現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展論文

益聰　孫立志　王光明

摘 要：現(xiàn)代電力電子技術(shù)自20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)，其發(fā)展勢頭迅猛。這是一項(xiàng)能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的技術(shù)，在多個(gè)行業(yè)都起到非常重要的作用，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。文中分析了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，并進(jìn)一步對現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)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(yīng)用

0 前言

現(xiàn)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(xiàn)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(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也變得越來越重要。

1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達(dá)到了一個(gè)較高的水平?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對電源技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。

1.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變

電源單元和功率器件作為現(xiàn)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(jié)構(gòu)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，所以其具有顯著的優(yōu)勢。也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術(shù)必然會加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化?？煽刂脐P(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會向著更高頻的方向發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關(guān)斷電器時(shí)還會產(chǎn)生一些危險(xiǎn)，自關(guān)斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補(bǔ)了這些限制和避免了危險(xiǎn)的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。

1.4 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變

現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個(gè)方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的節(jié)能性更好，這也實(shí)現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對環(huán)境保護(hù)帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會將嚴(yán)重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀(jì)末期，各種有源濾波器和補(bǔ)償器的面世，實(shí)現(xiàn)了對功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)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)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1 電源方面

（1）一般電源?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)在開關(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(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，這部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達(dá)負(fù)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始直接向負(fù)載提供能量。在現(xiàn)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）專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應(yīng)用前景，逆變式焊機(jī)電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機(jī)工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進(jìn)而預(yù)先對系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機(jī)、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備電壓比較高，甚至達(dá)到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷鳎缓笈c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(yīng)用在無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級變速和控制等等方面，通過將一個(gè)固定的直流電壓轉(zhuǎn)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(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。

2.3 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機(jī)組已經(jīng)結(jié)合了機(jī)械制造、空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對于電能的轉(zhuǎn)換、機(jī)組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。

2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代工作的開展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要?jiǎng)恿湍芰吭搭^。隨著我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費(fèi)現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。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?qū)Ξ?dāng)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(xiàn)代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效地將電能轉(zhuǎn)換為勞動(dòng)力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動(dòng)生產(chǎn)力的提高，以便于推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的改造進(jìn)程。

2.5 在家用電器方面的應(yīng)用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來了較大的便利。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(yīng)用展望

在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用過程中，需要重視以下幾個(gè)方面的問題：首先，需要對節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設(shè)備和設(shè)計(jì)專用的電機(jī)來有效地提高電機(jī)系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉(zhuǎn)電系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲電裝置的設(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者從控制技術(shù)等方面來制定切實(shí)可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進(jìn)行有效解決，更好地推動(dòng)電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)語

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。

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作者簡介：益聰（1994—），男，陜西西安人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

孫立志（1996—），男，湖北鐘祥人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

王光明（1996—），男，遼寧錦州人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。