1.電力電子器件

　　電力電子技術(shù)研究的是電力電子器件在電路中的通斷作用所實(shí)現(xiàn)的各種變換，變頻器就是這種變換裝置，因此它隨著逆變元件的發(fā)展而發(fā)展。逆變元件所承受的通斷電流和額定電壓決定了它的通斷能力;在通斷過程中損耗大小，如飽和壓降和開關(guān)損耗這決定變頻器的效率和體積大小;開關(guān)損耗與開關(guān)頻率有關(guān);開關(guān)頻率與噪聲有關(guān)，而且與輸出電壓電流波形有關(guān)。這就是說電力電子器件要朝著電壓高、電流大、開關(guān)頻率高、導(dǎo)通電阻小的方向發(fā)展。

　　晶閘管半控器件，屬于第一代產(chǎn)品雖然歷史悠久，但調(diào)制頻率低、控制復(fù)雜、效率低、容量大、電壓高。該器件用作整流還是用作逆變，都是比較成熟的。

　　全控器件GTO和BJT，不管是組裝直流斬波器還是組裝變頻器，GTO在電力機(jī)車上的應(yīng)用具有壟斷性。這也是我國“八五”期間組織攻關(guān)的重大科研課題。但是將GTO變頻器用于其他地方，爭議較大，原因是GTO的關(guān)斷電流增益太小，過電流保護(hù)比較困難，調(diào)制頻率低。用BJT組裝的直流斬波器和PWM變頻器十分流行，但輸出電壓不超過460V，容量不超過400kW。BJT是靠電流驅(qū)動(dòng)，功耗大，調(diào)制頻率也不高，噪聲大，不如MOSFET的電壓驅(qū)動(dòng)簡單、可靠。但后者容量更小，輸出電壓也更低，在市場上有競爭力的產(chǎn)品并不多。

　　在變頻器中，新一代的電力電子器件是IGBT和MCT。前者是MOS驅(qū)動(dòng)BJT，優(yōu)點(diǎn)是容量和電壓都超過了BJT，有取而代之的趨勢;后者M(jìn)OS驅(qū)動(dòng)晶閘管，理論上具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。這兩種新型元件都有成熟的產(chǎn)品，IGBT已發(fā)展到第四代，而且目前國外正在將微電子的生產(chǎn)工藝向電力電子轉(zhuǎn)移，于是產(chǎn)生了SPIC電路。把IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路復(fù)合在一起的智能器件叫IPM，還有把開關(guān)電源復(fù)合在一起的IPM，這樣使變頻器更加可靠，已經(jīng)成為調(diào)速的主導(dǎo)產(chǎn)品，將取代直流調(diào)速，21世紀(jì)將是交流調(diào)速時(shí)代。

　　2.控制方式

　　變頻器用不同的控制方式，得到的調(diào)速性能、特性及用途是不同的。控制方式大體分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制有U/f電壓與頻率成正比例的控制方式;閉環(huán)有轉(zhuǎn)差頻率控制和各種矢量控制。從發(fā)展歷史來看也是從開環(huán)到閉環(huán)，如今的矢量控制可以實(shí)現(xiàn)與直流機(jī)電樞電流控制相媲美。現(xiàn)在還可直接取交流電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)矩控制，這樣控制就方便準(zhǔn)確，精度高。