現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用高頻電力電子半導(dǎo)體器體，自動(dòng)控制、高性能數(shù)字處理技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交叉技術(shù)。這些技術(shù)的成熟與應(yīng)用在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的直流電源中起著關(guān)鍵的作用，是現(xiàn)代高頻電力電子技術(shù)的整合應(yīng)用。

當(dāng)前，高頻電力電子開關(guān)器作為降耗、節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、控制方式軟件化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。相信在不遠(yuǎn)的將來，高頻電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

一、電力電子技術(shù)的發(fā)展

電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)始于上世紀(jì)的四十年代末五十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

1.整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供，但是大約20%~40%的電能是以直流形式消費(fèi)的，其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠以70~85%的效率把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡虼嗽诹甏推呤甏?，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。

當(dāng)時(shí)國內(nèi)曾經(jīng)掀起了各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物，但是，整流器的高諧波干擾，低轉(zhuǎn)換效率，體積龐大，散熱量大成了實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。

2.逆變器時(shí)代

七十年代中期出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī)，交流電機(jī)變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代，隨著變頻調(diào)速裝置的普及，大功率逆變用的晶閘管、大功率達(dá)林頓功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出，靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變，但工作頻率較低，使得設(shè)備的體積依然龐大，功率器件的損耗較大，轉(zhuǎn)換效率不夠高，僅僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

3.變頻器時(shí)代

進(jìn)入八十年代，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合，與之配套出現(xiàn)的軟開關(guān)切換技術(shù)，PWM調(diào)制技術(shù)，諧振開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，使得全控型功率器件，首先是金屬氧化物功率管(M0SFET)的應(yīng)用，促使中小功率直流電源向高頻化發(fā)展，而絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn)，又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域已成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現(xiàn)代電力電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展，促使交流--直流變換、直流--直流變換、直流--交流逆變技術(shù)不斷提升，可靠性不斷提高，為用電設(shè)備提供高效、節(jié)能、降耗、環(huán)保、電源體積小型化、電源重量輕量化、控制技術(shù)智能化和機(jī)電一體化的發(fā)展方向提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。

二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

1.為高性能計(jì)算機(jī)提供高效率綠色電源

移動(dòng)通信高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。