電力電子技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體器件的發(fā)明，其核心是利用各類電子器件實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，發(fā)展至今已作為一種成熟的電力工程技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域。小到家用電器與設(shè)備電源，大到工業(yè)制造與軍工領(lǐng)域，隨處可見電力電子的身影。

本文中森木磊石將對電力電子技術(shù)常見應(yīng)用場景進(jìn)行介紹。

民用領(lǐng)域

電力電子技術(shù)在民用領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛，電子設(shè)備充電器、照明設(shè)備、家用電器、通信設(shè)備以及公共交通等領(lǐng)域均有其應(yīng)用場景。

1.電子設(shè)備充電器

由于家用電子設(shè)備（如手機(jī)、平板、筆記本電腦、相機(jī)等）多采用鋰電池供電，充電器需要將 220V 交流電轉(zhuǎn)換為鋰電池充電所需的直流電。充電器內(nèi)包含整流與隔離降壓電力電子拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)交流-直流以及高壓-低壓的電能轉(zhuǎn)換。

2.照明設(shè)備

在照明領(lǐng)域，基于電子感應(yīng)技術(shù)及電力電子技術(shù)的LED智能照明系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。該系統(tǒng)利用電力電子技術(shù)的智能化、自動化管理優(yōu)勢，精準(zhǔn)控制照明亮度和照明時間。并利用電力電子高頻軟開關(guān)技術(shù)，提升照明設(shè)備的可靠性、減少燈具的電能消耗。

3.家用電器

隨著家用電器智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展，電力電子技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。如電力電子技術(shù)中的變頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于家用電器中（如變頻空調(diào)、洗衣機(jī)等）。

變頻技術(shù)具有卓越的調(diào)速性能，能夠避免電機(jī)啟動沖擊，有效提高電機(jī)使用壽命；同時，變頻技術(shù)還有顯著的節(jié)能作用，提升設(shè)備運(yùn)行電效率。

4.通信設(shè)備

由電力電子器件構(gòu)成的高頻開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高的特點(diǎn)，在各類信息技術(shù)裝置中普遍應(yīng)用，如：通訊基站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等。此外，在有大型計算機(jī)的場合往往需要不間斷電源（UPS）供電，UPS內(nèi)包含整流與逆變電力電子拓?fù)洌且环N典型的電力電子裝置，UPS設(shè)備的工作流程如圖所示。

UPS設(shè)備工作流程

5.公共交通

電力電子技術(shù)在電氣化鐵路的建設(shè)中也扮演著至關(guān)重要的角色。除了直流機(jī)車采用的整流裝置以及交流機(jī)車采用的變頻裝置外，直流斬波器也廣泛應(yīng)用于鐵道車輛。此外，電氣機(jī)車中的各類輔助電源裝置也都離不開電力電子技術(shù)。

工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域，各類工業(yè)設(shè)備的電源裝置以及電機(jī)控制裝置均依賴于電力電子集成電路實(shí)現(xiàn)。

1.工業(yè)電源裝置

由于各類工業(yè)設(shè)備的供電需求不盡相同，工業(yè)電源裝置的核心就是按照供電需求對380V交流電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如電化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中電解與電鍍所需的直流電源，工業(yè)焊接與切割采用的脈沖激光電源，冶金工業(yè)領(lǐng)域中采用的感應(yīng)加熱電源、直流電弧爐電源以及微波電源等，均為電力電子電源設(shè)備。

2.電機(jī)控制裝置

電力電子變頻技術(shù)的發(fā)展對于交流電機(jī)調(diào)速性能的提升有著卓越的貢獻(xiàn)。大至數(shù)千千瓦的軋鋼機(jī)，小至幾百瓦的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的場合（如大型鼓風(fēng)機(jī)）近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。

交流變頻調(diào)速

清潔能源領(lǐng)域

電力電子技術(shù)是各類可再生能源開發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，也是分布式發(fā)電大力發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

1.清潔能源發(fā)電

由于清潔源發(fā)電的輸入隨環(huán)境與季節(jié)變化，其發(fā)電側(cè)輸出的電壓與頻率也隨之不斷變化。為了保障清潔能源發(fā)電的順利并網(wǎng)，發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)需要借助電力電子技術(shù)進(jìn)行電壓與頻率變換。

常見的電力變換有直流-交流變換（如光伏發(fā)電與儲能電站）以及交流-直流-交流變換（如風(fēng)力發(fā)電與水力發(fā)電）。

2.電動汽車

電能在電動汽車動力系統(tǒng)內(nèi)部、車輛與外部電網(wǎng)之間的利用十分高效，這依賴于電力電子技術(shù)。電動汽車的核心三電系統(tǒng)中，電驅(qū)就是典型的電力電子變換器，將電池直流轉(zhuǎn)換為直接驅(qū)動電機(jī)的交變電能，驅(qū)動汽車前進(jìn)；額外的，電動汽車內(nèi)部，為電動轉(zhuǎn)向供電的低壓DC-DC變換裝置、汽車各個子控制器供電電源，都是電力電子技術(shù)的體現(xiàn)。

此外，電動汽車充電裝置所包含的 PFC整流電路、隔離型DC-DC 均依賴于電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

軍工領(lǐng)域

軍工領(lǐng)域中，電力電子技術(shù)在各類軍工電源以及軍工電子裝置中有著至關(guān)重要的地位。如雷達(dá)發(fā)射機(jī)采用的高壓開關(guān)電源，雷達(dá)導(dǎo)航裝置采用的高壓脈沖電源，有深海工作需求的軍事設(shè)備采用的深海電源，均需依賴于電力技術(shù)進(jìn)行定制開發(fā)。

此外，軍用通信設(shè)備電源以及軍用裝置輔助電源為軍工裝置的精確控制提供保障。

特種電源領(lǐng)域

特種電源主要應(yīng)用于前沿科學(xué)技術(shù)研究和新興產(chǎn)業(yè)中，它具有技術(shù)指標(biāo)特殊、研制難度大、定制化程度高等特點(diǎn)。隨著國防科技以及民用科技的不斷發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)μ胤N電源的需求越來越多。

眾多大科學(xué)裝置均涉及到特種電源：如可控核聚變裝置采用的PSM電源，粒子加速器采用的高精度直流穩(wěn)壓電源、醫(yī)療設(shè)備采用的高壓脈沖電源（如CT機(jī)、X射機(jī)光機(jī)）等，這些電源均是電力電子技術(shù)的體現(xiàn)。

電力電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，讓我們的工作和生活更加綠色節(jié)能，舒適便捷。那么，怎樣讓電能變換成我們需要的模樣，或從交流到直流、或從低壓到高壓，乖乖的為我們所用呢？

下節(jié)課，森木磊石會繼續(xù)為大家分享『電力電子技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制』，為大家講解電能變換的原理和方法，揭開電力電子技術(shù)的神秘面紗。我們下期微課堂再見。