Из всех видов энергии наиболее широкое применение в настоящее время имеет электрическая энергия, так как по сравнению с другими видами энергии (механической, тепловой, ядерной и др.) она обладает важными преимуществами: ее можно передавать на большие расстояния и достаточно просто распределять по потребителям, изменять параметры (значение напряжения, число фаз и др.) и преобразовывать.

Преобладающая часть электрической энергии производится на тепловых, гидравлических и атомных электростанциях вращающимися электрическими машинами, которые генерируют трехфазное переменное напряжение частотой 50 Гц. Трехфазный ток находит широчайшее применение- на промышленных предприятиях, в сельском хозяйстве и быту.

Однако в ряде важных, областей техники нельзя обойтись без постоянного тока, основными потребителями которого являются:

1. электролизные установки для получения алюминия, меди, цинка и других технически чистых металлов;

2. установки электрохимического покрытия металлом поверхности другого металла с целью повышения коррозионной стойкости, твердости и т. д. (например, никелирование и хромирование железа и др.);

3. устройства для зарядки аккумуляторных батарей;

4. двигатели постоянного тока на промышленных предприятиях и в электрифицированном транспорте;

5. в линиях электропередачи на большие расстояния при высоком напряжении.

В настоящее время все более широкое применение получает переменный ток частотой 400 - 2500 Гц для питания электроинструмента, высокоскоростных асинхронных двигателей электрошпинделей шлифовальных станков и др. Применение повышенной частоты позволяет значительно снизить массу электромагнитных устройств (трансформаторов, электродвигателей и др.).

До недавнего времени в качестве преобразователей тока и частоты применялись преимущественно двигатель-генераторы, в которых постоянный ток или переменный ток повышенной частоты получался с помощью генераторов, приводимых во вращение трехфазными двигателями переменного тока (асинхронными или синхронными).

Конструктивно двигатель и генератор устанавливаются на общей фундаментной плите, а валы их соединяются муфтой. При работе агрегата двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а генератор производит обратное преобразование.

Электромашинное преобразование электрической энергии имеет существенные недостатки: во-первых, двигатель-генераторы имеют значительную массу и габариты, так как каждая из электрических машин выбирается на полную мощность нагрузки; во-вторых, к. п. д. таких установок, определяемый произведением к. п. д. двигателя и генератора, низкий; в-третьих, вращающиеся преобразователи при работе создают акустический шум.

В настоящее время постоянный ток получают, как правило, путем непосредственного выпрямления переменного тока с помощью электрических вентилей, которые осуществляют переключения в цепи выпрямителя. Такие преобразователи называются статическими и в отличие от вращающихся не имеют промежуточной ступени механической энергии.

Переход от двигатель-генераторов к вентильным преобразователям позволяет заменять вращающиеся машины статическими аппаратами, повысить к. п. д. установки, устранить шум и т.д.

Важной особенностью таких преобразователей является наличие электрической связи между цепями переменного и постоянного тока, а у двигатель-генераторов такой связи нет. Потенциальная связь между нагрузкой и вторичными обмотками трансформатора осуществляется через вентили, образующие выпрямитель. Это обстоятельство является недостатком статических преобразователей.

Важным шагом в развитии силовой преобразовательной техники явилось создание в 20-х годах ионных вентилей: газотронов, тиратронов, экзитронов, игнитронов и др. На базе этих вентилей в период 30 - 50-х годов были разработаны и внедрены в эксплуатацию статические выпрямители, вытеснившие вращающиеся преобразователи с выпрямленным напряжением выше 600 - 800 В.

В 30-е годы появились первые полупроводниковые вентили - селеновые диоды, которые стали применяться для получения постоянного тока в зарядных устройствах и электролитических установках.

Поворотным пунктом в развитии преобразовательной техники явилось создание в середине 50-х годов мощных неуправляемых германиевых и кремниевых диодов и управляемых кремниевых вентилей - тиристоров.

Силовые полупроводниковые вентили имеют ряд преимуществ по сравнению с ионными вентилями: постоянная готовность к работе; высокий к. п. д., широкий диапазон рабочих температур (от -40 до +140°С по сравнению с +20 + +50°С у ртутных вентилей); возможность эксплуатации в любом положении в пространстве и при больших инерционных нагрузках и др.

Перечисленные факторы способствовали созданию силовых полупроводниковых преобразователей и широкому их внедрению в промышленности вместо вращающихся и ионных преобразователей.