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绪 论

1.1  前言

电力电子学是综合应用电工理论、电子技术及控制理论等，利用电力电子(功

率半导体)器件控制或变换电能，以达到合理而高效率地使用能源。它是电力、电子、
控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。

电力电子技术是近年来最活跃的研究领域之一。作为联系弱电与强电的纽带，

电力电子技术提供了控制电功率流动与改变电能形态的有力手段，在小至数瓦，
大至数千千瓦乃至数十兆瓦的范围内都得到了广泛应用。随着功率半导体制造技术、
微电子技术、计算机技术，以及控制理论的不断进步，电力电子技术向着大功率、
高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。

1.2 国内外电源技术发展概况

电力电子技术与装置的市场需求与日俱增，其中电源是电力电子技术的主要

应用领域之一。随着微电子制造技术的进步，计算机、通信设备、家用电器得到飞速
发展，这些设备内部往往需要采用直流稳压电源供电。很多关键的设备还需要不间
断电源，以确保市电停电时设备仍能工作。

近年来，随着电力电子技术的迅猛发展，新的电子元器件、新电磁材料、新变

换技术、新控制理论及新的软件不断的出现并应用到开关电源，使开关电源达到了
频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高。因此，许多领域，例如邮电通
信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多的应用开关电
源，并取得了显著效益。

随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求

设备内部电源的体积和重量不断减小。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的
基本措施，因为变压器和电感电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。
高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关电源的发展方向。高频化是小型化和模
块化的基础，目前开关频率为数百 kHZ 至数 MHz 的开关电源已有使用。功率重量
比或功率体积比是表征电源小型化的重要指标，50w/in 的开关电源早已上市，目
前己向 120W/in 发展。模块化与小型化分不开，同时模块化可提高电源的可靠性，
简化生产与使用。模块电源的并联串联和级联既便于用户使用，也便于生产。智能
化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等都要
求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。

现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载需求。一个特定用途

的电源装置，应当具有符合负载要求的性能参数和外特性，这是基本的要求。安全
可靠