电力电子技术调查报告 .pdfVIP

一．电力电子技术的必威体育精装版发展及应用情况

随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技

术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。电力电子

技术作为一门高技术学科，由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的

作用，现在已广泛的应用于传统工业和高新技术产业。在高压直流输电（HVDC）方面，柔性

交流输电系统（FACTS），电力谐波治理方面，不间断电源（UPS）中有广泛的应用。

二．电力电子器件的发展水平及参考价格

电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。近年来，

电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展，如IGBT、MCT、HVIC等就是这

种发展的产物。

普通晶闸管及其派生器件

普通晶闸管广泛应用于交直流调速、调光、调温等低频（400Hz以下）领域，它构成的

电路可对电网进行控制和变换。目前水平为12kV/1kA和6500V/4000A。

双向晶闸管可视为一对反并联的普通晶闸管的集成，常用于交流调压和调功电路中。其

控制电路比较简单。其水平已超过2000V/500A。

光控晶闸管应用于高压直流输电（HVDC）、静止无功功率补偿（SVC）等领域。其研制

水平大约为8000V/3600A。

逆变晶闸管主要用于中频感应加热。其最大容量介于2500V/1600A/1kHz和

800V/50A/20kHz的范围之内。

非对称晶闸管主要用于逆变器和整流器中。目前，国内有厂家生产3000V/900A的非对

称晶闸管。

全控型电力电子器件

GTO有对称、非对称和逆导三种类型。与对称GTO相比，非对称GTO通态压降小、抗浪

涌电流能力强、易于提高耐压能力（3000Ｖ以上）。逆导型GTO是在同一芯片上将GTO与整

流二极管反并联制成的集成器件，不能承受反向电压，主要用于中等容量的牵引驱动中。

大功率晶体管（GTR）

GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件，其额定值已达1800V/800A/2kHz、

1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时

间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。

功率MOSFET

功率MOSFET应用于开关电源、高频感应加热等高频场合；没有二次击穿问题，安全工

作区广，耐破坏性强。目前制造水平大概是1kV/2A/2MHz和60V/200A/2MHz。

复合型电力电子器件

绝缘门极双极型晶体管（IGBT）

IGBT可视为双极型大功率晶体管与功率场效应晶体管的复合。IGBT通态压降小、载流

密度大、耐压高，驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好。IGBT的开关速度

低于功率MOSFET，却明显高于GTR；IGBT的通态压降同GTR相近，但比功率MOSFET低得多；

IGBT的电流、电压等级与GTR接近，而比功率MOSFET高。目前，其研制水平已达4500V/1000A。

MOS控制晶闸管（MCT）

MCT由MOSFET与晶闸管复合。MCT既具备功率MOSFET输入阻抗高、驱动功率小、开关

速度快的特性，又兼有晶闸管高电压、大电流、低压降的优点。其工作结温高达150～200℃。

现已研制出阻断电压达4000V的MCT，75A/1000VMCT已应用于串联谐振变换器。

功率集成电路（PIC）

PIC是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物，是机电一体化的关键接口元件。

HVIC由多个高压器件与低压模拟器件或逻辑电路在单片上集成，它的功率器件是横向

的、电流容量较小，而控制电路的电流密度较大，已有110V/13A和550V/0.5A、80V/2A/200kHz

以及500V/600mA的HVIC分别用于上述装置。

SPIC是由一个或几个纵型结构的功率器件与控制和保护电路集成而成，电流容量大而

耐压能力差，适合作为电机驱动、汽车功率开关及调压器等。

IPM除了集成功率器件和驱动电路以外，还集成了过压、过流、过热等故障监测电路，

并可将监测信号传送至CPU，以保证IPM自身在任何情况下不受损坏。IPM主要用于交流电

机控制、家用电器等。已有400V/55kW/20kHzIPM面市。