電子電力技術的發展史

       一般認為，電力電子技術的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出**個晶閘管為標志的。但在晶閘管出現以前，用于電力變換的電子技術就已經存在了。晶閘管出現前的時期可稱為電力電子技術的史前期或黎明期。

       1904年出現了電子管，它能在真空中對電子流進行控制，并應用于通信和無線電，從而開啟了電子技術用于電力領域的先河。后來出現了水銀整流器，它把水銀封于管內，利用對其蒸氣的點弧可對大電流進行控制，其性能和晶閘管已經非常相似。當然，水銀整流器所用的水銀對人體有害，另外，水銀整流器的電壓隆落也很高，很不理想。20 世紀30年代~50年代，是水銀整流器發展迅速并大量應用的時期。在這一時期，水銀整流器廣泛用于電化學工業、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動機的傳動，甚至用于直流輸電。這一時期，各種整流電路、逆變電路、周波變流電路的理論已經發展成熟并廣為應用。在晶閘管出現以后的相當長一段時期內，所使用的電路形式仍然是這些形式。

       在這一時期，把交流變為直流的方法除水銀整流器外，還有發展更早的電動機-直流發電機組，即變流機組。和旋轉變流機組相對應，靜止變流器的稱呼從水銀整流器開始而沿用至今。

       1947年，美國著名的貝爾實驗室**了晶體管，引發了電子技術的一場革命。 *先用于電力領域的半導體器件是硅極管。 晶閘管出現后， 由于其優越的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉變流機組，并且其應用范圍迅速擴大。電化學工業、鐵道電氣機車、鋼鐵工業(軋鋼用電氣傳動、感應加熱等)、電力工業(直流輸電、無功補償等)的迅速發展也給晶閘管的發展提供了用武之地。電力電子技術的概念和基礎就是由于晶閘管及晶閘管變流技術的發展而確立的。

       晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導通而不能使其關斷的器件，屬于半控型器件。對晶閘管電路的控制方式主要是相位控制方式，簡稱相控方式。晶閘管的關斷通常依靠電網電壓等外部條件來實現。這就使得晶閘管的應用受到了很大的局限。

       20世紀70年代后期，以門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場效應晶體管(Power-MOSFET)為代表的全控型器件迅速發展。這些器件都屬于全控型器件。全控型器件的特點是，通過對門極(基極、柵極)的控制既可使其開通又可使其關斷。此外，這些器件的開關速度普遍高于晶閘管，可用于開關頻率較高的電路。這些優越的特性使電力電子技術的面貌煥然新，把電力電子技術推進到一個新的發展階段。

       與晶閘管電路的相位控制方式相對應，采用全控型器件的電路的主要控制方式為脈沖寬度調制(PWM)方式。相對于相位控制方式，可稱之為斬波控制方式，簡稱斬控方式。PWM控制技術在電力電子變流技術中占有十分重要的位置，它在逆變、直流斬波、整流、交流-     交流控制等所有電力電子電路中均可應用。它使電路的控制性能大為改善，使以前難以實現的功能也得以實現，對電力電子技術的發展產生了深遠的影響。

       在20世紀80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)為代表的復合型器件異軍突起。IGBT 屬于全控型器件，它是MOSFET和BJT的復合。它把MOSFET的驅動功率小、開關速度快的優點和BJT的通態壓降小、載流能力大、可承受電壓高的優點集于一身，性能十分優越，使之成為現代電力電子技術的主導器件。與IGBT相對應，MOS 控制晶閘管( MCT)和集成門極換流晶閘管( IGCT)都是MOSFET和GTO的復合，它們也綜合了MOSFET和GTO兩種器件的優點。其中IGCT也取得了相當的成功，已經獲得大量應用。

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