現(xiàn)代電力電子技術

時間：2022-10-05 18:53:40 電氣自動化畢業(yè)論文我要投稿

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現(xiàn)代電力電子技術

　　現(xiàn)代電力電子技術【1】

　　摘要：電力電子技術是利用電力電子器件對電能轉換技術的控制。

　　如果微電子技術是信息處理技術，電力電子技術就是電力處理技術。

　　電力電子技術是銜接控制、電子和電力的三大電氣工程技術的交叉科學的融合。

　　由于新型的功率電子器件的廣泛使用，使電子技術的發(fā)展大大超出信息處理和信息傳輸為主的弱電范圍。

　　而在交流電源的電壓和頻率變換技術方面，得到進一步開發(fā)。

　　并且日益普及應用于工業(yè)生產中，使電子技術開辟了新的技術領域一一電力電子技術.隨著工業(yè)設備機電一體化的技術改造，將使工業(yè)生產呈現(xiàn)新的面貌。

　　關鍵詞：淺談現(xiàn)代電力電子技術

　　現(xiàn)如今的高新技術有很多都是和電網的相位、電壓、電流和頻率等基本參數的轉換與控制相關。

　　現(xiàn)代電力電子技術能實現(xiàn)對這些參數的高效處理與精確控翻，對大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實現(xiàn)，這樣可以支持多項高新技術的發(fā)展。

　　1 現(xiàn)代電力電子技術的內涵

　　現(xiàn)如今電力電子技術主要是處理的對象時功率，主要是來實現(xiàn)高效率和高品質的用電。

　　電力電子技術主要通過電力半導體器件和自動控制技術、計算機和電磁技術的三者綜合運用來實現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。

　　在各種高質量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用，可以讓當代的電力電子技術得到很充分的運用。

　　功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半導體復合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點。

　　這類的特點也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術不能夠適應現(xiàn)如今的社會發(fā)展，電力電子技術已經進入了一個全新的高速發(fā)展的時代。

　　具有功能驅動、節(jié)能明顯和先進等特點的IGBT，MOSFET等新型電力電子器件，所以可以在新型家電、感應加熱、通信、計算機電源和電動交通工具等領域中有很好的發(fā)展前景。

　　2 現(xiàn)代電力電子技術的歷史沿革

　　電子技術和微電子技術在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結合，也就產生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件。

　　可關斷晶體管(GTO)電力晶體管(GTR)以及此類晶體管的模塊也得到了實用化。

　　從此滯后，各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現(xiàn)，例如(功率MOSFET)絕緣門板晶體管(IGT或IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)、靜電感應晶閘管(srrH)、MOS晶闡管(MCT)，MOS晶體管(MGT)。

　　這也意味著一個具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時代的誕生，傳統(tǒng)的電力電子技術即將被淘汰。

　　代電力電子技術大跨步進入高速發(fā)展的新時代。

　　新一代電力電子器件的特點主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。

　　新型多功能的器件的出現(xiàn)促進了控制系統(tǒng)和變流電路的技術不斷發(fā)展和成熟。

　　現(xiàn)如今電力電子技術主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調制雙零諧振電路組成。

　　因此從今天的時代進入變頻器，極大地豐富了電力電子技術的功能，不斷開拓新的應用領域的時代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術。

　　3 現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展

　　電力電子技術的發(fā)展自從20世紀90年代以來主要具有兩個方面的特點：電子技術與微電子技術的不斷完善結合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術器件參數的不斷完善和提高。

　　電力電子器件的發(fā)展特點使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發(fā)展，也預示著一個電力電子技術來到全新的時代。

　　電力電子技術是多技術和多學科的相互滲透和創(chuàng)新結合的技術，在工業(yè)領域中對具有很強的滲透性。

　　80年代后期，主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現(xiàn)代化電力電子技術為代表。

　　在此時代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調速系統(tǒng)等領域運用的比較頻繁。

　　這個時代的發(fā)展預示著電力電子技術進入了新的發(fā)展階段。

　　在這個時代的電子電力系統(tǒng)當中，大型機組工作狀態(tài)的改變和運轉變流裝置起著非常重要的作用。

　　現(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運行的成熟控制和測試等安全保護提供一些技術手段。

　　超導磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術應用領域已經非常普及。

　　日本在火車在高速運行時有PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)的技術是世界第一。

　　先進的國家都非常的關注超導磁浮鐵道系統(tǒng)的研究，其能夠讓火車高達500公里每小時。

　　這樣能夠解除交通壓力和提高運輸能力，對國民經濟的發(fā)展有著非常重要的作用。

　　現(xiàn)如今的電力電子技術是傳統(tǒng)產業(yè)和信息產業(yè)的主要是被控強電、弱電和接口橋梁。

　　此技術的發(fā)展能夠提高生產效率、降低消耗和節(jié)能。

　　4 結語

　　電力電子技術能能夠讓國家的基礎產業(yè)得到非�？焖俚陌l(fā)展，其與國家發(fā)展的方針和政策的配合下能夠在21世紀顯得尤為重要。

　　因此，電力技術成為了21世紀可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，成為高科技產業(yè)鏈的關鍵所在，能夠推動我國的工業(yè)技術創(chuàng)新。

　　參考文獻

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　　[2]趙玉冰.淺談現(xiàn)代電力電子技術的應用和發(fā)展[期刊論文]《科技咨詢導報》，2007年3期.

　　[3]王學禮.現(xiàn)代電力電子技術的應用與展望[期刊論文]《電氣時代》，2003年8期.

　　[4]李永東，張笑.微節(jié)能—現(xiàn)代電力電子技術的重要應用領域[會議論文].中國電機工程學會電力工業(yè)節(jié)能技術學術研討會.1999.

　　現(xiàn)代電力電子技術的應用【2】

　　【摘要】隨著現(xiàn)代通訊技術、計算機技術的進步，科學技術得到迅速發(fā)展，而電力電子在這其中發(fā)揮了不可估量的作用。

　　電子技術最早用于通訊、廣播，而如今已滲透到新型武器、電子醫(yī)療器械、電氣化設備、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等領域，給各個領域都帶來了巨大的影響，沒有電子技術這個極富生命力的領域的迅猛發(fā)展，就沒有當代高速發(fā)展的物質文明和精神文明。

　　【關鍵詞】電力系統(tǒng) 開關電源不間斷電源

　　一、電力電子技術的發(fā)展

　　1957年美國通用電氣公司研制出了第一個晶閘管，標志著電力電子技術的誕生。

　　而1958年以集成電路的誕生為標志的微電子技術帶動了一系列高新技術產業(yè)的發(fā)展，標志著第一次電子技術革命的開始。

　　現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉變。

　　電力電子器件按照能被控制電路信號所控制的程度分為不可控器件、半控型器件和全控型器件。

　　不可控器件主要指電力二極管、該二極管雖不可控，可因為結構簡單，使用方便成本低，仍被廣泛應用。

　　半控型器件主要指晶閘管，由它所組成的電路靈活成熟、開關損耗小、開關時間短，在電源、通用逆變器、電機控制等電路中應用廣泛。

　　但驅動電流大、耐浪涌電流能力差、容易受二次擊穿。

　　以電子技術和微電子技術的發(fā)展為背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來了，主要有電力晶體管(GTR)、電力場效應晶體管(電力MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

　　其特點是集高頻、高壓和大電流于一身，是大型的功率半導體復合器件，全控型器件的誕生表明傳統(tǒng)電力電子技術已經進入現(xiàn)代電力電子時代。

　　二、現(xiàn)代電力電子的應用領域

　　(一)電力系統(tǒng)及節(jié)能方面

　　電力電子技術在電力系統(tǒng)領域中的應用著非常廣泛和重要，在發(fā)電通過改變設備的運行特性為主要目的;而電子技術在高壓輸電領域的應用，極大的提高了電網運行的穩(wěn)定性，被稱為“硅片引起的第二次革命”;在配電領域，則通過電力電子裝置來防止電網瞬間停電、瞬間電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，加強供電可靠性，改善供電質量。

　　同時還通過減少無功損耗，提高功率指數，來達到節(jié)能的目的。

　　在發(fā)達國家有60%以上的電能至少經過一次以上的電力電子變流裝置進行處理。

　　通過這種處理可以節(jié)約能源和提高用電設備的性能。

　　直流輸電在長距離、大容量輸電中有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都使用晶閘管變流裝置。

　　(二)交通運輸

　　電子技術在鐵路運輸、船舶、航天、電動汽車等行業(yè)都有廣泛的應用，稱為新興產業(yè)不可缺少的重要技術。

　　新型環(huán)保綠色電動汽車與混合動力電動汽車都正在積極的發(fā)展中。

　　汽車是靠汽油引擎的運行發(fā)展起來的一種機械，它排出大量的二氧化碳與其他廢氣，嚴重污染了環(huán)境。

　　而綠色電動汽車的電機用蓄電池為能源，靠電力電子裝置來進行電力變換與驅動控制，其蓄電池的充電也是離不開電力電子技術的。

　　顯然，未來電動汽車大有可能取代燃油汽車。

　　而在電氣機車中的直流機車就是采用整流裝置來供電的，而交流機車則采用變頻裝置來供電，都離不開電子技術的應用，直流折波器和鐵道車輛、磁懸浮列車中的電力電子技術更是關鍵技術的應用實例。

　　船舶、飛機也需要各種不同要求的電源，所以航海、航空都離不開電力電子技術。

　　(三)開關電源

　　首先高速發(fā)展的計算機技術在帶領人類進入了信息社會的同時，也促進了電源技術的迅速發(fā)展。

　　八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。

　　接著開關電源技術相繼進入了電子、電器設備領域。

　　開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。

　　線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。

　　隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

　　高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內，實現(xiàn)高效率和小型化。

　　近幾年，開關整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

　　開關電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，關鍵技術是高頻化。

　　由于開關電源輕、小、薄的特點，其應用日益廣泛。

　　現(xiàn)在開關電源產品廣泛應用于工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

　　(四)不間斷電源(UPS)

　　電子技術帶給計算機領域的還有不間斷電源技術。

　　所謂不間斷電源(UPS)是指計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。

　　交流市電輸入經整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。

　　為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現(xiàn)。

　　目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。

　　超小型UPS發(fā)展也很迅速，已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產品。

　　三、總結

　　90年代以后，電子技術朝著大功率化、模塊化、變頻化和智能化發(fā)展。

　　電化學專業(yè)、鐵道電氣車、鋼鐵工業(yè)、電力工業(yè)的迅速發(fā)展給電力電子器件提供了用武之地。

　　通過電子技術和微電子技術的結合，促成了功率集成電路的誕生，最終促使了大量新結構、新材料器件等電子器件的誕生和發(fā)展，給工業(yè)、航天等帶來了極大的幫助和便利，對節(jié)約能源、改造傳統(tǒng)產業(yè)、發(fā)展新型產業(yè)作出了巨大的貢獻。

　　總而言之，電力電子因應用需求不斷向前發(fā)展，新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應用領域。