电子电力技术的发展史

       一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出**个晶闸管为标志的。但在晶闸管出现以前，用于电力变换的电子技术就已经存在了。晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。

       1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。后来出现了水银整流器，它把水银封于管内，利用对其蒸气的点弧可对大电流进行控制，其性能和晶闸管已经非常相似。当然，水银整流器所用的水银对人体有害，另外，水银整流器的电压隆落也很高，很不理想。20 世纪30年代~50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。在这一时期，水银整流器广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在晶闸管出现以后的相当长一段时期内，所使用的电路形式仍然是这些形式。

       在这一时期，把交流变为直流的方法除水银整流器外，还有发展更早的电动机-直流发电机组，即变流机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的称呼从水银整流器开始而沿用至今。

       1947年，美国著名的贝尔实验室**了晶体管，引发了电子技术的一场革命。 *先用于电力领域的半导体器件是硅极管。 晶闸管出现后， 由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围迅速扩大。电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业(轧钢用电气传动、感应加热等)、电力工业(直流输电、无功补偿等)的迅速发展也给晶闸管的发展提供了用武之地。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。

       晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。

       20世纪70年代后期，以门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件迅速发展。这些器件都属于全控型器件。全控型器件的特点是，通过对门极(基极、栅极)的控制既可使其开通又可使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优越的特性使电力电子技术的面貌焕然新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。

       与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。PWM控制技术在电力电子变流技术中占有十分重要的位置，它在逆变、直流斩波、整流、交流-     交流控制等所有电力电子电路中均可应用。它使电路的控制性能大为改善，使以前难以实现的功能也得以实现，对电力电子技术的发展产生了深远的影响。

       在20世纪80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为代表的复合型器件异军突起。IGBT 属于全控型器件，它是MOSFET和BJT的复合。它把MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT的通态压降小、载流能力大、可承受电压高的优点集于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT相对应，MOS 控制晶闸管( MCT)和集成门极换流晶闸管( IGCT)都是MOSFET和GTO的复合，它们也综合了MOSFET和GTO两种器件的优点。其中IGCT也取得了相当的成功，已经获得大量应用。

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