現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢【1】
摘 要 現代電力電子技術(shù)由控制電路、變流電路及電力電子器件三部分構成，在電力、電子和控制三大技術(shù)領(lǐng)域的共同作用下解決各種電力系統問(wèn)題。
具體應用方面，電力技術(shù)涉及配電、發(fā)電及電力輸送等諸多內容，而電子技術(shù)則主要涵蓋了電子器件及電子電路的設備和技術(shù)問(wèn)題，控制技術(shù)領(lǐng)域主要研究對象是外在裝置設備的工作狀態(tài)和參數標準。
器件作為電力電子技術(shù)的實(shí)施基礎，對于電能的控制與轉化意義重大，現代電力電子技術(shù)的發(fā)展勢必將滲透生活的各個(gè)領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】現代電力電子技術(shù) 控制系統 發(fā)展趨勢 應用展望
分析當前電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，其大致方向表現為由傳統低頻技術(shù)處理向現代高頻技術(shù)轉換，并逐漸取代傳統的電力電子器件整合時(shí)代。
電力電子技術(shù)的發(fā)展源自硅整流器件，從整流器時(shí)代發(fā)展至逆變器時(shí)代，并逐漸演變?yōu)槿缃竦淖冾l器時(shí)代。
現代電力電子技術(shù)被廣泛應用于社會(huì )生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域，開(kāi)關(guān)電源、輸電技術(shù)、發(fā)電系統，隨處可見(jiàn)電力電子技術(shù)的身影。
上世紀九十年代初以功率半導體復合器件為象征的現代電力電子體系逐漸形成，對于人們的工作和生活產(chǎn)生了重大影響。
本文從電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程和應用展望等方面分析了現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，體現了電力電子技術(shù)的發(fā)展與當前時(shí)代發(fā)展特征的融合。
1 關(guān)于電力電子技術(shù)的發(fā)展
1.1 回顧電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程
電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程可具體劃分為三個(gè)時(shí)期，即整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代。
首先，整流器時(shí)期的電力電子技術(shù)發(fā)展主要表現為大規模的工業(yè)用電，它的用電來(lái)源主要是交流發(fā)電機，消費形式以直流電為主，比如有色金屬的電解、內燃機車(chē)的牽引以及軋鋼中的直流電等。
硅整流器通過(guò)將直流電轉化為工業(yè)用電而被廣泛應用于配電和輸電領(lǐng)域，這在六七十年代的中國隨處可見(jiàn)。
其次，逆變器時(shí)代的電力電子技術(shù)發(fā)展遭遇了嚴重的能源危機，其波及范圍之廣使得整流器的發(fā)展不再適應電能企業(yè)的使用需求，以交流電為主的逆變器時(shí)代應運而生。
逆變器時(shí)代以晶閘管、晶體管以及晶閘管器件作為時(shí)代發(fā)展的主流，在高壓直流輸出的過(guò)程中實(shí)現了對動(dòng)態(tài)功率的有效補償。
然而這時(shí)的使用范圍還僅僅局限于中低頻領(lǐng)域，使用過(guò)程中的效率較為偏低。
再者，八十年代的變頻器時(shí)代實(shí)現了大規模和超大規模集成電路的發(fā)展與應用，這不僅電子應用領(lǐng)域的顯著(zhù)創(chuàng )新，同時(shí)也為后期現代電力電子技術(shù)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)借鑒。
變頻器時(shí)代還對電力的精細加工技術(shù)進(jìn)行了完善，全控型功率器件的出現實(shí)現了電力電子技術(shù)的高頻化發(fā)展，使得現代電力電子技術(shù)轉化成為一種可能。
功率半導體市場(chǎng)逐漸被變頻器件取代，這一革新不僅提升了變頻調速的使用頻率，在小型輕量化技術(shù)裝備方面也有了顯著(zhù)進(jìn)步。
1.2 當前電力電子技術(shù)的應用領(lǐng)域
電力電子技術(shù)的發(fā)展核心控制體系在于電能器件的有效轉換，作為一種現代技術(shù)，電力電子技術(shù)的主要功能不僅包括了逆變、整流、變頻等基本方面，除此以外還涉及到斬波和智能開(kāi)關(guān)等方面的內容。
通過(guò)對電網(wǎng)工頻電能的轉化來(lái)達到不同的使用目的，以此適應現代化生產(chǎn)對電力電子技術(shù)的使用需求。
具體應用方面，其應用領(lǐng)域主要包括了三大方面：其一，在變頻器作用下對微電子技術(shù)及控制技術(shù)進(jìn)行有效整合，將固有不變的交流電轉變?yōu)榭蓳Q可調的可變式交流電，以此達到無(wú)級調速的目的，這對電能資源的節約顯然極為有利。
其二，在開(kāi)關(guān)電源和供電電源方面現代電力電子技術(shù)也有著(zhù)自身的使用功能，類(lèi)似變頻電源、焊接電源、充電電源、照明電源等都為現代化電力系統的完善提供了切實(shí)可行的技術(shù)指導。
其三，一些發(fā)電系統或是交流輸電技術(shù)也體現出現代電力電子技術(shù)的應用意義，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、配電與用電系統的完善等都和電子系統的應用之間有著(zhù)密切聯(lián)系。
2 現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢探討
2.1 電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
電子電子技術(shù)歸根結底是對電源技術(shù)的研究，電源技術(shù)不僅是電力電子技術(shù)研究的核心，一定程度上開(kāi)光電源技術(shù)的發(fā)展也預示著(zhù)現代電力電子技術(shù)今后的發(fā)展走向。
從發(fā)展趨勢來(lái)看，現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢可概括為以下幾方面特點(diǎn)：
第一，現代電力電子技術(shù)的集成化與模塊化特征。
這一特征主要表現在現代電力電子技術(shù)的功率器件和電源單元兩個(gè)方面，從微小器件組成來(lái)實(shí)現電子器件的智能化辨別與使用。
這樣的模塊功率不僅有效控制了器件的體積，在設計與制造方面也形成了顯著(zhù)的模塊化特征。
電力電子技術(shù)的模塊化發(fā)展其核心目的旨在降低器件的電應力，從安全性與可靠性角度提升電力系統的使用性能。
第二，現代電力電子技術(shù)的高頻化特征。
從理論分析及實(shí)踐驗證的雙重角度不難看出，無(wú)論是變壓器的電感還是電容體積在供電頻率方面都呈現出一定的反比例趨勢，因此體積的減小必然會(huì )導致電子技術(shù)的高頻化呈現。
從這個(gè)角度來(lái)看，全控型電子器件的問(wèn)世已然標志著(zhù)現代電子與電力技術(shù)率先實(shí)現了自身的高頻化轉換。
第三，現代電力電子技術(shù)的全控化與數字化特征。
全控化電力電子技術(shù)的革新突破了原有電力電子器件在使用功能方面的限制，降低了關(guān)斷換流電路可能造成的危險，從根本上保障了電力系統在使用過(guò)程中的安全性。
數字化特征則主要表現在現代電力電子技術(shù)的高頻斬波以及諧振變換等方面，從弱電領(lǐng)域拓展了電力電子技術(shù)的發(fā)展渠道，提前實(shí)現了控制技術(shù)的集成化。
第四，現代電力電子技術(shù)的綠色化特征。
這里的綠色化特征既包括了環(huán)境污染問(wèn)題的控制，又涉及到必要的電網(wǎng)污染源問(wèn)題，是當前電力電子技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中亟需解決的重要問(wèn)題。
發(fā)電容量的控制從根本上減少了發(fā)電對環(huán)境造成的污染，與此相關(guān)的污染過(guò)濾器或是電能補償系統等都是當前電力電子技術(shù)向綠色化邁進(jìn)的有力證據。
具體的電力電子技術(shù)應用方面，則主要表現為四大革新趨勢：其一，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應用。
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)為普通家庭提供了足夠的電能使用空間，成為了可再生資源的有效傳播途徑之一。
其二，燃料電池發(fā)電技術(shù)。
燃料電池的發(fā)電裝置主要是將其中的化學(xué)能轉化為可使用的電能，節能省電，鮮少產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題。
其三，交流輸電技術(shù)的應用。
作為一種新型電力系統出現的交流輸電技術(shù)實(shí)現了對電網(wǎng)資源重新分配與利用，保障了電力系統的穩定性。
其四，現代電力電子技術(shù)中的儲存與質(zhì)量控制技術(shù)。
儲存技術(shù)的使用在于提升電力系統本身的電力儲備功能，而質(zhì)量控制技術(shù)則在于從供電質(zhì)量角度提高電力產(chǎn)品的使用效率。
2.2 現代電力電子技術(shù)的應用展望
關(guān)于現代電力電子技術(shù)的應用展望，可從如下幾方面得以體現：第一，從節能性角度提升電機系統的使用性能，可從專(zhuān)用電機的設計或是控制設備的完善等方面來(lái)提升整體電力系統的使用效率;第二，中高壓直流輸電系統的運用也是今后電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，這一系統本身就具備了低污染和低能耗的特點(diǎn);第三，當前社會(huì )發(fā)展進(jìn)程中充電站網(wǎng)絡(luò )的構建或是電動(dòng)車(chē)輛的普及已經(jīng)逐漸成為現代電力電子技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中積極完善與改革的內容，以電動(dòng)汽車(chē)為代表的環(huán)保電力問(wèn)題逐漸成為一個(gè)時(shí)代課題。
至于當前城市建設過(guò)程中充電網(wǎng)絡(luò )的配備問(wèn)題基本尚處于起步階段，無(wú)論是實(shí)際應用領(lǐng)域還是理論構建領(lǐng)域都還存在許多值得研究和討論的問(wèn)題，但無(wú)疑其發(fā)展空間是極為廣闊的;第四，關(guān)于電力系統中電能儲備裝置的設置與超導線(xiàn)的使用也將成為電力電子技術(shù)亟需解決的問(wèn)題之一，從根本上解決電能儲備問(wèn)題勢必將對電力系統的持續發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠的影響。
然而面對電能儲備過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，電力系統設計者需要從控制技術(shù)與存儲技術(shù)的雙重層面來(lái)體現儲能裝置的有效性，對于其中可能存在的不合理問(wèn)題提出切實(shí)有效的解決或改進(jìn)對策。
3 結束語(yǔ)
現代電力電子技術(shù)的核心在于通過(guò)電子器件的轉換來(lái)達到特定的變頻和技術(shù)控制目的，以此實(shí)現節能減排的環(huán)保目標。
實(shí)際技術(shù)應用領(lǐng)域，電力電子技術(shù)的發(fā)展也是對電源技術(shù)的提升，在此基礎之上現代電力電子技術(shù)本身的自動(dòng)化與智能化特征越來(lái)越明顯，高頻化、模塊化和綠色化的電力電子技術(shù)逐漸成為一種可能。
伴隨如今半導體器件的日臻成熟，電力電子技術(shù)的發(fā)展也更加崇尚經(jīng)濟和環(huán)保的發(fā)展原則，體現電能品質(zhì)與效率的有機結合。
不難看出，電力電子技術(shù)的發(fā)展源于技術(shù)領(lǐng)域本身的應用需求，隨著(zhù)現代化電子技術(shù)和電能耗材的出現，一些陳舊的電力電子技術(shù)理應被更加先進(jìn)的技術(shù)所取代，進(jìn)而更好地滿(mǎn)足電子應用領(lǐng)域的使用需求。
當前日臻成熟的開(kāi)關(guān)電源技術(shù)正逐漸朝著(zhù)集成化、綠色化和數字化的方向發(fā)展，這也象征著(zhù)現代電力電子技術(shù)的發(fā)展又向前邁了一大步。
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現代電力電子技術(shù)應用及發(fā)展【2】
摘 要：現代電力電子技術(shù)自20世紀60年代開(kāi)始出現，其發(fā)展勢頭迅猛。
這是一項能夠對電能進(jìn)行控制和轉換的技術(shù)，在多個(gè)行業(yè)都起到非常重要的作用，應用領(lǐng)域十分廣泛。
文中分析了現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，并進(jìn)一步對現代電力電子技術(shù)的應用進(jìn)行了具體的闡述。
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù);發(fā)展趨勢;應用
0 前言
現代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段，整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，現代電力電子技術(shù)屬于變頻器時(shí)代，同時(shí)又與微電子技術(shù)有效地進(jìn)行了結合，這不僅使其應用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟中的地位也變得越來(lái)越重要。
1 現代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
在當前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達到了一個(gè)較高的水平。
現代電力電子技術(shù)主要是對電源技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應用，可以說(shuō)電源技術(shù)的發(fā)展是當前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。
1.1 現代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉變
電源單元和功率器件作為現代電力電子技術(shù)的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結構也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效綜合，所以其具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。
也加快了現代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉變的進(jìn)程，為電力系統使用性能的提升奠定了良好的基礎。
1.2 現代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉變
變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現代電力電子技術(shù)必然會(huì )加快向高頻化方向轉化。
可控制關(guān)斷型電力電子器件的出現即是現代電力電子技術(shù)向高頻轉化的重要標志。
而且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會(huì )向著(zhù)更高頻的方向發(fā)展。
1.3 現代電力電子技術(shù)向全控化和數字化轉變
傳統的電力電子器件在使用過(guò)程中存在著(zhù)一些限制，而且關(guān)斷電器時(shí)還會(huì )產(chǎn)生一些危險，自關(guān)斷的全控型器件在市場(chǎng)上出現后，有效地彌補了這些限制和避免了危險的發(fā)生，這也是現代電力電子技術(shù)變革的重要體現，表明現代電力電子技術(shù)加快了數字化發(fā)展的進(jìn)程。
1.4 現代電力電子技術(shù)向綠色化轉變
現代電力電子技術(shù)向綠色化轉變主要表現在節能和電子產(chǎn)品兩個(gè)方面。
相比于傳統的電力電子技術(shù)來(lái)講，現代電力電子技術(shù)的節能性更好，這也實(shí)現了發(fā)電容量的有效節約，對環(huán)境保護帶來(lái)了較好的效果。
一直以來(lái)一些電子設備會(huì )將嚴重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來(lái)較大的污染，導致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現不同程序的畸變。
到了上世紀末期，各種有源濾波器和補償器的面世，實(shí)現了對功率參數的修正，從而為現代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎。
2 現代電力電子技術(shù)的應用
現代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點(diǎn)，其在多個(gè)領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的應用，這也決定了現代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據非常重要的地位，有著(zhù)不可替代的作用。
2.1 電源方面
(1)一般電源。
現代電力電子技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進(jìn)展，交流電直接由整流器轉變?yōu)橹绷麟�，這部分直流電一部分由逆變器轉換為交流，然后經(jīng)由轉換開(kāi)關(guān)到達負載，而另一部分則直接對蓄電池組進(jìn)行充電。
一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開(kāi)始直接向負載提供能量。
在現在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。
(2)專(zhuān)用電源。
高頻逆變式焊機電源和大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應用現代電力電子技術(shù)的專(zhuān)用電源。
高頻逆變式焊機電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著(zhù)更加廣闊的應用前景，逆變式焊機電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉換方法，由于焊機工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見(jiàn)慣的問(wèn)題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數和信息，進(jìn)而預先對系統做出處理和調整。
大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源主要應用CT機、靜電除塵等比較大型的設備上，因為這類(lèi)設備電壓比較高，甚至達到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過(guò)整流器整流變?yōu)橹绷�，然后與諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。
2.2 傳動(dòng)控制及牽引
這主要應用在無(wú)軌電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)車(chē)的無(wú)級變速和控制等等方面，通過(guò)將一個(gè)固定的直流電壓轉換為一個(gè)可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩和快速，而且還可以節能。
2.3 在電力系統中的應用
在發(fā)電系統中現代電力電子技術(shù)的應用更是廣泛，比如說(shuō)水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統、配電、輸電等等都和現代電力電子技術(shù)有著(zhù)密切的聯(lián)系。
目前的風(fēng)力電力機組已經(jīng)結合了機械制造、空氣動(dòng)力學(xué)、計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統中不可或缺的重要技術(shù)，它對于電能的轉換、機組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。
2.4 在節能和改造傳統行業(yè)中的應用
現代工作的開(kāi)展離不開(kāi)電能的支持，電能是現代工業(yè)的重要動(dòng)力和能量源頭。
隨著(zhù)我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現象也日益顯現出來(lái)。
這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠對當前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。
因此需要充分的發(fā)揮現代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢，有效地提高現代電力電子技術(shù)的效率，應用現代電力電子技術(shù)，通過(guò)工業(yè)控制有效地將電能轉換為勞動(dòng)力，建成現代化的智能車(chē)庫，從而降低工人的勞動(dòng)強度，實(shí)現人力資源的節約，確保勞動(dòng)生產(chǎn)力的提高，以便于推動(dòng)傳統行業(yè)的改造進(jìn)程。
2.5 在家用電器方面的應用
現代電力電子技術(shù)在我們日常生活中應用也較為廣泛，當前家用電器普遍應用現代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來(lái)了較大的便利。
許多電器都只需要按下按鈕就能進(jìn)行工作，而不需要人們親自動(dòng)手。
3 應用展望
在今后現代電力電子技術(shù)應用過(guò)程中，需要重視以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：首先，需要對節能和環(huán)保給予充分的重視，通過(guò)完善控制設備和設計專(zhuān)用的電機來(lái)有效地提高電機系統的使用性能和效率;其次，為了實(shí)現節能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉電系統，使其實(shí)現低能耗及低污染;最后，需要加快解決電力系統中儲電裝置的設置問(wèn)題，需要電力系統設計者從控制技術(shù)等方面來(lái)制定切實(shí)可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問(wèn)題進(jìn)行有效解決，更好地推動(dòng)電力系統的持續、穩定發(fā)展。
4 結語(yǔ)
現代電力電子技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉換上發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用。
通過(guò)現代電力電子技術(shù)的應用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎，這也決定了現代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動(dòng)經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用。
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