)人民的日常生活提供了較高便利。鑒于電力電子器件對(duì)全球社會(huì)的深遠(yuǎn)影響，應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)電力電子器件的研發(fā)力度，從而提高我國(guó)的科技發(fā)展速度，間接的也能提高我國(guó)在全球科技和社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的競(jìng)爭(zhēng)高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢照明，張軍明，盛況.電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，29：5149-5161.

[2]易躍镕.電力電子器件的發(fā)展與應(yīng)用分析[J].智能城市，2016，08：65.

[3]譚鑫.電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，16：126.

[4]魏勁夫.探究電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J/OL].電子測(cè)試，2017（07）.