淺析電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

韓超 冉曉

摘 要：電子電力技術(shù)在我國國民經(jīng)濟的發(fā)展中占據(jù)了一個至關(guān)重要的位置，它也是電力行業(yè)的一顆新星，它的出現(xiàn)，帶動了電力領(lǐng)域的電氣自動化發(fā)展，搭起了電力行業(yè)間溝通的橋梁。本文主要分為兩大塊，一部分是談電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程，另一部分是分析其在現(xiàn)實社會中的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】發(fā)展 電子 電力 技術(shù)

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的發(fā)展也為電力行業(yè)帶來了新鮮血液，為電力行業(yè)朝著更高方向發(fā)展提供了基礎(chǔ)。但它不僅僅只是應(yīng)用于電力行業(yè)，由于時代科技的發(fā)展，各學(xué)科間的邊緣越來越模糊，由此也決定了電力電子技術(shù)并不是一個完全獨立的學(xué)科技術(shù)，與它關(guān)聯(lián)的有材料科學(xué)、微電子技術(shù)及控制理論等，也就是說電力電子技術(shù)已經(jīng)慢慢地滲透進各個工業(yè)部門。

1、 電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程

如果說晶體管的誕生標志著固態(tài)電子時代的來臨，那么晶閘管的問世就把電子技術(shù)帶上了飛速發(fā)展的軌道。隨著高技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)發(fā)展速度也越來越快，更多的領(lǐng)域開始應(yīng)用這一技術(shù)，其作用可以從我國經(jīng)濟的發(fā)展看出。縱觀電力電子技術(shù)的發(fā)展史，我們可以看出其經(jīng)歷了三個階段：晶閘管時代、逆變時代、變頻時代。接下來，筆者將從這三個階段分別進行描述。

1.1 晶閘管時代

晶閘管時代也稱晶閘管整流時代，晶閘管整流管在20世紀60和70年代得到了長足的發(fā)展，當時都是通過50HZ的交流發(fā)電機來提供較大功率的工業(yè)用電，其中直流形式的電能消費占了百分之二十。在當時，我國很多電廠都需要把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，這就催生了大功率硅整流器和晶閘管，它能高效的完成直流電的轉(zhuǎn)變。這也造就了晶閘管整流時代。

1.2 逆變時代

到七十年代以后，自關(guān)斷器件登上了歷史舞臺，隨之也帶來了電力電子技術(shù)逆變時代。所謂“逆變”即是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。世界范圍內(nèi)的能源危機，普遍提高了人們的節(jié)能意識，大眾普遍使用交流電機，因為更加節(jié)能。所以電力器件包括GTO、GTR，還有就是大功率的逆變晶閘管。

1.3 變頻器時代

上述的逆變時代，雖然完成了逆變和整流的功能，但是其工作頻率相對來說比較低，滿足不了人們逐漸擴大的需求。所以，到80年代后期出現(xiàn)了集成電路。這種大規(guī)模的集成電路主要特點是將高壓大電流技術(shù)和精細加工技術(shù)融為一體，標志著現(xiàn)代電力電子變頻器時代的到來，標志著傳統(tǒng)電力電子技術(shù)的升級。這時期的電力電子器件走復(fù)合化的道路，各器件的結(jié)構(gòu)也越來越緊密，因為結(jié)合了各類器件的優(yōu)點，顯得功能也越來越強大?？v觀世界現(xiàn)狀，電力電子技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⑹歉哳l化。

2 、電力電子技術(shù)在現(xiàn)實社會中的運用

我國正在由 “工業(yè)經(jīng)濟”模式向“信息經(jīng)濟”模式轉(zhuǎn)變過程中，在轉(zhuǎn)變中電子技術(shù)的發(fā)展將起到了基石的作用。因為高新技術(shù)的發(fā)展需要電子技術(shù)。它將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，促進了信息業(yè)的飛速前進。如今，很多高性能的電力變流裝置已經(jīng)被人們接納，并且廣泛的投入使用。這不僅促進電子行業(yè)的發(fā)展，而且還有利于促進其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展，比如前面所講的自動控制技術(shù)，就能夠為其發(fā)展提供便利。未來的電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域還會拓寬，并將在經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)不可忽視的地位。下面，筆者將從五個方面分析電力電子技術(shù)在現(xiàn)實社會中的應(yīng)用。

2.1 傳統(tǒng)改造業(yè)

在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的環(huán)境中，有很多不利于人體健康的因素，人們往往要在惡劣的環(huán)境中進行高強度的工作。電力電子技術(shù)的出現(xiàn)大大的改善了這一狀況，它能把電能轉(zhuǎn)化成勞動力，把智能工作室?guī)нM工廠，減輕工人們的工作負擔。像化石燃料電站類的行業(yè)，工人們通常都是在危險的環(huán)境中作業(yè)，電力電子行業(yè)的出現(xiàn)，給此類行業(yè)的工作帶來了極大的便利。

2.2 家用電器

電力電子技術(shù)也逐漸的普及到各家各戶中，如變頻空調(diào)、熒光燈等等。這些家用電器為家庭生活帶來極大的便利的同時也相對的節(jié)約了家庭開支。比如，變頻空調(diào)能夠節(jié)約百分之三十的電量。除了這些之外，居民家中的電器，比如冰箱等都需要電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)為人人們帶來更多的空余時間去享受生活。

2.3 交通運輸

交通運輸系統(tǒng)很龐大，我們享受到的便利交通正是電力電子技術(shù)的支持，比如交通中采用直流機，采用變頻裝置的交流機車，就能夠為交通運輸帶來與傳統(tǒng)交通所不同的優(yōu)勢。除了機車外，還有飛機輪船等也需要通過電力電子技術(shù)的支持。就算是如今各大高樓林立中的電梯也都采用交流變頻調(diào)速。在交通運輸界，電力電子技術(shù)已經(jīng)毫不意外的成了一顆眾家熱捧的“新星”。

2.4 一般工業(yè)

現(xiàn)代化的工廠中隨處可見自動化的機器設(shè)備，這就需要強大的電力系統(tǒng)，所以各工廠幾乎都采用交直流電動機供電，尤其是交流電機，已經(jīng)逐漸占據(jù)各工廠的主導(dǎo)地位了。不管是多大的電都可以使用電力電子調(diào)速技術(shù)，一些低技術(shù)的設(shè)備比如大型鼓風(fēng)機，也可通過采用變頻裝置來提高性能和效率。

2.5 電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的發(fā)展能夠推動國家的發(fā)展，電力系統(tǒng)也需要電力電子技術(shù)，所以，當前的電力系統(tǒng)廣泛采用該技術(shù)。配電系統(tǒng)的不穩(wěn)定為我們帶來很大的煩惱，電力電子裝置可以在發(fā)生意外的情況下有效的控制電能質(zhì)量，達到改善電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的目的。

2.5.1 高壓直流輸電（HVDC）

是利用穩(wěn)定的直流電具有無感抗，無同步問題等優(yōu)點而采用的大功率遠距離直流輸電。輸電過程為直流。常用于海底電纜輸電，非同步運行的交流系統(tǒng)之間的連絡(luò)等方面。是不增加系統(tǒng)的短路容量便于實現(xiàn)兩大電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運行和不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)；利用直流系統(tǒng)的功率調(diào)制能提高電力系統(tǒng)的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運行的交流輸電線的輸電能力。它的主要缺點是直流輸電線路難于引出分支線路絕大部分只用于端對端送電。

2.5.2 柔性輸電技術(shù)（FACTS）

柔性交流輸電系統(tǒng)又稱為靈活交流輸，能有效提高交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。柔性交流輸電技術(shù)的設(shè)備可分為串聯(lián)補償裝置、并聯(lián)補償裝置和綜合控制裝置。其主要內(nèi)容是在輸電系統(tǒng)的主要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進行靈活快速的適時控制，以期實現(xiàn)輸送功率合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性。

3 、發(fā)展趨勢

近些年，隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的非穿通型高壓大電流絕緣柵雙極晶體管（NPT IGBT）芯片系列產(chǎn)品和高壓大電流外延型超快軟恢復(fù)二極管（FRED）芯片系列產(chǎn)品項日前在常州通過了多個部門的專家鑒定。與會專家一致認為，產(chǎn)品性能已達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，其中1200V NPT IGBT產(chǎn)品的主要性能指標超過國際同類產(chǎn)品的先進水平。為我國電力電子技術(shù)的進一步提升，起到了長遠的意義。

總而言之，電力電子技術(shù)是一個有著極大發(fā)展?jié)摿Φ某柈a(chǎn)業(yè)，自上世紀以來經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展歷程，在其理論研究及現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的效果，也具有了一定的生產(chǎn)規(guī)模。以“變頻技術(shù)”的為核心電力電子技術(shù)的廣泛運用為人們帶來了極大的便利，極大限度的拉動了國民經(jīng)濟的增長?？上攵氖?，在不久的將來，電力電子技術(shù)將如太陽一樣普照世界。

參考文獻

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