电源技术的创新与发展

作者：信息来源:article.ednchina.com 2008-4-1

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1 引言人类的经济活动已经到了工业经济时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期。电源是位于市电（单相或三相）与负载之间，向负载提供优质电能的供电设备，是工业的基础。电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与...

　　1 引言

　　类的经济活动已经到了工业经济时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期。电源位于市电（单相或三相）与负载之间，向负载提供优质电能的供电设备，是工业的基础。

　　电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。他对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。

　　当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位、和波形等基本数的变换和控制相关，电源技术能够实现对些参数的精确控制和高效率的处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。因此，电源技术不但本身是一项高新技术，而且还是其他多项高新技术的发展基础。电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和现代生活带来深远的影响。

　　电源，如今已时非常重要的基础科技和产业，从日常生活到最尖端的科技，都离不开电源技术的参与和支持，电源技术也正是在这种环境中一步步发展起来的。

　　2 电源技术的创新

　　1947年底晶体管问世，随后不到十年，可控硅整流器（SCR，现称晶闸管）在晶体管逐趋成熟的基础上问世，从而揭开了电源技术足发展的序幕。半个世纪以来，电源技术的发展不断创新。

　　（1）高频变化是电源技术发展的主流

　　电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术，将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫级的高频开关电源。为高频变换提供了物质基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。高频化带来了最直接的好处是降低原材料消耗、电源装置小型化、加快系统的动态反应，进一步提高电源进入更广阔的领域特别是高新技术领域，进一步扩展了它的应用范围。

　　（2）新理论、新技术的指导

　　谐振变换、移相谐振、零开关PWM、零过渡PWM等电路拓扑理论；功率因数校正、有源箝位、并联均流、同步整流、高频磁放大器、高速编程、遥感遥控、微机监控等新技术。指导了现代电源技术的发展。

　　（3）新器件、新材料的支撑

　　绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、功率场效应晶体管（MOSFET）、智能IGBT功率模块（IPM）、MOS栅控晶闸管（MCT）、静电感应晶体管（SIT）、超快恢复二极管、无感电容器、无感电阻器、新型铁氧体、非晶和微晶软磁合金、纳米晶软磁合金等元器件，装备了现代电源技术，促进产品升级换代。

　　（4）控制的智能化

　　控制电路、驱动电路、保护电路采用集成组件。控制电路采用全数字化。控制手段用微处理器和单片机组成的软件控制方式，达到了较高的智能化程度，并且进一步提高了电源设备的可靠性。

　　（5）电源电路的模块化、集成化

　　电源技术发展的特点是电源电路的模块化、集成化。单片电源和模块电源取代整机电源，功率集成技术简化了电源的结构。已经在通讯、电力获得广泛的应用，并且派生出新的供电体制---分布式供电，是集中供电单一体制走向多元化。

　　（6）电源设备的标准规范

　　电源设备要进入市场，今天的市场意识超越区域融贯全球的一体化市场，必须遵从能源、环境、电磁兼容、贸易协定等共同准则，电源设备生产厂家必须接受安全、EMC、环境、质量体系等种种标准规范的认证。

　　3 电源技术的发展

　　随着科学技术的发展，对电源技术的要求越来越高，规格品种越来越广。特种电源（或称工业电源）应用的对象具有多样性、新颖性和复杂性，要求特种电源设备不仅要保证内在性能的完美，而且要赋于其各式各样特定的外特性以及和外部的接口方式，这就决定了特种电源技术必须兼收并蓄众多学科的精华，融汇各行各业的科技成果。特种电源输入多为交流市电，输出有直流、交流或脉冲形式。

　　（1）交流变频调速器

　　交流变频调速器电源驱动交流异步电动机实现无级调速，已在电气传动中占据越来越重要的地位，并且已获得巨大的节能效果。应用于产业自动化、风机、水泵流量控制，细纱机、捻纱机程序控制，恒压供水和多泵并联，造纸机械同步控制，最大功率达500kW。将交流变频调速技术应用于空调器中，具有舒适、节能等优点。

　　（2）电解、电镀电源

　　电解、电镀电源要求稳流、稳压。电解生产需要消耗巨大的直流电能，由大功率整流设备供给，采用晶闸管稳流，有载调压加饱和电抗器稳流方式，最大输出容量：3~350V，5~150kA。脉冲电源用作金属表面电化学处理，输出容量：0~100V，10~4000A。逆变式真空离子镀膜电源性能的优劣直接影响镀膜质量的高低。

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