新利体育luck18：半导体技术很高端？低碳社会中的电学知识

半导体技术——这个词你第一印象是什么？芯片？高科技？还是高端技术？

事实上，它还有个颇为接地气的名字叫：电力电子技术，这是一种利用半导体器件进行电力转换和控制的技术。对于低碳社会来说，用电是非常友好的，目前汽车的电动化浪潮也是得益于此。为此，有必要提高能源利用效率，而重要的是如何提高控制效率。

（半导体）电力电子技术起始于20世纪50年代末，起点是硅整流器件。“电力电子学 "一词最早出现于 1973 年。William E. Newell 在电气与电子工程师学会 (IEEE) 上发表了一篇题为 "电力电子—从迷茫中崛起 "的论文。在此之前，还有与发电和控制有关的技术，如电机和晶闸管。不过，可以说这是电力、电子和控制综合处理概念诞生的时刻。电力工程师不了解电子技术，电子工程师也不了解电力控制。Newell表示，必须填补这一空白。

电力电子概念诞生后，电力的控制效率开始受到关注，现在它已成为支持低碳化社会的一个关键词。

我们挨个讲起：

功率器件 - 电机类型和控制

首先，让我们来介绍一下电机，它用于各种电子设备。放眼望去，空调和冰箱里都有压缩机，这些家用电器中都使用了电机。手机的振动功能也是以电机为基础的，即使是在工厂里，靠电力驱动的设备也会用到某种电机。换句话说，电机可以说占了耗电量的很大一部分51漫画。此外，大部分电力（如火力发电、核能发电、风力发电、水力发电）都是由电机（发电机）产生的。电机的进步将带动电力电子技术的进步，也将极大地促进节约电力。

电机大致可分为直流（DC）电机和交流（AC）电机。此外，根据结构和控制方法还可分为永磁电机、无刷电机、伺服电机和步进电机等几种类型。

51漫画

电机的基本结构是转子在定子之间旋转。此时，提供动力的部分称为电刷。然而，电刷的存在会导致电刷和换向器之间产生摩擦，从而导致效率低下。此外，电刷会磨损，因此需要定期更换。

因此，取消了电刷的无刷电机应运而生。特别是，使用三相交流电的无刷电机也被用作电动汽车的电机。

转子使用永久磁铁。使用永磁体的电机称为 "永磁电机"51漫画。如图所示，在转子表面使用永久磁铁的称为 "表面永久磁铁同步电机（SPM）"，嵌入内部的称为 "内部永久磁铁同步电机（IPM）"。

有些无刷电机使用铁磁铁芯代替转子的永久磁铁。这种电机被称为 "磁阻电机"。虽然由于不使用永久磁铁而结构简单，但由于噪音、振动和较大的扭矩波动，人们一直避免使用这种电机。不过，随着电力电子和计算机控制技术的进步，其使用范围也在不断扩大。

迄今为止，伺服电机一直是控制转子转速的主流。通过采用伺服机构，它的优点是可以自动控制位置和速度，并能抵御负载的突然波动，但缺点是需要由高电压源驱动。

相比之下，步进电机通过脉冲信号同步运行，因此具有电压低、体积小的优点。另一方面，旋转的平稳性不如伺服电机。前面提到的磁阻电机也是步进电机的一种，因此这些缺点现在已被消除。

下一期 我们来谈一谈 功率器件—直流和交流电转换，“艾说电气”等着你>>>>>