绪论 、电力电子学的科学性政与发辰 电力电子学( Power electronics)是研究采用半导体器件实现对电能的控制和变换的科 学,它是一门应用于电力技术领域中的电子学。自1974年,国际上开始接受了W· Newell 的定义,即把电力电子学作为介于电气工程三大主要 领域——电力、电子和控制之间的交叉学科,如图所 示。所以电力电子学是应用电子学的一个分支,是与 电气工程的主要学科紧密相关的 电子学 电力电子学是随着电力半导体器件的发展而发展 的。1948年晶体管的发明,使电子工业产生了一次革 连线/抽样 命。957年晶闸管的出现和在电力领域中的应用,实 质上就是电力电子学的开端(晶闸管雏型在1956年由 贝尔电话研究所的 John Mol研制出来,1958年由通用 描述电力电子学是一门 电气公司的RA·York等完成了其生产工艺,并开始将 其应用于电力控制)。1980年可关断晶闸管GTO的商 交又学科的三角形 品化(2500V/1000A),使电力电子学向前推进了一大步。1975年美国 Siliconix公司制造出 V形沟道的金属氧化物半导体场效应功率晶体管,即 MOSFET1988年ECBT的出现,它 集功率晶体管B和场效应功率晶体管的优点于一体,这是电力半导体器件向理想化方面 迈进的最重大事件,使电力电子学的发展进入到一个日新月异的阶段。与此同时,新的电 路、新的控制技术也不断出现,助使电力电子学向更新、更深的领域发展。另一方面,电 力电子学作为一门交叉学科,它反过来又向其邻近的学科渗透,特别是电工技术领域也出 现了前所未有的新的发展局面。 电力电子学包含以下三个方面的内容: (一)电力电子器件 电力电子器件是电力电子学发展的基础。目前,电力电子器件主要有硅整流二极管 ( Diode)、晶闸管( Thyristor)、双极型功率晶体管(BT)、功率场效应晶体管( MOSFET 和绝缘基极的功率晶体管(【GBF)。这些器件正沿着功率化、快速化、模块化和智能化方 面发展。 在高电压大电流的应用中(如高压直流输电、无功补偿等),目前晶闸管仍占主导地 位,但由于ICBT开关速度快、又是电压驱动元件、控制灵活,因此在100W以下的电 力变换器中,IGBT是当然的佼佼者。也正因为如此,GBT发展很快,开关电源中的单管