電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后期誕生并發(fā)展起來(lái)的一門嶄新的技術(shù)，是以電力為處理對(duì)象并集電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。從學(xué)科角度來(lái)看，電力電子的主要研究集中在電力電子（功率半導(dǎo)體）器件、變流器拓?fù)浼捌淇刂坪碗娏﹄娮討?yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電、磁能量之間的變換、控制、傳輸和存儲(chǔ)，以達(dá)到合理、高效地使用各種形式的電能，為人類提供高質(zhì)量電能。

電力電子的發(fā)展歷程

從1958年美國(guó)GE公司研制出世界第一個(gè)工業(yè)普通晶閘管開(kāi)始，電能的變換和控制就開(kāi)始了從旋轉(zhuǎn)的變流機(jī)組和靜止的離子變流器進(jìn)入由功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的變流器時(shí)代。雖然早在20世紀(jì)初就已經(jīng)出現(xiàn)了可以控制電流的真空管和水銀整流器，但電力電子技術(shù)真正得到飛速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用，還是在硅整流器件誕生之后。硅整流器件包括從半控型晶閘管(SCR)到全控型的門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power-MOS-FET)。隨著硅整流器件的發(fā)展，電力電子器件的控制能力和開(kāi)關(guān)速度得到了提高，現(xiàn)代電力電子的發(fā)展向著高頻技術(shù)處理發(fā)展，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，在不斷的發(fā)展中促進(jìn)了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，以功率MOS-FET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)合器件的出現(xiàn)，表明已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電子電力技術(shù)發(fā)展時(shí)代。

電力電子的研究范圍與研究?jī)?nèi)容主要包括：

1.電力電子元器件及功率集成電路；

2.電力電子變流技術(shù)，其研究?jī)?nèi)容主要包括新型的或適用于電源、節(jié)能及電力電子新能源利用，電力電子系統(tǒng)中的控制和計(jì)算機(jī)仿真、建模等；

3.電力電子應(yīng)用技術(shù)，其研究?jī)?nèi)容主要包括變流器在節(jié)能、可再生能源發(fā)電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進(jìn)中的應(yīng)用，電力電子系統(tǒng)故障分析和可靠性，復(fù)雜電力電子系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)性等；

4.電力電子系統(tǒng)集成，其研究?jī)?nèi)容主要包括電力電子模塊標(biāo)準(zhǔn)化，電力電子集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

電力電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)控制加節(jié)能，將“粗電”變?yōu)?ldquo;細(xì)電”來(lái)用。近年來(lái)，美國(guó)高度應(yīng)用電力電子變頻技術(shù)對(duì)各種電機(jī)進(jìn)行改造，使電能節(jié)約15%～25%左右，在日本，由于廣泛使用變頻技術(shù)，目前單位國(guó)民總值平均能耗居世界最低水平。最新數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)能源40%為電力能源，工業(yè)領(lǐng)域占很大比重，約50%的發(fā)電量用于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，電力能源中有40%～80%通過(guò)電力電子轉(zhuǎn)換再進(jìn)行利用。而我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家總體能源利用效率差10%，遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國(guó)家平均水平的23%，未來(lái)五年節(jié)能將成為國(guó)家支柱型戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

電力電子制約我國(guó)工控創(chuàng)新

雖然我國(guó)電力電子技術(shù)研究有50多年的歷史，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但該領(lǐng)域科技發(fā)展速度太快，加之原有基礎(chǔ)薄弱，特別是面臨國(guó)外高科技沖擊等方面的原因，我國(guó)電力電子有被“邊緣化”的趨勢(shì)，即各行各業(yè)都迫切需要，但是各應(yīng)用領(lǐng)域均沒(méi)將其作為研究重點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，目前我們與國(guó)外先進(jìn)水平的差距還是很大的。當(dāng)前存在的主要問(wèn)題是：目前我國(guó)生產(chǎn)的大部分電力電子裝置還主要基于晶閘管；雖然也能制造一些高技術(shù)的電力電子產(chǎn)品和裝置，但是它們均是采用國(guó)外生產(chǎn)的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造的；特別是先進(jìn)的全控型電力電子器件則全部依賴進(jìn)口，而關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)和軟硬件，國(guó)外均是對(duì)我國(guó)進(jìn)行控制和封鎖的。我們正面臨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的嚴(yán)峻形勢(shì)，特別是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平的差距更大，迅速改變這一現(xiàn)狀是我們面臨的挑戰(zhàn)和義不容辭的任務(wù)。

過(guò)去，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門引進(jìn)了不少國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，也強(qiáng)調(diào)了國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題，盡管它們中的絕大多數(shù)幾年后都可以達(dá)到國(guó)產(chǎn)化率70%的要求，可是只要我們仔細(xì)分析一下，就不難發(fā)現(xiàn)，最終國(guó)外公司拒絕轉(zhuǎn)讓的技術(shù)和重要部件，均是涉及到高技術(shù)的電力電子及電力傳動(dòng)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。

工業(yè)控制領(lǐng)域所涉及到的關(guān)鍵電力電子技術(shù)可概括為：大功率變流技術(shù)；電力電子及其系統(tǒng)控制技術(shù)；大功率逆變器并網(wǎng)技術(shù)；大功率全控電力電子器件和電力電子全數(shù)字控制技術(shù)等。與國(guó)外的主要差距和存在的問(wèn)題是：全控電力電子器件國(guó)內(nèi)不能制造；大功率變流器制造技術(shù)水平較低，裝置可靠性差；電力電子全數(shù)字控制技術(shù)水平還處于初級(jí)階段；應(yīng)用系統(tǒng)控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件水平較低；缺乏重大工程經(jīng)驗(yàn)積累等。高性能大功率變流裝置目前幾乎全部依靠進(jìn)口。

通過(guò)以上分析，可以看出電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)上高效節(jié)能的目的，具有非常高的實(shí)用性，應(yīng)用范圍也相當(dāng)廣泛，在工業(yè)控制中很多方面已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮出重要的節(jié)能作用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其必將為綠色工業(yè)提供更好的指導(dǎo)和更強(qiáng)的動(dòng)力，為節(jié)能減排創(chuàng)造更廣闊的發(fā)展空間，從而造福全社會(huì)。我國(guó)要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)中的自主創(chuàng)新、資源節(jié)約、環(huán)境友好這一系列目標(biāo)，迫切需要建立一個(gè)自主創(chuàng)新的、強(qiáng)大的、達(dá)到世界先進(jìn)水平的電力電子產(chǎn)業(yè)。