- 上一篇：钢螺柱自动焊设备设计与优化
- 下一篇：焊接过程电参数及熔池图像的采集分析及网络传输
1．1 功率变换器的发展
电力电子技术的发展可以分为一下几个阶段：
1、功率器件的发展最早期的功率器件是晶闸管(SCR)它是一种半控型器件，用它组成的电路简称半控型电路，基本特点是容量大，但电路结构复杂、开关频率低、功率密度和整机效率不高。
GTR 的出现和应用，使电力电子电路由半控型转化成全控型，并不同程度上克服了 SCR 电路存在的缺点，因而在中小功率领域出现了 GTR 电路取代 SCR 电路的局面。与功率场效应晶体管 (Power MOSFET)相比较，GTR 具有导通内阻低和阻断电压高的优点，但其输入特性却远逊色于 Power MOSFET。因为 GTR 是一种电流控制器件，其开通增益仅为 5-10 倍，这对大功率器件控制电路的制作工艺和电能消耗都是沉重负担。此外为了减低噪声，现代电源要求器件以超音频工作，但在硬开关状态下，GTR 的典型开关频率仅为几 kHz，这显然无法满足上述要求。
MOSFET 是一种电压控制型器件，控制功率低，它同时又是一种高频器件，完全能在超音频硬开关环境中工作。
根据 MOS 门控制概念发展起来的最新器件 IGBT，其输入特性和开关频率与MOSFET 相似，而输出特性和开关容量则与 GTR 相似。IGBT 具备 GTR 和PowerMOSFET 的优点，IGBT 在电力电子领域得到了广泛应用[3][4]。
2、模块化和功率集成电路(PIC)的出现就内部结构而言，MOSFET 和 IGBT 都是功率集成器件(PID)。随着技术的发展，功率模块逐渐向智能化方向发展，即模块内部除主电路器件之外，还包含相应的各种接口电路、保护电路(含过流、过压和过热保护)和驱动电路，这种集成化的电路称为功率集成电路(PIC)。
3、脉宽调制(PWM)控制技术的广泛应用
PWM 是诸多斩波控制方式中的一种，它文持开关周期恒定并通过功率器件的占空比控制输出量的大小，最初应用于直流变换电路(DC-DC)，尔后这种方式与频率控制相结合，产生了适应于逆变电路(DC-AC)的控制技术。由于 PWM 控制方式在 DC-DC 和 DC-AC 变换领域中表现出的优点，人们将它推广到了整流电路(AC-DC)和交流变换电路(AC-AC)中。
4.高频化的趋势和软开关技术的发展
提高开关频率可以使电路具有更高的功率密度和可靠性、低噪声和快速响应能力，因而高频化成为电力电子的一个发展趋势。但另一方面，开关器件的损耗与开关频率成正比，即频率越高，开关器件和电路的损耗越大，电路效率越低；除此之外，开关频率越高，电路所产生的电磁干扰(EMI)也越强，对环境的污染也就越严重。为了提高电路效率，降低 EMI 强度，可以采取以下两方面的措施:
1）设法缩短器件的开关时间，即研制出频率特性更优越的器件。众所周知，器件的开关时间越短，每次开关所消耗的能量越小。实施该措施的难点在于器件各项性能参数间的相互制约，因此，开关时间的缩短必然要受其它参数的限制。
2） 设法改善器件在电路中的开关环境。电路中器件开关环境(指器件在电路中的开关运行条件)的优劣会直接影响到器件的开关损耗大小。如果能做到开关过程中器件电流和电压相位错位，就可以降低器件损耗。例如在零电压开通或是零电流下关断时，器件都不可能产生开关损耗，上述开关环境称为软开关环境。对器件所在电路进行改造以实现软开关的技术称为软开关技术。该技术是当今电力电子技术的前沿领域之一，迄今为止，实现软开关的主要措施有以下三种:
(l)借助于电路控制信号的合理安排以实现软开关，此类电路泛称为控制型软开关电路；
(2)在电路中增设缓冲电路以实现软开关，泛称为缓冲型号软开关电路；