電力電子技術是20世紀后期誕生并發(fā)展起來的一門嶄新的技術，是以電力為處理對象并集電力、電子、控制三大電氣工程技術領域的綜合性學科。從學科角度來看，電力電子的主要研究集中在電力電子（功率半導體）器件、變流器拓撲及其控制和電力電子應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對電、磁能量之間的變換、控制、傳輸和存儲，以達到合理、高效地使用各種形式的電能，為人類提供高質(zhì)量電能。

電力電子的發(fā)展歷程

從1958年美國GE公司研制出世界第一個工業(yè)普通晶閘管開始，電能的變換和控制就開始了從旋轉(zhuǎn)的變流機組和靜止的離子變流器進入由功率半導體器件構成的變流器時代。雖然早在20世紀初就已經(jīng)出現(xiàn)了可以控制電流的真空管和水銀整流器，但電力電子技術真正得到飛速發(fā)展并被廣泛應用，還是在硅整流器件誕生之后。硅整流器件包括從半控型晶閘管(SCR)到全控型的門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場效應晶體管(Power-MOS-FET)。隨著硅整流器件的發(fā)展，電力電子器件的控制能力和開關速度得到了提高，現(xiàn)代電力電子的發(fā)展向著高頻技術處理發(fā)展，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，在不斷的發(fā)展中促進了現(xiàn)代電力電子技術的廣泛應用。當前，以功率MOS-FET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件的出現(xiàn)，表明已經(jīng)進入現(xiàn)代電子電力技術發(fā)展時代。

電力電子的研究范圍與研究內(nèi)容主要包括：

1.電力電子元器件及功率集成電路；

2.電力電子變流技術，其研究內(nèi)容主要包括新型的或適用于電源、節(jié)能及電力電子新能源利用，電力電子系統(tǒng)中的控制和計算機仿真、建模等；

3.電力電子應用技術，其研究內(nèi)容主要包括變流器在節(jié)能、可再生能源發(fā)電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進中的應用，電力電子系統(tǒng)故障分析和可靠性，復雜電力電子系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應性等；

4.電力電子系統(tǒng)集成，其研究內(nèi)容主要包括電力電子模塊標準化，電力電子集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

電力電子技術可實現(xiàn)控制加節(jié)能，將“粗電”變?yōu)?ldquo;細電”來用。近年來，美國高度應用電力電子變頻技術對各種電機進行改造，使電能節(jié)約15%～25%左右，在日本，由于廣泛使用變頻技術，目前單位國民總值平均能耗居世界最低水平。最新數(shù)據(jù)顯示，目前我國能源40%為電力能源，工業(yè)領域占很大比重，約50%的發(fā)電量用于電動機的驅(qū)動，電力能源中有40%～80%通過電力電子轉(zhuǎn)換再進行利用。而我國與先進國家總體能源利用效率差10%，遠超發(fā)達國家平均水平的23%，未來五年節(jié)能將成為國家支柱型戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

電力電子制約我國工控創(chuàng)新

雖然我國電力電子技術研究有50多年的歷史，已經(jīng)取得了一定的進展，但該領域科技發(fā)展速度太快，加之原有基礎薄弱，特別是面臨國外高科技沖擊等方面的原因，我國電力電子有被“邊緣化”的趨勢，即各行各業(yè)都迫切需要，但是各應用領域均沒將其作為研究重點。應當承認，目前我們與國外先進水平的差距還是很大的。當前存在的主要問題是：目前我國生產(chǎn)的大部分電力電子裝置還主要基于晶閘管；雖然也能制造一些高技術的電力電子產(chǎn)品和裝置，但是它們均是采用國外生產(chǎn)的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造的；特別是先進的全控型電力電子器件則全部依賴進口，而關系到國民經(jīng)濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術和軟硬件，國外均是對我國進行控制和封鎖的。我們正面臨著國際競爭的嚴峻形勢，特別是關系到國民經(jīng)濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術與國外先進水平的差距更大，迅速改變這一現(xiàn)狀是我們面臨的挑戰(zhàn)和義不容辭的任務。

過去，我國國民經(jīng)濟各部門引進了不少國外先進技術，也強調(diào)了國產(chǎn)化的問題，盡管它們中的絕大多數(shù)幾年后都可以達到國產(chǎn)化率70%的要求，可是只要我們仔細分析一下，就不難發(fā)現(xiàn)，最終國外公司拒絕轉(zhuǎn)讓的技術和重要部件，均是涉及到高技術的電力電子及電力傳動產(chǎn)品中的核心技術。

工業(yè)控制領域所涉及到的關鍵電力電子技術可概括為：大功率變流技術；電力電子及其系統(tǒng)控制技術；大功率逆變器并網(wǎng)技術；大功率全控電力電子器件和電力電子全數(shù)字控制技術等。與國外的主要差距和存在的問題是：全控電力電子器件國內(nèi)不能制造；大功率變流器制造技術水平較低，裝置可靠性差；電力電子全數(shù)字控制技術水平還處于初級階段；應用系統(tǒng)控制技術和系統(tǒng)控制軟件水平較低；缺乏重大工程經(jīng)驗積累等。高性能大功率變流裝置目前幾乎全部依靠進口。

通過以上分析，可以看出電力電子技術能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)上高效節(jié)能的目的，具有非常高的實用性，應用范圍也相當廣泛，在工業(yè)控制中很多方面已經(jīng)開始發(fā)揮出重要的節(jié)能作用。隨著電力電子技術的發(fā)展，其必將為綠色工業(yè)提供更好的指導和更強的動力，為節(jié)能減排創(chuàng)造更廣闊的發(fā)展空間，從而造福全社會。我國要真正實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)中的自主創(chuàng)新、資源節(jié)約、環(huán)境友好這一系列目標，迫切需要建立一個自主創(chuàng)新的、強大的、達到世界先進水平的電力電子產(chǎn)業(yè)。