一、引言

电力电子技术是面向电力领域，通过控制功率电路中半导体器件的开关斩波工作，实现电能高效变换和利用的电子技术。电力电子技术融合了功率半导体器件、电力电子电路与自动控制原理等多学科理论与技术，是内蕴多学科交叉属性的前沿技术。当前，电力电子技术已经渗透至电能利用的每一个环节：在电能的生产阶段，电力电子技术实现了太阳能、风能等一系列可再生能源的高能效发电；在电能的输配阶段，电力电子技术通过对电能质量、功率潮流的优化调控，大大提升了电能的输配效率。在电能的利用阶段，电力电子技术已广泛应用于信息电子、照明与消费电子、环保、工业制造、交通和国防等传统重点领域，并拓展至生物电磁、深海深空深地探测等前沿领域，成为其中实现电能变换和利用的核心环节。随着大数据、人工智能等信息技术以及新一代宽禁带半导体技术的飞速发展，电力电子变换装备呈现出集成化、高密化、数字化趋势。同时，随着“双碳”计划的持续推进与中国高端制造业的快速发展，电力电子技术在国民经济中的地位将进一步提升，电能系统将最终实现全面电力电子化。

随着电力电子技术的蓬勃发展，在电力电子技术的各个研究领域，新技术与新方法持续涌现。在开关电源、直流功率变换与功率因数校正领域，随着可再生能源的迅速发展以及电动汽车充电、数据中心、海上风电等新兴行业的不断壮大，面向分布式能源接入的直流变换与功率因数校正技术正在快速发展。此外，开关电源技术与生物医学等学科的结合促进了新的应用需求的提出，进一步拓宽了开关电源的应用场景。在变频电源研究领域，随着国家积极推进可持续发展的能源战略，加快经济转型，强化节能减排，以及工业领域持续再电气化，变频器与电力传动系统正朝着更强控制性能、更高可靠性、更低成本方向发展。另外，高转速、大功率电机的传动控制也是当前的研究热点。在电力电子器件研究领域，SiC和GaN等新型宽禁带电力电子器件正快速进入光伏发电、新能源汽车等领域，基于新型器件的应用技术和优化设计方法不断涌现，采用新器件设计的稳定性及可靠性也是当前的热门研究方向。在高频磁元件和磁集成研究领域，降低磁性元件的尺寸和损耗，是提高变换器功率密度和效率的关键。当前的热门研究方向是高频化、集成化和平面化的磁性元件设计。随着功率密度的提升，热应力和电磁干扰等问题引起了广泛关注，同时高频低损耗磁心材料的研发也持续推进。

在新能源变换技术领域，随着电网中以风电、光伏为代表的新能源发电装机渗透率日益增长，其运行策略对传统电网产生了重要影响，也给相关变流器高效、稳定运行带来了巨大挑战。分布式新能源单元和电网系统之间的交互行为与大规模新能源接入后，对系统的影响成为当前的热门研究方向。在电能质量治理与优化领域，随着近年来电力需求的增加、非线性电子设备和敏感负载的接入以及“十四五”规划后我国电力系统对新能源最大限度的开发利用，有源配电网电压波动、谐波、无功等电能质量问题愈发突出，新型的补偿装置与分布式电能质量治理策略成为当前的研究热点。在照明电源与消费电子领域，当前的发展方向是提高电源效率和功率密度，并实现小型化和高性能化，研究热点主要包括新应用场景系统拓扑结构的研究、电路各工作模态的精确建模与控制工作、磁性元件集成结构以及宽禁带半导体器件高频化中的驱动问题等。在特种电源领域，针对电子、通信、军工、医疗、高能物理、航空航天等领域的特殊需求，在新型电力电子器件、磁元件、电路拓扑、控制策略、热设计、电磁兼容（EMC）等技术方向不断深耕，并逐步探索多学科的交叉融合。在电磁兼容领域，随着SiC、GaN等宽禁带器件的广泛应用，宽禁带器件的高速开关特性造成的电磁兼容问题日益突出，并且成为本领域的核心研究方向，目前研究集中在如何更加有效地对EMI滤波器进行优化设计，以及针对特定拓扑和应用场景下的EMI抑制方法。在无线电能传输技术领域，为解决无线电能传输系统抗偏移能力弱、多级系统效率低、系统输出波动大、线圈间异物检测系统不灵敏等问题，近年来的研究热点主要集中于磁耦合器的设计与优化、无线充电线圈偏移导致的谐振网络失谐处理、磁耦合电能传输发射线圈与接收线圈之间的异物检测以及多级WPT谐振变换系统效率提升问题。除此之外，电场耦合式无线电能传输也得到越来越多的关注。

在信息系统供电技术领域，受到新基建、数字经济等国家政策的影响以及大数据、云计算、人工智能、5G等新一代信息通信技术发展的驱动，我国数据中心数量不断增加、规模快速扩大，该领域正积极探索新一代的数据中心供电系统架构以及SiC器件为代表的第三代半导体器件的设计和应用技术。在电动汽车充电与驱动领域，充电技术的未来趋势是建立更加智能化、高效、快速的充电网络，以满足不断增长的电动汽车需求，需要更加安全可靠的电力电子装置、更高效稳定的电池管理系统和更智能化的充电控制算法。在驱动技术方面，未来趋势是实现更高效、可靠、安全的电动汽车驱动系统，这将包括更高性能的电机、更先进的电控技术、更智能化的驾驶辅助系统等。在电力电子化电力系统与装备领域，随着依赖化石能源的传统电力系统向着高比例可再生能源的新一代电力系统转变，本领域重点探索电力电子装备主导的新型电力系统中的暂态稳定性问题，弱网下新能源发电单元对系统的支撑控制，以及电力电子装备在新型电力系统中的高频振荡问题。在交通电气化领域，当前的研究热点主要集中于功率器件驱动，热损耗与结温分布特性分析，牵引变流器优化控制与调制技术，牵引变流器寿命与可靠性评估，以永磁同步电机为主的电机驱动及其控制，新型牵引供电与牵引传动拓扑，电力牵引系统健康状态监测、寿命评估和智能运维等。在电池、燃料电池以及氢能等储能系统研究领域，实际应用中储能系统健康恶化导致的严重故障得到了研究人员的广泛关注，储能系统的健康状态感知与故障诊断及处理成为当前的研究热点，针对储能系统的容量配置算法、充放电均衡控制算法也是重要的探索方向。

在“双碳”目标下，中国电力电子学术研究与产业发展正面临历史未有之机遇。电能系统的低碳化、直流化、移动化、数字化以及分布化趋势均无法离开电力电子技术的支撑，电力电子技术正渗透至国民经济与人类生活中的每一个角落。在电力电子系统大框架下，材料学、传热学、力学正加速融入电力电子学，多学科碰撞交流衍生出一系列新兴研究方向与领域。因此，亟需通过系列调研综述，跟踪中国电力电子技术发展情况。2022中国电力电子与能量转换大会暨中国电源学会第二十五届学术年会及展览会（CPEEC & CPSSC 2022）于2022年11月4日—7日，以线上线下相结合的形式，在厦门成功举行。第三届国际电力电子技术与应用会议（IEEE PEAC 2022）同期举办。本届会议共录用论文725篇，设置19场大会报告、8场电力电子高峰论坛报告，15场专题讲座，40个中文主题技术报告分会场、36个英文主题报告分会场、共计439场口头报告，10个工业报告分会场38场报告，5场专题活动以及2个墙报交流时段。本次会议近500人现场参会，近万人线上参与，全球顶级专家齐聚，共谋电力电子与电源学科发展，营造了疫情防控不放松，学术交流不断线的学术氛围，呈现了一场安全有序、精彩纷呈的电源行业饕餮盛宴。本文基于此次学术会议，介绍中国电力电子技术研究的发展情况。