電力電子技術的地位

國民經濟可持續發展的重要措施

世界能源日趨緊張，國民經濟的可持續發展有賴于節能技術的發展.節約能源已成國際共識。以最少的能源，材料消耗換取最大的成品產出.是在有限能源、有限資源條件下，保持人類生存環境少受污染、保證國民經濟可持續發展的重要條件。我國能源消耗和創造的國民經濟產值GDP比在全世界是相當低的。電力申子技術在我國各行業現代化技術改造中可以發揮重大作用。

傳統機電產品只是在其額定工作點附近運行時效率才比較高，但是多數實際工況均偏離額定。因此高效設備經常處在低效運行狀態。這是我國能耗遠高于西方發達國家的重要因素之一。

電力電子與微電子計算機技術相結合，改變各種工況下的頻率、電壓、相位等參數，使整個系統處于高效率運行狀態，可大大節約能源，采用變頻調速節能一般在10%~30%，有時高達40%。

例如：我國油田長輸油管道從20世紀80年代后期到1997年，安裝了12萬千瓦的變頻器，年節電近2億千瓦時。

1995年到1997年3年間，國家投入風機和水泵等變頻調速改造3.5億元，年節電達7億千瓦時，兩年就能收回投資。全國用電量的62%消耗在電能到機械能轉換的電動機傳動系統中，10%~12%消耗在電能到光能轉換的電氣照明系統中，8%~10% 消耗在電能到化學能轉換的化工電解系統中。因此，電力電子技術在運動控制、工業電源、綠色照明以及在電力系統本身等方面的應用，體現出它是高效節能、省材的高新技術。

實現國民經濟信息化的關鍵接口

隨著計算機.數字通信和網絡技術的發展。世界已經進入信息社會。當前發達國家在高度工業化的基礎上，正進一步實施國民經濟的信息化.進入了以信息化帶動其他產業發展的時代。為了把信息技術深化應用到各個物質生產領域，以信息流控制能源流/物料流，人們意識到必須加強信息控制、電網供電和生產機械之間的接口——弱電控制強電的電力由子產業。

從技術發展來講，在發展超大規模集成電路（VLSI）的同時，大力發展有超大面積集成（VLAI）之稱的電力半導體器件；在實現信號變頻來傳遞信息的同時，大力推動功率變頻，實行電能的優化利用。大力發展現代電力電子應用技術，既可促使傳統產業的許多產品更新換代。又可為信息指令指揮物質生產架起橋梁。

通過電源變換，可以使傳統的機電設備實現更新換代。以通信用AC/DC電源為例，采用IGBT或功率 MOSFET管的現代開關電源，與傳統線性電源相比，體積、重量減少 90%。老式直流電焊機重 200-300 kg，效率只有30%;現代IGBT逆變焊機，重量只有20~30kg，效率卻高達85%以上。用電力電子變頻技術后，既節約能源和材料，又減小體積、重量，技術含量卻增高了，并可方便地同計算機或微處理器、數字信號處理器等接口，采用軟件控制，逐步擴大智能化程度。

國民經濟的信息化要深入到物質生產中去。未來代替燃油汽車的電動車控制系統幾乎是一個包括"電池一電腦-電控電動機"在內的電子系統，傳統汽車的變速器、轉向器、傳動軸被大大簡化。信息電子-電力電子一傳屈感申，構成了一個"大目千系統"。電源變換運動控制.'公全與導航是該由系統工作的三大功能。

各行業也會有專用電子設備，如，汽車電子、航空電子、照明電子、印刷電子，等等，那時電子部門將只提供計算機通用軟件基礎件（集成電路，電子元器件）和其此通用電子產品。只有弱電電子工業，還不是完整的電子體系，不能直接控制生產機械。只有強電電子，即電力電子發展了，強電弱電融合起來，才能真正實現"機械電子一體化"，包括微電子、電力電子在內的大電子技術才能滲透到各行各業中去.那時國民經濟的水準才會有質的躍變。

促進高科技發展和國防現代化的基礎

IT產品小型化、微型化的一大關鍵在于高效率、高功率密度的電源變換。巡航導彈、機器人也都是很輕巧的機電一體化系統.它包含了復雜的運動控制——速度、加速度、位置、角度的全面控制，也包含了各種功率的變換——給這些系統的各個部位提供不同的電壓、電流、頻率、相位等控制。如前所述，運動控制和功率變換正是電力電子技術的主要內容。

航天器上每增加1 kg載荷，從地面起航時必須增添 500kg燃料、設施。電力電子技術能夠使各種電磁設備大幅度減輕重量，不言而喻，這對航天、航空、航海等有極大價值。采用全電驅動的船艦，其速度要比內燃機驅動快得多。普通內燃機驅動的輪渡船，時速只有21km/h;換成全電驅動后，速度可達60km/h。

國外某高級全電客輪長345m，高73 m，排水量15萬噸，時速達42~60km/h。美國羅斯福號航空母艦裝備了2臺A4 W核反應堆發電，采用全電控制，時速為60~80 km/h，排水量 10萬噸�？梢�，現代艦船電氣化程越來越高。艦船上的電力負載有各類輔助機械和特種機械的電力傳動系統，風機和泵類電動機、電力推進系統、武器和防衛裝備的控制系統、通信導航設備、電熱、制冷、照明和其他生活用電設備。

這些不同類型的用電設備需要不同的電源.昭明燈工其和恒速運行的電動機要有恒定直流或恒壓工頻交流電;變速運行的電力傳動則要有可變的直流電源或三相交流變頻變壓電源，有的需要恒頻標準正弦波;通信導航設備、艦船指揮儀、聲吶、雷達中，部分設備甚至還要求脈沖沿非常陡的高頻脈沖電源。由于艦船空間有限，設備密集，條件惡劣，對電源變換裝置重量，體積要求又較嚴格.此外單個用電設備或電力電子變換裝置的容量與總的基礎電源的容量相比并不小很多，相互影響往往很大，因此艦船電力電子變換裝置要求高可靠、低維護性、高效率、低溫升、良好的工作特性以及電磁兼容性等。