淺談電力電子技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點

李念軍

（荊州市機(jī)械電子工業(yè)學(xué)校，湖北 荊州 434000）

0 引言

電子電力技術(shù)作為一門新的技術(shù)領(lǐng)域，吸引了國內(nèi)外電子行業(yè)技術(shù)人員對其的研究。其主要功能是通過弱電來引導(dǎo)強(qiáng)電，實現(xiàn)電力之間的轉(zhuǎn)換和使用效用的最大化，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地擴(kuò)大化，已延伸至能源節(jié)約、綠色電源等技術(shù)領(lǐng)域，分類上體現(xiàn)在電子與電力、控制、技術(shù)三個方面。在探索研究的過程中，需要不斷學(xué)習(xí)其他國家的先進(jìn)經(jīng)驗、引進(jìn)先進(jìn)理念和技術(shù)，更重要的是發(fā)揮自身優(yōu)勢，培養(yǎng)更多的專業(yè)優(yōu)秀人才，在電力電子技術(shù)方面自力更生，掌握技術(shù)的核心要點，擁有技術(shù)的主動權(quán)，推動我國電力事業(yè)向前發(fā)展。

1 電力電子技術(shù)的重要性

（1）于國，電力電子技術(shù)是一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)支撐，也是保障一個國家安全的重要技術(shù)領(lǐng)域。在工業(yè)化和信息化高度發(fā)展的今天，沒有電力電子技術(shù)的研究和發(fā)展，國家的實力就可能跟不上時代的發(fā)展。信息化時代也對電力電子技術(shù)提出了更高的要求。沒有電力電子技術(shù)的進(jìn)步，信息化將成為空談。國家的強(qiáng)盛需要技術(shù)的進(jìn)步和支撐，需要自主研發(fā)、突破核心技術(shù)。要做到人無我有、人有我先，用過硬的技術(shù)提高國家的綜合國力，帶動我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)飛速發(fā)展[1]。

（2）于民，電力電子技術(shù)應(yīng)用于生活的每一個方面，放眼生活中的各方面，從國家電網(wǎng)、交通、運輸、航海航天，到電視、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、變頻空調(diào)，甚至家用節(jié)能燈，無一不爽電力電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用。電的發(fā)明為人類帶來了光明，電力電子技術(shù)的發(fā)展則帶領(lǐng)人類走向了智能化、現(xiàn)代化生活之路。此外，電力電子技術(shù)的發(fā)展和研究，需要各類知識性和技術(shù)性人才，在冶金工業(yè)、電動汽車、新能源開發(fā)等各個方面，為我國人才就業(yè)提供了更多的崗位。

2 電力電子技術(shù)的作用

2.1 優(yōu)化電能使用

現(xiàn)代社會發(fā)展的步伐越來越快，隨著人口的不斷增長、工業(yè)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加快、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，電能被越來越多地運用到了各個領(lǐng)域，需求量不斷增加。如何增加電能以滿足人類不斷發(fā)展的需求是人們首要解決的問題。除了火力發(fā)電、核能發(fā)電等方式，通過電力電子技術(shù)對電能的處理，使電能的使用更合理，達(dá)到高效、節(jié)約的效果，實現(xiàn)電能利用的利益最大化。電子電子技術(shù)變頻和高頻的發(fā)展，推動了機(jī)電設(shè)備的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備體積龐大，使用的是工頻技術(shù)，而電力電子技術(shù)為機(jī)電設(shè)備提供了高頻技術(shù)，大大縮小了機(jī)電設(shè)備的體積，提高了機(jī)電設(shè)備的工作效率[2]。

2.2 提升電力系統(tǒng)效益

電力電子技術(shù)提升了電力系統(tǒng)的使用效率。舉例來說，電力電子技術(shù)在發(fā)電方面的應(yīng)用。發(fā)電廠在發(fā)電的時候，風(fēng)機(jī)水泵對電能的損耗非常大，占到電力損耗的百分之五十以上。傳統(tǒng)的機(jī)電水泵不能自我變頻，電能就這樣被浪費，很令人可惜。如何降低風(fēng)機(jī)水泵的耗損成為了企業(yè)關(guān)注的重點。電力電子技術(shù)對風(fēng)機(jī)水泵的工作原理進(jìn)行了改善，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)水泵的自動變頻，電機(jī)根據(jù)實際需要消耗功率，降低了電能的消耗，為國家和企業(yè)在電力系統(tǒng)的使用中降低了成本，提高了使用效率，增加了企業(yè)的收益。

3 電力電子技術(shù)的研究熱點

根據(jù)電力電子在不同行業(yè)、不同類別的應(yīng)用，未來的研究熱點可能出現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 電動汽車領(lǐng)域

隨著社會的發(fā)展，全球變暖、氣溫升高、物種減少等問題日益嚴(yán)重，汽車尾氣的排放讓一些一線城市霧霾現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，人類充分認(rèn)識到了生態(tài)環(huán)境的重要性。電動汽車作為低碳、環(huán)保的新能源汽車，越來越受到人們的青睞，國家在這方面給予了大量的政策支持和技術(shù)支持。電力電子技術(shù)在電動汽車方面的運用上，一是電動汽車上的設(shè)備。主要是利用電力調(diào)速系統(tǒng)對電動機(jī)進(jìn)行控制，使得電動汽車的電路設(shè)計更簡單，用電效率也得到了提高[3]。

二是電動汽車的充電裝置。現(xiàn)代人的生活條件好了，汽車不再是奢侈品，作為代步工具常態(tài)化走進(jìn)了千家萬戶中。短途自駕游的流行也是推動汽車行業(yè)發(fā)展的一大動力。電動汽車相對于傳統(tǒng)汽油汽車，缺陷是充電不方便，人們在購買電動汽車時最大的顧慮是半路上沒電了怎么辦。充電裝置的研發(fā)及普及解決了這一難題，目前在大中城市和一些大的服務(wù)區(qū)都能看到電動汽車的充電樁，極大地方便了電動汽車充電。電力電子技術(shù)在技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新，主要是對充電樁的充電器進(jìn)行改造，將日常使用的交流電變?yōu)橹绷麟?，使得充電方便、快捷，實現(xiàn)了電動汽車的自主充電，在很大程度上推動了電動汽車的應(yīng)用，充電效率也得到了提高。

三是電動汽車及一般汽車領(lǐng)域的安全系統(tǒng)。電動汽車在量產(chǎn)以前，安全測試是最后一步也是最重要一部分。利用電力電子技術(shù)對電動汽車的起步、速度、剎車等各方面進(jìn)行安全測試，確保安全系數(shù)，達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。汽車的使用中，人們最重視的是平安出行。歷年的交通事故數(shù)據(jù)表明，不安全事故的發(fā)生部分是人為原因造成的，另外很大一部分是汽車裝置的原因造成的。電力電子技術(shù)被利用到汽車制造中，我們熟知的ABS系統(tǒng)，就是電力電子技術(shù)在汽車上的運用[4]。

3.2 家用電器領(lǐng)域

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平、消費水平的提高，對家電的使用要求越來越高，電力電子技術(shù)的應(yīng)用涉及每一種家用電器。中國又是一個人口眾多的國家，對家電的需求量日益增多。人們熟知的空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐等家用電器，就是利用了變頻技術(shù)。變頻能讓空調(diào)根據(jù)室內(nèi)的溫度自行調(diào)解，智能化綜合控制室內(nèi)的濕度和空氣流動速度，還能起到凈化空氣的作用，用電量大大節(jié)省，人們的舒適感得到提升。這項技術(shù)未來會被越來越多地運用到大型商城中的中央空調(diào)上和家用空調(diào)上。微波爐方面，使用變頻器，改變了微波爐傳統(tǒng)的“大體格”，整體變得更輕巧，不但使用起來更方便，而且不過多地占用廚房面積。其他方面，手機(jī)、充電器、開關(guān)等，無一不運用到了電力電子技術(shù)。

3.3 節(jié)能領(lǐng)域

在節(jié)能方面，主要是通過改變頻率對交流電機(jī)的調(diào)速，降低電能的損耗，達(dá)到省電的目的。這方面主要是運用在泵類方面，全國中小企業(yè)使用各種泵類的數(shù)量逐年上漲，技術(shù)的改進(jìn)能為企業(yè)節(jié)約四成以上的用電量，從而提升了企業(yè)的整體效益。在家用節(jié)能燈上，是利用了電感鎮(zhèn)流器。此項技術(shù)讓占據(jù)市場多年的白熾燈走下了歷史舞臺，節(jié)能燈代替多年使用的白熾燈，中國人口眾多，擁有一個龐大的消費群體，不要小看一個小小的節(jié)能燈，每一個家庭使用六到十個節(jié)能燈，全國千千萬萬個家庭節(jié)省的電量也是一個很驚人的數(shù)字，為國家和家庭節(jié)省了電量。

3.4 可再生能源領(lǐng)域

全球環(huán)境面臨著巨大的壓力，汽車尾氣的排放導(dǎo)致大氣污染、氣溫升高；不可再生資源被過度利用，資源越來越緊缺進(jìn)而引發(fā)爭奪戰(zhàn)；使用電能代替的方法在各個領(lǐng)域得到重要。而利用風(fēng)能、太陽能、潮汐能這些新能源進(jìn)行發(fā)電，是人類應(yīng)對不可再生資源危機(jī)的積極措施。這些能源綠色環(huán)保，沒有污染，是人類未來發(fā)展的一大趨勢。但這些能源在轉(zhuǎn)換為電能的時候，要控制電壓、頻率的波動，靠的就是電力電子技術(shù)帶來的福利。運用電力電子技術(shù)改變裝置，使這些新能源產(chǎn)生的電力能源以恒壓的方式輸送出來，更好實現(xiàn)新能源發(fā)電的應(yīng)用。

3.5 智能電網(wǎng)領(lǐng)域

中國電網(wǎng)使用范圍如果百公里，網(wǎng)絡(luò)資源浪費現(xiàn)象極其嚴(yán)重。需要建立高速、雙向的通信網(wǎng)絡(luò)，更好地實現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。智能電網(wǎng)用到的電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對電的控制和處理，主要作用是電路的無觸點快速接通和斷開，電能轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)，完善電力系統(tǒng)，確保電網(wǎng)在使用過程中電力的使用和消耗之間的平衡，從而達(dá)到安全、高效的運行。高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用。變壓器的主要作用是省電節(jié)能，節(jié)約社會資源。而要實現(xiàn)高壓變頻技術(shù)成本特別高。在建設(shè)高壓變頻技術(shù)過程中，充分使用到電力電子技術(shù)的監(jiān)測功能，對高壓變頻技術(shù)的建設(shè)進(jìn)行管理，促進(jìn)這一技術(shù)快速向前發(fā)展。

3.6 其他領(lǐng)域

燃料電池。這種電池實際上是一個化學(xué)反應(yīng)器，是直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，是一種很有發(fā)展前景的潔凈、高效的發(fā)電方式，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)院、賓館的供暖上，被譽(yù)為新世紀(jì)的分布式電池。這種電池使用效率特別高，假如以氫氣作為燃料，轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電率在理論上能達(dá)到100%，污染小、噪音低，使用起來方便、靈活，更重要的是這種電池的燃料來源特別廣泛，其特有的組裝式結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中不需要很過多的輔助機(jī)器和設(shè)施，節(jié)省了新建輸配電系統(tǒng)的過程[5]。UPS系統(tǒng)的應(yīng)用。UPS是緊急供電系統(tǒng)，是電力自動化系統(tǒng)安全運行的重要保障，能夠滿足一些特殊的通信設(shè)備、供電場所持續(xù)用電的需求。通常用到的電力電子技術(shù)是將一套交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，脈寬調(diào)制技術(shù)元器件，多用于航天、國防、醫(yī)院、應(yīng)急照明等多個領(lǐng)域，在突然斷電的情況下，UPS系統(tǒng)會自動切換到蓄電池供電狀態(tài)，供各項設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，保護(hù)設(shè)備在緊急停電時被損壞。

4 結(jié)語

總之，電力電子技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，雖然只有幾十年的時間，但其為世界帶來的影響不可小覷，已然成為世界電力行業(yè)穩(wěn)步前進(jìn)的核心。不但帶動了電子設(shè)備、電力系統(tǒng)的發(fā)展，拓展了各類新型產(chǎn)品的研發(fā)，而且還存在著巨大的開發(fā)潛力，將被不斷應(yīng)用在新的領(lǐng)域，值得科技人員去研究、探索，為人類發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。