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电力电子技术的应用研究及发展趋势电力电子技术是一种应用极广的技术，它涉及到包括电力系统、工业、交通、家电等领域的许多方面。
随着社会经济的发展和科技不断进步，电力电子技术的应用越发普遍，其应用领域也在不断扩大。
在这篇文章中，我将从电力电子技术的分类、应用研究和未来发展三个方面来谈谈电力电子技术的应用研究及发展趋势。
一、电力电子技术的分类电力电子技术根据其不同的功率等级、用途和原理等因素，可以分为多种不同的类别。
其中比较常见的主要有以下几种：1、直流-直流变换器直流-直流变换器可以将直流电压转换、升压或降压，常见的应用有开关电源、电动机驱动系统等。
直流-直流变换器具有简单的控制、高效率和稳定性，目前在交通、能源、石化、冶金等领域中得到了广泛的应用。
2、交流-直流变流器交流-直流变流器可以将交流电转换为直流电供电使用，常见的应用有风力发电、光伏发电等。
这种变换器具有高效、可靠和可控的特点，是现代电力系统中最重要的组成部分之一。
3、交流-交流变换器交流-交流变换器可以改变交流电的频率和电压等参数，常见的应用有电动机驱动系统、变频空调、UPS等。
交流-交流变换器在工业、家电等领域中应用广泛，目前已经成为了工业发展的关键技术之一。
二、电力电子技术的应用研究随着电力电子技术的不断发展和进步，其应用领域也在不断拓展。
在应用研究方面，电力电子技术主要有以下几个方向：1、高电压高功率应用随着电力系统的发展和能源消费增长，电力电子技术在高电压高功率领域的应用范围也在不断扩大。
高电压高功率应用主要包括超高压输电、逆变器、脉冲电源、高压直流输电等。
电力电子技术在这些领域中的应用，可以提高电力系统的可靠性、效率和稳定性，同时也可以改善电力系统的质量和环境问题。
2、新能源发电系统新能源发电系统是近年来最热门的电力电子技术应用之一。
新能源发电系统包括太阳能发电、风力发电、潮汐能发电等。
电力电子技术在新能源发电系统中的应用，可以将风、光等无法控制的能源转化为易于控制的电能，提高了整个发电系统的效率。
混合动力汽车综述——介绍了混合动力汽车的概念、发展状况及其关键技术●混合动力汽车简介混合动力电动汽车(HEV)是指有两种或两种以上的储能器，能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆。
它综合了传统发动机驱动与电力驱动系统的优点它能提供与目前发动机汽车几乎同等的性能，而燃油经济性有很大的改善，大大降低排放水平甚至达到了零排放，它保留了传统汽车动力性优点的同时，还可以满足高效和超低排放的新要求，并且易于改进，已成为国内外汽车领域的一大研究热点。
根据其驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种组合方式[1]。
目前所开发出来的混合动力电动汽车以串联式和并联式为主，这两种方式的技术难度较低。
串联式混合动力电动汽车完全依靠电动机提供动力，发动机、发电机和电动机的功率都很大；而且对电池的要求较高，电池的体积、重量、成本相对较高，价格性能比较低。
并联式混合动力电动汽车主要依赖于发动机提供动力，电池仅是串联式的1／3，而且能量传递损失较小，但是排放污染最大，发动机的燃烧效率不高。
●混合动力汽车国内外发展概况国内外普遍认为混合动力电动汽车结合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，设计灵活，易于满足未来排放标准和节能目标。
因此，日本、美国、欧洲各大汽车公司和相关的研究机构都开展了有关混合动力汽车的研究，并且在世界范围内由点向面地扩展，发展相当迅速。
发达国家的许多研究成果己走出了实验室，并开始进入市场。
丰田汽车公司是目前走在最前沿的汽车公司，也是世界上最早开始进行混合动汽车研究的汽车公司之一。
丰田于1997年推出的Prius，目前在海内外的销量己数万辆，成为全球最早实现量产也是销量最大的混合动力汽车。
2001年6月丰田又Estima投放市场，其后分别推出Crown皇冠轻度HEV，新式面包车天尊THS-C等同车型的HEV。
除丰田外，本田是世界上第二家在美国市场销售混合电动汽车的外国制造商。
其J-VX混合动力概念跑车是本田公司早期的HEV款式。
电力电子技术中的电力电子控制技术有哪些应用场景电力电子技术是指将电能进行转换和调节的技术。
而电力电子控制技术则是指利用电力电子器件对电力系统中的电流、电压、频率、功率进行精确控制的技术。
电力电子控制技术在电力系统、工业生产、交通运输、可再生能源等领域有着广泛的应用场景。
本文将分别从这四个方面介绍电力电子技术中的电力电子控制技术的应用场景。
一、电力系统应用场景1. 电力传输与配电系统：电力传输系统和配电系统中，需要利用电力电子控制技术对电力进行转换、调节和保护。
例如，高压直流输电系统（HVDC）利用电力电子器件将交流电转换为直流电进行远距离传输，提高了电力输送的效率和稳定性。
2. 电力负荷调节：电力电子控制技术可以对电力负荷进行实时调节，确保供电的稳定性和可靠性。
例如，STATCOM（静止同步补偿器）利用电力电子器件对电力系统中的无功功率进行补偿，提高电力系统的稳定性和调节能力。
二、工业生产应用场景1. 变频调速技术：在工业生产中，电力电子控制技术可以实现电动机的变频调速。
通过对电机的电压和频率进行精确控制，可以实现对工业设备的精准控制和节能降耗。
例如，在输送带、风机和泵站等工业设备中广泛应用的变频器。
2. 电力因数补偿：在工业生产中，一些高功率设备的运行会造成电力系统的功率因数下降，影响电力质量。
电力电子控制技术可以通过对电力因数进行调节和补偿，提高电力系统的功率因数，减少能源的消耗。
三、交通运输应用场景1. 电动交通工具：电力电子控制技术在电动汽车、高铁、电动自行车等交通工具中有着广泛的应用。
例如，电动汽车中的电力电子变换器可以将电能转换为机械能，控制电动汽车的加速、制动和节能等功能。
2. 轨道交通系统：在地铁、高铁等轨道交通系统中，电力电子控制技术可以实现对列车的牵引和制动控制，提高运输效率和安全性。
四、可再生能源应用场景1. 太阳能发电系统：在太阳能发电中，电力电子控制技术可以实现对光伏阵列的最大功率点跟踪，提高太阳能电池的转换效率。
电力电子技术的应用电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。
它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。
随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等血多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。
电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。
它不仅应用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。
以下分几个主要应用领域加以叙述。
一、一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。
直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。
近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。
大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。
一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。
还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。
电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。
电镀装置也需要整流电源。
电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
电力电子技术在一般工业中的应用最主要的就是电机调速传动和电源。
电机调速传动又分工艺调速传动和节能调速传动两大类：工艺调速传动指工艺要求必须调速的传动，例如轧机，矿井卷扬，机床，造纸等以前用直流电动机驱动的机械的传动。
节能调速指风机、泵等以前不调速，为节能而改用调速。
二、交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术。
电力电子应用案例在现代社会中，电力电子技术的应用已经无处不在。
从家庭生活到工业生产，电力电子技术的进步和应用给我们的生活带来了巨大的变化和便利。
本文将介绍一些电力电子在各个领域中的应用案例，以展示其重要性和广泛性。
一、家庭1. 电子家电现代家庭中的许多电器设备都离不开电力电子技术的应用。
例如，电视、洗衣机、空调等家电设备均采用了电力电子器件来实现功率调节和控制功能，提高了能源利用效率和用户体验。
2. 太阳能发电系统随着可再生能源的发展，越来越多的家庭开始使用太阳能发电系统。
这种系统将太阳能转化为电能，通过逆变器等电力电子设备将直流电转换为交流电，使其可以供给家庭用电。
太阳能发电系统的应用不仅减少了对传统能源的依赖，还有助于环境保护。
二、工业1. 变频器在工业生产中，许多设备需要根据不同的工艺要求进行频率和速度调节。
变频器是一种常用的电力电子设备，它可以调整电源输入以控制电机的运行速度。
这种设备广泛应用于工业自动化、交通运输等领域，提高了生产效率和工作质量。
2. 电力传输和分配电力电子技术在电力传输和分配过程中起到了关键作用。
高压直流输电技术（HVDC）利用电力电子设备将电能从发电站输送到远距离的地方，以减少能量损耗和传输损耗。
此外，交流变直流（AC/DC）转换器用于将输电网络中的交流电转换为直流电，为直流设备供电。
三、交通运输领域1. 电动汽车电力电子技术在电动汽车中的应用使得电动汽车成为可持续发展的交通方式。
电动汽车采用电动驱动系统，其中包括电池、电机和电力电子控制器等设备。
电力电子设备控制电池充电和放电，调节电动机的速度和转矩，实现高效能量转换和汽车控制。
2. 高铁和市域轨道交通高铁和市域轨道交通作为现代交通运输的重要组成部分，需要可靠的电力电子设备来提供高效和安全的运行。
例如，高速列车使用电力电子设备来控制牵引电机和制动系统，以提高列车的运行效率和制动性能。
通过以上案例，我们可以看到电力电子技术在各个领域中的应用广泛且重要。
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状1. 引言1.1 电力电子技术在电力系统中的重要性电力电子技术在电力系统中的重要性体现在多个方面。
电力电子技术可以实现电力系统的高效能转换。
传统的电力系统中，能源的传输和转换过程存在能量损耗和效率低下的问题。
而通过应用先进的电力电子技术，可以实现电能的高效转换，提高系统的能源利用率。
电力电子技术还可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
在传统电力系统中，电网的运行容易受到外部因素的影响，导致电能供给不稳定，造成供电问题。
通过引入电力电子技术，可以实现电力系统的智能化控制和优化管理，提高系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术在电力系统中的应用具有重要意义，不仅可以提高系统的效率和稳定性，还可以推动电力系统向智能化、可持续发展的方向迈进。
1.2 电力电子技术发展的背景电力电子技术是指利用电子器件和电子电路来控制和转换电力的技术。
在电力系统中，电力电子技术的应用越来越广泛，其发展已经成为电力系统发展的重要驱动力。
电力电子技术的背景可以追溯到20世纪60年代，当时电力系统开始面临一系列新的挑战，如电力负载的快速增长、电力系统的不稳定性、传统直流和交流系统的柔性度不足等问题。
为了应对这些挑战，研究者们开始积极探索新的电力转换技术，逐渐形成了现代电力电子技术。
现代电力电子技术主要包括功率半导体器件、PWM调制技术、微电网技术、智能电网技术等。
这些技术的发展为电力系统的稳定运行、高效能利用、智能化管理提供了重要支持。
随着可再生能源的快速发展和成熟，电力电子技术在可再生能源集成和智能电网建设中也扮演着至关重要的角色。
电力电子技术的背景是电力系统发展的需要，是科技进步和市场需求的结果，是实现清洁、可靠、高效能源供应的必然选择。
【字数：234】2. 正文2.1 传统电力系统存在的问题1. 能效低下：传统电力系统在能源传输和转换过程中存在能量损耗严重的问题，导致能效较低。
在电力系统中，直流到交流的转换、电压调节和功率转换都需要耗费大量能量。
新能源汽车低压控制高压的原理新能源汽车低压控制高压的原理主要是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。
以下是详细的分析：1.电力电子技术：新能源汽车采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制半导体器件的通断状态来控制电流的方向和大小。
这种技术可以将低压直流电转换为高压直流电，实现低压控制高压的功能。
例如，逆变器是一种将低压直流电转换为高压交流电的装置，通过半导体开关的快速通断，将直流电转换为三相交流电供给电动机使用。
2.控制系统：新能源汽车的控制系统通常采用先进的控制算法和策略，实现对车辆的动力、能源和安全等方面的综合控制。
控制系统接收驾驶员的指令，根据车辆的状态和传感器数据，对车辆的运行状态进行实时监控和调整。
例如，在电动汽车中，控制系统可以通过调节逆变器的输出电压和频率来控制电动机的转速和扭矩，从而控制车辆的速度和加速度。
3.高压安全：新能源汽车的高压系统需要采取严格的安全措施来确保人员的安全。
首先，所有高压系统都应进行绝缘和耐压试验，确保其电气安全性能。
其次，高压线束应采用特殊的颜色和标识，以便在维修和检查时快速识别。
此外，高压系统应配备各种保护装置和传感器，如过流保护、过压保护、欠压保护等，以确保在异常情况下及时切断电源并报警提示。
4.能量管理：新能源汽车的能量管理系统是实现低压控制高压的重要环节之一。
该系统通过对能源的优化管理和控制，实现能量的高效利用和回收。
例如，在混合动力汽车中，能量管理系统可以通过调节发动机和电动机的工作状态来优化燃油消耗和电能的利用；在纯电动汽车中，能量管理系统则可以通过充电策略和管理系统的优化来提高充电效率和续航里程。
综上所述，新能源汽车低压控制高压的原理是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。
控制系统作为核心环节，接收驾驶员的指令并根据车辆状态和传感器数据来控制车辆的运行状态；电力电子技术则将低压直流电转换为高压直流电或交流电，实现低压控制高压的功能；同时采取高压安全措施和能量管理策略来确保人员的安全和提高能源利用效率。
电力电子技术的发展与应用作为电气自动化的学生，我们有必要对专业课程电力电子技术做个全面的了解。
我们先对电力电子的定义做了解，再对电子电力技术的发展做大致介绍，最后综述电力电子技术的应用。
电力电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。
电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，涉及电力电子器件，电力电子设备和系统，电力电子技术在各个行业的应用。
与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率（电力）变换，所变换“电力”功率的范围小到数瓦（W），大到数百兆瓦（MW）甚至吉瓦（GW）。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术，电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。
因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。
电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。
近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。
电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。
电力电子技术的发展史：一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。
1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。
20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。
1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。
晶闸管时代，晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅速扩大。
电力电子技术的研究进展及应用随着现代科学技术的迅猛发展，电力电子技术作为其中一个重要分支，在国家经济和社会发展中扮演着不可或缺的角色。
本文将从电力电子技术的定义、研究进展以及应用方面进行探讨。
一、电力电子技术的定义电力电子技术是电力系统中电能的处理与控制技术，是研究通过半导体元件实现交、直流的能量转移、传递、匹配以及电能的调节、变换、变频的新型电气工程技术，具有诸多特点，如高效、精确、可靠、无噪音、无污染等。
因此，电力电子技术是目前国家十三五规划中电力转型的核心技术之一，广泛应用于今天的工业制造、信息通讯和公共基础设施等领域。
下面将详细讲述电力电子技术的研究进展。
二、电力电子技术的研究进展随着电力电子技术的不断发展，其研究取得了丰硕的成果。
在电力电子器件、电力电子拓扑与控制、电力电子应用等方向上都有着日益丰富的研究进展。
在电力电子器件方面，功率半导体电子器件得到了长足的发展。
压缩机封装车间生产的功率半导体器件已经进入行业标准化生产，其特点是具有低损耗、高速度、高电压、大电流、高耐受放热量和温度等特点，越来越能够满足各种场合的需求。
在电力电子拓扑与控制方面，电力电子系统的拓扑结构和控制策略得到了日益完善，已经从传统的整流、逆变结构转变为集成于一体的多功能电力电子拓扑结构。
电力电子系统的控制技术不断发展，已经实现了全数字化、高速、高精度的控制。
例如，目前双向DC-DC转换器及其控制技术已经得到了广泛的应用。
新型的电气系统如智能家居、新能源分布式发电等，对于双向变换器的研究和应用成为了热点。
在电力电子应用方面，电力电子技术在新能源、半导体照明和交通运输等领域得到了广泛的应用。
其中，新能源是电力电子技术应用领域的一大亮点，电力电子技术在太阳能、风能、氢能等新能源的开发利用中发挥了巨大的作用，能够有效提高能源的利用效率。
电力电子技术的应用范围之广，使其成为了当今高新技术的代表之一。
接下来，本文将从电力电子技术应用的实际案例进行分析，探讨其在各个领域中的应用。
电力电子技术及其应用前景电力电子技术是一项针对电力系统的电子体系框架，在现代电力系统中发挥着重要作用。
它使用先进的半导体电子器件控制电力，并对电力变化进行控制和变换，达到提高效率和保证供电质量的目的。
电力电子技术近年来在工业、交通、航空航天等领域的应用越来越广泛，为各行业的电力供应质量和节能减排作出了重要贡献。
从历史上看，电力电子技术是从20世纪50年代初期开始出现的。
在此之前，电力系统中主要使用传统的机械开关和控制方法。
随着电子元器件的诞生和发展，电力电子技术应运而生。
在过去的几十年中，电力电子技术实现了飞速发展，并成为了现代电力系统中不可或缺的一部分。
目前，电力电子技术的应用主要分为三大类。
第一类是电力变换器的应用。
电力变换器是一种将一种电能转换成另一种电能的装置。
通过控制电流、电压和频率等参数，电力变换器在交流电网和直流电网之间进行能量转换，从而实现高效能量转换和适应性变压器的功能。
第二类是电力电子器件的应用。
电力电子器件是一种在电力系统中起关键作用的电子元器件。
电力电子器件包括IGBT、MOS管、功率MOSFET等，其主要功能是调节电网电压、电流和频率。
第三类是电力质量改善装置的应用。
电力质量改善装置是用于解决电力系统中存在的电力波动和电力质量问题的装置。
它可以消除电磁干扰、电流谐波、电压波动等电力系统中存在的问题，从而保证电力的稳定性和安全性。
随着技术的不断创新和进步，电力电子技术在近年来的应用领域越来越广泛。
在传统的能源领域中，电力电子技术已成为节能减排的主要手段。
例如，在风能和太阳能领域中，电力电子技术可以对电子器件进行调控和优化，从而实现对零碳排放的普及和减少能源浪费。
此外，电力电子技术在电力汽车、电动机车以及轨道交通等领域中也有着广泛的应用。
在未来，随着人们对能源的需求不断增加，电力电子技术的应用前景更是不可估量。
未来，电力电子技术将会在能源生产、传输和分配、以及能源消费和使用中发挥越来越重要的作用。
混合动力电动汽车中电力电子技术的应用综述 1 引言 电力电子技术是研究应用电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门由电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴边缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是[1]: （1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等； （2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用； （3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。 电动汽车（ev）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油危机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了dc／dc和dc／ac的全部变换，是实用价值非常高的运用领域[2]。 2 混合动力电动汽车简介 当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。 电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 2.1 各种类型电动汽车特点及其发展 根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电池电动汽车或纯电动汽车（battery electric vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（fuel cell electric vehicle）和混合动力电动汽车（hybrid electric vehicle）。 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的； 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命长等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制； 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代prius，也被称为“新时代丰田混合动力系统统——ths ii”（见图1），节能效果可达到100km油耗不足3l。从2004年开始，丰田公司向欧洲市场推出了一款新的lexus rx型豪华混合动力轿车。丰田公司计划2012年全部采用汽油电力混合发动机，以提高燃油经济性和降低排放污染。
图1 丰田新一代混合动力电动汽车prius thsii 2.2 混合动力电动汽车分类及特点 根据按照发动机与电动机的不同组合工作方式方式，混合动力电动汽车主要可以分为三类：串联式、并联式和混联式[3]，基本结构如图2所示。
图2 混合动力电动汽车基本结构 图3所示为不同混合动力类型中电动机与发动机的功率分配情况： 图3 不同工作模式中电动机与发动机的功率分配示意图 在串联式混合动力系统中，由发动机驱动发电机，利用发出的电能由电动机驱动车轮。即，发动机所发出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆行驶。 并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源是并行的，故称为并联式混合动力系统。 混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点，丰田的prius系列的混合动力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机，所以与并联式相比，电动机的使用比率增大了。 3 hev常用的电力电子技术及装置 本文结合丰田新一代混合动力系统thsⅱ，具体研究了电力电子技术在hev中的应用情况。thsⅱ的整车电气驱动系统（见图4）主要由采用atkinson 循环的高效发动机、永磁交流同步电动机、发电机、动力分配装置、高性能镍金属氢化物（ni-mh）电池、控制管理单元以及各相关逆变器和dc-dc变换器等部件组成。 图4 prius thsii整车电气系统结构 高压电源电路、各种逆变器和14v蓄电池用辅助dc-dc变换器组成了功率控制单元（见图5），该单元集成了dsp控制器、驱动和保护电路、直流稳压电容、半导体、绝缘体、传感器、液体冷却回路以及和汽车通信的can总线接口。 下面主要介绍功率控制单元的结构组成和主要作用[4][5]。 图5 prius thsii功率控制单元 3.1 电动机/发电机用逆变器单元 在prius ths ii主驱动系统中，电动机和发电机所用三相电压型逆变器（功率分别为50kw和30kw）被集成在一个模块上（如图6所示，逆变器的电气结构图如图7所示），直流母线最大供电电压被设定为500v。功率器件选用带有反并联续流二极管的商用igbt（850v/200a），该功率等级的igbt具有足以承受最大500v反压的能力，以及其它诸如雪崩击穿、瞬时短路的能力。
图6 电动机和发电机用逆变器集成模块 图7 功率主回路示意图 电动机用逆变器的每个桥臂都是由并联有两个igbt模块和二极管模块组成，而发电机用逆变器的每个桥臂只包含有一个igbt模块和二极管模块。每个igbt芯片的面积为133mm2（13.7mm×9.7mm)，并且发射极使用了5μm厚的铝膜；而每个二极管芯片的面积为90mm2（8.2mm×11mm)。 目前，电动汽车普遍采用pwm控制的电压型逆变器，这种逆变器具有线路简单、效率高的特点，同时pwm逆变器呈现出以下几种发展趋势： （1）通常采用igbt器件，工作频率高，并减少了低频谐波分量和起动时的电流冲击，当前国外应用的最高开关频率已达20khz； （2）电机额定频率相应提高了，扩大了调速范围，在更好地满足运行要求的同时，减少电机的体积和重量，提高功率比。目前国外电动汽车专用电机的最高额定频率已达500hz； （3）采用dsp为核心的计算机控制系统，能够实现可靠的矢量控制和运算，电机可做到快速恒力矩起动及弱磁高速运行，这种控制系统稳定，电流冲击小，控制效率高。 除了以上传统的pwm控制技术外，最近出现了谐振直流环节变换器和高频谐振交流环节变换器。采用零电压或零电流开关技术的谐振式变换器具有开关损耗小、电磁干扰小、低噪声、高功率密度和高可靠性等优点，引起研究人员广泛的兴趣。 目前应用于功率变换器的常用电子开关器件主要有gto、bjt、mosfet、igbt和mct等，由于igbt集bjt和mosfet特点于一体，所具有的高阻抗压控栅极，可明显降低栅极驱动功率，从而可使栅极驱动电路集成化；并且igbt具有的极短的开关时间，可使系统具有快速响应能力，并减小了开关损耗，降低了噪声，因此igbt是很好的开关器件。mct也是一个潜在的选择器件，虽然目前商用的mct的额定值还有待于提高；但是由于mct具有低的通导压降，因此随着mct新型制造工艺的完善和新材料的使用，未来的mct在电动汽车中将有良好的应用前景。 3.2 dc—dc升压变换器单元 在ths中，蓄电池组通过逆变器直接与电机和发电机相连（见图8）；而在ths ii中，蓄电池组输出的电压首先通过dc-dc升压变换器进行升压操作，然后再与逆变器相连，因此逆变器的直流母线电压从原ths的202v提升为现在的500v。
图8 prius ths与ths ii直流供电方式比较 图9为ths ii系统中能量交换示意图，图9中发电机的功率为30kw，蓄电池组的瞬时功率为20kw，两者联合起来为50kw的电机提供能量；图9中升压变换器的容量也被设计为20kw。 图9 prius thsii可变压系统电路结构图 这种系统具有如下优点： （1）由于电机的最大输出功率能力是与直流母线电压成正比的，因此与原ths系统的202v供电工况相比，在不增加驱动电流的情况下，ths ii系统中电机在500v供电时，其最大输出功率以及转矩的输出能力是原ths系统的2.5倍；此外相同体积的电机，还能够输出更高的功率； （2）由于使用了直流母线供电电压可变系统，因此ths ii可以根据电动机和发电机的实际需要，自由的调节直流母线供电电压，从而选择最优的供电电压，达到减少逆变器开关损耗以及电动机铜损的节能目的； （3）对于供电电压一定的蓄电池组来说，由于可以通过调整升压变压器的输出电压的方式，来满足电动机和发电机的实际需要，因此从某种程度上讲，可以减少蓄电池的使用数量，降低整车质量。 图9所示的dc-dc升压变换器每个支路都并联有2个igbt模块和续流二极管模块，其中每个igbt芯片的面积为225mm2（15mm×15mm），每个续流二极管芯片的面积为117mm2（13mm×9mm）。图9所示的电路拓扑结构可以在不打断系统的正常工作的情况，保证蓄电池的充电和放电进行瞬间转化。由于dc-dc升压变换器的作用，而使主电容器上的系统电压（system voltage）不同于蓄电池组的输出电压，从而在保证电动机和发电机高电压工作的同时，而不受蓄电池组低电压输出能力的限制。 3.3 dc-dc降压变换器单元
