现代电源技术发展历程).doc

现代电源技能生长历程
2007-08-23
现代电源技能是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、盘算机(微处置惩罚器)技能和电磁技能的多学科边沿交又技能。在种种高质量、高效、高可靠性的电源中起要害作用，是现代电力电子技能的具体应用。
当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的底子，正朝着应用技能高频化、硬件结构模块化、产物性能绿色化的偏向生长。在不远的未来，电力电子技能将使电源技能越发成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技能的生长
现代电力电子技能的生长偏向，是从以低频技能处置惩罚问题为主的传统电力电子学，向以高频技能处置惩罚问题为主的现代电力电子学偏向转变。电力电子技能起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其生长先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技能在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期生长起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技能已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的产业用电由工频(50Hz)交换发电机提供，但是约莫20%的电能是以直流形式消费的，其中最典范的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、都市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交换电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大生长。其时海内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大巨细小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范畴的能源危机，交换电机变频惆速因节能效果显著而迅速生长。变频调速的要害技能是将直流电逆变为0~100Hz的交换电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为其时电力电子器件的主角。类似的应用还包罗高压直流输出，静止式无功功率动态赔偿等。这时的电力电子技能已经能够实现整流和逆变，但事情频率较低，仅局限在中低频范畴内。
1.3变频器时代
进入八十年代，大范围和超大范围集成电路技能的迅猛生长，为现代电力电子技能的生长奠基了底子。将集成电路技能的精细加工技能和高压大电流技能有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化生长，尔后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频生长带来机会。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标记。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已到达平分秋色的田地，而用IGBT取代GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的生长不但为交换电机变频调速提供了较高的频率，使其性能越发完善可靠，并且使现代电子技能不停向高频化生长，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技能底子。
2.现代电力电子的应用领域
2.1盘算机高效率绿色电源
高速生长的盘算机技能领导人类进入了信息社会，同时也促进了电源技能的迅速生长。八十年代，盘算机全面接纳了开关电源，率先完成盘算机电源换代。接着开关电源技能相继进人了电子、电器设备领域。
盘算机技能的生长，提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对情况无害的小我私家电脑和相关产物，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，凭据美国情况掩护署l992年6月17日“能源之星"筹划划定，桌上型小我私家电脑或相关的外围设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就切合绿色电脑的要求，提高电源效率是低落电源消耗的底子途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速生长极大的推动了通信电源的生长。高频小型化的开关电源及其技能已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变更器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交换电网变更成标称值为48V的直流电源。目前在程控互换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频事情，开关频率一般控制在50-100kHz范畴内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不停扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中接纳高功率密度的高频DC-DC断绝电源模块，从中间母线电压(一般