電力電子技術起源于20世紀50年代半導體器件的發(fā)明，其核心是利用各類電子器件實現(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應用于各個領域。小到家用電器與設備電源，大到工業(yè)制造與軍工領域，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常見應用場景進行介紹。

民用領域

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

1.電子設備充電器

由于家用電子設備（如手機、平板、筆記本電腦、相機等）多采用鋰電池供電，充電器需要將 220V 交流電轉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撲，實現(xiàn)交流-直流以及高壓-低壓的電能轉換。

2.照明設備

在照明領域，基于電子感應技術及電力電子技術的LED智能照明系統(tǒng)應用廣泛。該系統(tǒng)利用電力電子技術的智能化、自動化管理優(yōu)勢，精準控制照明亮度和照明時間。并利用電力電子高頻軟開關技術，提升照明設備的可靠性、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)絡化、信息化的發(fā)展，電力電子技術在家用電器中的應用愈發(fā)廣泛。如電力電子技術中的變頻技術被廣泛應用于家用電器中（如變頻空調(diào)、洗衣機等）。

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

4.通信設備

由電力電子器件構成的高頻開關電源具有體積小、重量輕、效率高的特點，在各類信息技術裝置中普遍應用，如：通訊基站、網(wǎng)絡服務器等。此外，在有大型計算機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撲，是一種典型的電力電子裝置，UPS設備的工作流程如圖所示。

UPS設備工作流程

5.公共交通

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

工業(yè)領域

在工業(yè)領域，各類工業(yè)設備的電源裝置以及電機控制裝置均依賴于電力電子集成電路實現(xiàn)。

1.工業(yè)電源裝置

由于各類工業(yè)設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交流電能進行轉換。如電化學工業(yè)領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)領域中采用的感應加熱電源、直流電弧爐電源以及微波電源等，均為電力電子電源設備。

2.電機控制裝置

電力電子變頻技術的發(fā)展對于交流電機調(diào)速性能的提升有著卓越的貢獻。大至數(shù)千千瓦的軋鋼機，小至幾百瓦的數(shù)控機床的伺服電機，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。一些對調(diào)速性能要求不高的場合（如大型鼓風機）近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。

交流變頻調(diào)速

清潔能源領域

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

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)電側與電網(wǎng)側需要借助電力電子技術進行電壓與頻率變換。

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。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，將電池直流轉換為直接驅(qū)動電機的交變電能，驅(qū)動汽車前進；額外的，電動汽車內(nèi)部，為電動轉向供電的低壓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實現(xiàn)。

軍工領域

軍工領域中，電力電子技術在各類軍工電源以及軍工電子裝置中有著至關重要的地位。如雷達發(fā)射機采用的高壓開關電源，雷達導航裝置采用的高壓脈沖電源，有深海工作需求的軍事設備采用的深海電源，均需依賴于電力技術進行定制開發(fā)。

此外，軍用通信設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。

特種電源領域

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

眾多大科學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)療設備采用的高壓脈沖電源（如CT機、X射機光機）等，這些電源均是電力電子技術的體現(xiàn)。

電力電子技術已廣泛應用于各個領域中，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『電力電子技術如何實現(xiàn)電能的變換和控制』，為大家講解電能變換的原理和方法，揭開電力電子技術的神秘面紗。我們下期微課堂再見。