電力電子技術的發(fā)展及應用探究

熬揚浩

（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

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電力電子技術的發(fā)展及應用探究

熬揚浩

（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

摘要：在社會不斷進步以及科技漸成熟的大背景下，電子電力技術也得到顯著發(fā)展，并被廣泛應用在眾多領域。其中，電力電子技術具有自動化、節(jié)約材料與能源等優(yōu)勢，并不斷朝著數(shù)字化、高頻化以及綠色化的方向發(fā)展。本文從電力電子技術的相關概念及其發(fā)展歷程出發(fā)，就此項技術在交通運輸、家電、電力節(jié)能等方面的具體應用展開探究。

關鍵詞：電力電子技術；發(fā)展；具體應用

1 電力電子技術的相關概念

電力電子技術又稱為功率電子技術，主要是對各種電子電力器件，以及與之構成的可控制、轉(zhuǎn)換電能的相關裝置及電路展開研究。此技術不僅是電工學在電子領域或弱電中的分支，同時也是電子學在電動領域或強電中的分支，總體來說，是結(jié)合強弱電的一門新型學科。當前，我國科技發(fā)展迅猛，電力電子技術也愈發(fā)重要，其可優(yōu)化電能的使用情況，達到高效節(jié)能的目的。除此之外，通過應用電力電子技術，可有效改造相關傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進機電一體化發(fā)展，并且還能統(tǒng)一功率及信息化處理，在有機結(jié)合微電子技術的基礎上，促進電子技術的進一步改革與發(fā)展。

2 電力電子技術的發(fā)展歷程

自上世紀五十年代誕生第一只晶閘管以來，電力電子技術就獲得了顯著發(fā)展，并在電氣傳動技術領域占據(jù)了重要的一席之地。以下就電力電子技術的發(fā)展歷程展開探究。

2.1 晶閘管整流時代

工頻（也即50Hz）交流發(fā)電機為大功率工業(yè)用電的主要來源，在實際應用過程給中，以直流形式消費的電能約占20%，例如牽引（包括地鐵機車、電氣機車、城市無軌電車等）、直流傳動（造紙及軋鋼）、電解（包括化工原料及有色金屬）等領域。為將工頻交流電高效率地轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，就需要應用到大功率的硅整流器。?0世紀60、70年代，人們加大了大功率硅整流器的開發(fā)及應用力度，國內(nèi)還曾掀起開辦硅整流器廠的熱潮，現(xiàn)階段我國大部分的硅整流器制造廠就是于那個時代建成的，那一時期也被稱為電力電子技術晶閘管時代。

2.2 逆變時代

自20世紀70年代以后，自關斷器件被制造出來并投入實際應用中，此時，電力電子技術便進入到逆變時代。當時，在世界范圍內(nèi)爆發(fā)了能源危機，而具備顯著節(jié)能效果的交流電機變頻調(diào)速因此獲得了迅速的發(fā)展。其中，將直流電逆變?yōu)轭l率為0至100Hz的交流電為變頻調(diào)速的關鍵性技術，而應用在大功率逆變中的晶閘管、門極可關斷晶閘管、巨型功率晶體管等便迅速成為當時眾多電力電子技術的主要組成部分。盡管當時電力電子技術已實現(xiàn)逆變以及整流等功能，但工作頻率比較低，且只是在中低頻率的范圍內(nèi)。

2.3 現(xiàn)代變頻器時代

自20世紀80年代以后，人們加大了大規(guī)模集成電路技術的應用力度，這為電力電子技術的發(fā)展奠定了扎實的基礎。在集成電路技術中，高壓大電流以及精細加工兩種技術得到了有機結(jié)合。其中，傳統(tǒng)采用低頻技術處理問題為主的電力電子學，以及集大電流、高壓、高頻于一身的，以功率IGBT與MOSFET為代表的功率半導體復合器件，均朝著以高頻處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向進行轉(zhuǎn)變。此種現(xiàn)象顯示，當時已進入到了電力電子的現(xiàn)代變頻器時代。在此時期，集成電路技術被大規(guī)模應用在各種新型的器件中，并不斷朝著模塊化及復合化的方向發(fā)展，不但有效縮小了電力電子器件的體積，使其結(jié)構更加緊湊，而且還能將不同器件的優(yōu)點進行綜合。總體而言，隨著這些新型器件的飛速發(fā)展，交流電機變頻調(diào)速的頻率更高，性能也更加可靠、完善，這為電力電子技術的高頻發(fā)展，以及用電設備的小型輕量化、節(jié)材節(jié)能高效化、機電一體化提供了非常重要的基礎支持。

3 電力電子技術的具體應用

3.1 在交通運輸中的具體應用

隨著時代的進步與發(fā)展，電力電子技術在眾多領域得到了非常廣泛的應用，例如在電氣化鐵道交通中，電氣機車中的交流機車便應用到了變頻裝置，而直流機車則應用到了整流裝置。同時，在磁懸浮列車中的牽引電機傳動以及各種輔助電源等方面，也應

用到了電子電力技術，可以說，磁懸浮列車的順利運行離不開電力電子技術的支持。除此之外，在電動汽車的電機方面，為了發(fā)揮出控制驅(qū)動的作用，同樣需要對電子裝置展開合理應用。而在飛機、船舶等交通運輸工具方面，其對電源的應用也存在著不小的差異，因此，科學應用電力電子技術就具有關鍵性的作用。

3.2 在家電中的具體應用

在人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N家電方面，電力電子技術也得到了較為廣泛的應用，給人們的生活帶來了極大的便利。例如，生活中常見的洗衣機，通過應用電力電子技術，便可有效替代手工勞動，人們只需在洗衣機中放入臟衣服，再按下按鈕，便可借助電力電子技術的相關功能完成洗衣服的整個過程。其次，廚房中常見的洗碗機，其應用電力電子技術的原理與洗衣機的應用原理大致相同；而空調(diào)器通過應用電力電子技術，可起到顯著的節(jié)能效果，經(jīng)大量實踐研究證明，其節(jié)約的電能約占30%及以上；在工作效率方面，電頻熒光燈要明顯高于平常使用的普通白熾燈。

3.3 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的具體應用

經(jīng)分析得知，我國經(jīng)濟快速發(fā)展離不開能源的支持，在經(jīng)濟建設不斷深入的大背景下，消耗了大量的能源，特別是電能?，F(xiàn)階段，經(jīng)濟發(fā)展的一項關鍵條件便是有機結(jié)合電力與工業(yè)，正是由于電能具有利用率高、穩(wěn)定性高等顯著優(yōu)勢，因而其消耗量呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢。分析我國工業(yè)發(fā)展的整體情況可知，當前的工業(yè)用電還存在一系列不了合理的情況，導致電力能源的嚴重浪費。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出與實行，人們對節(jié)約電能也愈發(fā)重視。而通過應用電力電子技術，便可有效節(jié)約原材料，優(yōu)化各種電力設備的性能，最終充分降低電能的消耗程度。

3.4 在電力節(jié)能中的具體應用

近些年來，我國不斷加大對水力發(fā)電、風力發(fā)電等新能源的開發(fā)及利用力度，其中涉及到發(fā)電機電流頻率的轉(zhuǎn)換。具體來說，水頭的流量及壓力對水力發(fā)電的功率起到了決定性的作用，而這會影響到機組最佳轉(zhuǎn)速的變化。此時，為實現(xiàn)有效功率的最大化，就需要對轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率進行調(diào)整，從而實現(xiàn)機組的變速運行。此外，在大型發(fā)電機中，也應用到了晶閘管整流自并勵的方式來實現(xiàn)相對靜止勵磁的控制，將勵磁機慣性中間環(huán)節(jié)省去，充分促進工作效率的提高。

4 結(jié)語

綜上所述，在當前經(jīng)濟顯著發(fā)展的形勢下，電力電子技術有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。通過科學應用電力電子技術，可有效提升我國的科學水平及經(jīng)濟建設的整體發(fā)展水平，并且在不斷的發(fā)展進程中，還會促進生產(chǎn)效率的提高以及電力能源的節(jié)約，進而為現(xiàn)代化發(fā)展提供最大化的動力支持。

參考文獻

[1]田海濤,梁建賓.電力電子技術的應用及發(fā)展前景探究[J].電子測試,2013,7(14):27-28.

[2]韓建設.淺談電力電子技術的發(fā)展及應用[J].硅谷,2010,8(03):2-3.

Development and application of power electronic technology

Ao Yanghao
（School of mechanical and electrical engineering,Hankou College，HubeiWuhan430000）

Abstract：In the background of social progress and mature technology,power electronics technology has been significant development,and has been widely used in many fields.Among them,the power electronic technology has automated,saving materials and energy and other advantages,and constantly towards digital, high frequency and direction of green development.In this paper the concepts of power electronic technology and the development course of the specific application of this technology in the exploration of transportation,household appliances,power saving and other aspects of the deployment.

Keywords：power electronic technology;development;specific application