电力电子器件及其应用探讨

张智蕾

我国现阶段电力电子器件已经广泛应用在多个行业当中，机械行业、冶金业以及电力系统等，并全面扩展到了汽车、家用电器以及医疗设备当中，在进入新世纪之后，科学技术不断地更新与进步，因此在信息产业与传统产业之间，其形成了重要的沟通桥梁。

早在20世纪五十年代，就出现了第一代晶闸管，也相应的标志了电力电子器件进入到人类发展的进程当中。当下可控硅的出现，使得出现的可控硅整流器能够很好地推动电力行业的发展与进步。

而到了七十年代，晶闸管实现了进化，可以应用到一些高电压以及高电流的产品当中。晶闸管的出现，就意味着全新一代的电子电气设备形成了。但是，这样的设备也有着较为明顯的缺陷，其在使用的过程中，无法实现关闭。因此，为了解决这样的设备问题，就研发出了全新的GTR、GTO以及MOSFET设备。

在技术发展的当下，接下来出现了第三代电子器件，主要由绝缘栅双极晶体管构成。对于这一代的晶闸管而言，其在运行的过程中，有着较高的运行效率，同时反射速度也较为迅速，并不会消耗较高的能量。伴随着近些年技术的发展与进步，使得微电子技术与电力电子器件也相应的开始全面融合，出现了多功能、智能化以及高效性能的集成器件。随之出现的电流整流器在实际的运行过程中，可以全面地降低电路当中的损耗值。进而提升电流的整体运行效率。

在七十年代推出的GTR设备，可以很好地实现高标准的额定值，同时在运行的过程中，灵活性也比较高。例如，在应用的过程中，无论是在中等容量，还是在中等频率的电路当中，都有着较高的应用价值，因此具有较高的应用潜力。

（一）电力系统

电力系统当中的电力电子器件使用，是现阶段该器件所应用的最为重要的领域之一。在电能产生的过程中，以及在后期的电力传输过程中，都需要合理应用电力电子器件。例如，从用电的角度进行分析，可以有效利用电力电子技术，对其节能技术进行改进，以此实现高效率的用电。而在发电以及输电的过程中，可以充分利用电力电子器件的方式，全面地提升电力系统的运行效率，发挥出较为重要的价值。

（二）轨道交通

在进行轨道交通的建设中，其牵引系统的设计方式，就已经应用到了电力电子器件，并基于市场管理的方式，可以划分为不同的形式，例如出现的主传动、辅助传动以及控制辅助电源的系统。使用了电力电子设备之后，其系统的容量以及性能都得到了一定的提升。特别是在对其包装形式进行了改进之后，全面降低了传动系统的运行效率，同时也相应的推动了牵引电力传动系统的发展与进步。而在交流马达的驱动当中，其可以很好地应用于运输、牵引的重要的设备当中，并在未来越来越多的领域当中，可以采用交流马达的设计方式。

（三）电动车节能

电动车在现阶段的市场环境中得到了更多的重视，因此成为了电能消耗的重要载体。为了保障电力能源的合理使用，就需要对其进行针对性节能处理。我国当下的电力系统规划过程中，能够满足电机系统的节能性要求已经被当作重要的研究内容。伴随着电力系统的发展与进步，使得电子器件与计算机技术，实现了全面的结合，加上自动化控制技术的出现，也推动了当下电力传输技术方面的改革与进步，在直流调速模式无法满足当下的社会需求背景下，未来势必会将交流调速作为主要的形式。电动车的电池供电过程中，需要基于电动电子装置进行电力与动力的交换，因此在设计电池的过程中，势必会利用到电力电子元器件。

（四）航空与国防工业

我国电力电子技术的发展过程中，其设备也已经较为广泛地应用到了国防工业领域。例如在能源、环境以及制造和运输的领域中，都采用了较为先进的能源技术、激光技术，或者采用了高端数控机床，因此可以制造出更多高水平的产品。在这样的基础制造技术的应用背景下，电力电子技术更加有效地推动我国国防水平提升。同时也是在这些领域当中，涉及了电力电子核心技术的使用。

（五）民用消费电子产品

在电子装置的使用过程中，将其应用到消费电子产品时，主要集中在各种家用的电器上，例如洗衣机、冰箱、空调等设备的使用过程中，经常需要实现加热、照明、制冷等功能，因此更加需要利用电力电子器件来实现这样的功能性需求。例如，在家庭用电的过程中，变频技术被广泛应用。

（六）工业生产

现阶段进行工业生产的过程中，电力电子器件被广泛应用。例如，轧钢与造纸的过程，就对电力电子器件进行了全面的应用。利用这样的技术之后，可以很好地提升整体的加工制造效率。特别是在功耗方面，该技术可以有效地控制整体的损耗程度，并全面实现经济效益的提升。另外，对于不同的电子器件而言，其可以很好地实现电气管效率性提升。这样的经济操作模式，是降低电子管损耗的重要途径之一，能够充分保障经济方面的整体效益，改善工业生产效果。

为了现阶段对电力电子器件进行更加深入地了解，本文基于氮化镓与碳化硅为主要的研究对象，以此阐述现阶段电力电子器件使用的未来发展趋势。伴随着技术方面的创新发展，使得人们可以全面地提升电力电子的质量以及水平，这样才能够很好地促进各个行业的发展与进步。

（一）新型材料

1、氮化镓

对于这种材料而言，是一种较为优良的原材料，可以在诸多的领域当中实现良好的应用。氮化镓在实际投入应用的过程中，需要采用氮化硅晶体，或者采用蓝宝石作为衬底材料。这种材料的使用能够提升制造效率，进而极大地提升了设备的整体经济效益。例如，在将这种材料应用到LED灯具的制造过程中，就可以很好地让氮化镓替代原本的材料使用，更加满足现阶段节能环保的制造需求。

2、碳化硅

这种材料是近些年来出现的新型半导体材料类型，因此格外地受到人民群众的关注。这种材料是一种有着较高物理特性，同时也是带电性的原材料类型。对于电力电子器件地研究而言，这样的材料能够很好地对其进行更加深入的研究与分析。例如，碳化硅类型的电力电子器件在运行的过程中，往往有着耐高温与耐高压的特征，同时也是对原材料的一种优秀的替代方式。但是，现阶段对于这种技术的研究深入程度不同，同时在成本投入上也十分有限，因此始终对于碳化硅而言，缺乏一定的突破性的进展。因此，在未来的使用过程中，还需要进行进一步的电力电子器件产品的研究以及使用，特别需要在各个领域当中，实现全面的应用。

（二）新兴技术的应用发展

电力电子器件在未来势必会应用于越来越多的领域当中，同时也会与更多的新兴技术进行融合，这样就可以形成诸多的应用模块。在这样的技术使用下，极大地提升了产品的功能性和质量。例如，出现的标准功能模块、智能化功能模塊以及集成电力电子功能模块，都是成为更多领域当中应用的重要对象。在未来的发展过程中，需要始终将电压、电流以及开关频率进行科学合理的配置，特别是在未来的进步过程中，可以将三者进行全面的匹配与融合，因此让电力电子器件在相应领域当中得到优化，进而实现巨大的发展与进步。其次，现阶段在一些领域当中，已经实现了对器件的合理性研究，通过提升抗短路的能力，以此实现更多的功能。而从结构方面进行分析，现阶段在应用了电力电子器件之后，使得其内部结构呈现出模块化的发展趋势，并形成较高的复合型的功能。当下器件的效率以及容量。一直在不断地提升当中，因此利用通态压降的方式。可以很好提升系统的稳定性。伴随着科学技术的发展，使得在未来的经济社会发展下，越来越多的领域都需要提升电力电子器件的使用程度，同时针对不同的应用场景，需要对其进行针对性地改进与分析，特别是需要具有较高的智能化以及自动化的特征，这样才可以针对频率、电压以及电流这三方面的角度。全面的提升参数指标，最大程度上满足当下的经济发展需求。

我国现阶段在电力电子器件的应用过程中，始终面临着各种问题，因此限制了该技术的发展与实际的应用。例如，有关领域在对该技术进行研究的过程中发现，此技术无论是研究成本投入，还是在研究精力方面，都无法满足当下的技术使用需求。例如，在我国电力电子器件的使用过程中，一些部门和机构重视程度不足，导致很多技术性问题无法得到及时的解决，这样将其应用到不同领域当中的技术性也并不充足。为了保障在未来的发展过程中，可以很好地实现对其器件的合理使用，就需要积极地提升该技术的研究力度。其次，在原材料的获取方面并不充足。例如，在电力电子器件的研发中，始终缺乏大量的研究以及试验，因此就会导致日常的器件在使用之前缺乏一定的测试工作，会对日后的使用造成一定的负面影响，无法及时发现一些潜在的问题。

综上所述，伴随着现阶段的技术发展，电力电子器件会在更多的领域当中发挥出自身的价值。特别是在制造领域的发展中。要进一步的提升对电力电子器件的研发力度，这样才可以有效地保障在未来发展背景下，电力电子器件形成较高的技术性。