电力电子概述:
电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。
电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术,又大多是为应用强电的工业服务的,故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料,最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础,根据器件的特点和电能转换的要求,又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路,根据应用对象的不同,组成了各种用途的整机,称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。
电力电子涵盖的领域
电力电子材料:第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料,第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,常用的有如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)等。第三代半导体材料包括以碳化硅(SiC) 、氮化镓( GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。
电力电子器件:二极管,霍尔器件,晶闸管,GTO,IGBT,MOSFET及相关集成电路
家用电器:节能灯、变频空调、变频洗衣机及智能化家电等。
一般工业:变频器、伺服、交直流电机、电化学工业、冶金工业、电子装置、电源等
交通运输:电气化铁道、电动汽车、航空、航天、航海等
电力系统:光伏发电、风力发电、高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿
其他:UPS、航天飞行器、新能源、发电装置等
电力电子的从小到大
电力电子有多小?小的如半导体材料的粉末及晶圆材料等。
电力电子有多大?大的如高雅直流输电纵横几千公里及遍布全球的电力网络
下面就从小到大列举一下电力电子所涵盖的领域:
碳化硅粉末材料
碳化硅芯片
碳化硅二极管
霍尔传感器等器件
IGBT等器件
变频器,充电枪等
新能源车及充电桩等
储能设备
光伏及风力发电,高铁等
高压直流输电及全球电力网
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