试论现代电力电子技术的发展及其应用

发表时间:2020/4/30   来源:《中国西部科技》2020年5期   作者:夏莉
[导读] 在社会经济以及科技水平不断发展的现实基础之下,我国的电力电子技术得到了良好的发展契机
        摘  要:在社会经济以及科技水平不断发展的现实基础之下,我国的电力电子技术得到了良好的发展契机。现阶段,电力 电子技术已经深入的渗透到了人们工作生活的方方面面,并给人们的生活方式以及观念带来了极大的变化,推进了社会主义建设
的进程。文章主要研究现代电力电子技术的发展及其应用。
        关键词:电力技术;电子技术;电力能源

1  电力电子技术概述
        电力电子技术,从字面意思上理解,就是以电力作为处 理对象的现代电子技术。从知识形态方面来讲,其是通过专 门的电力电子器件实现对电能进行转换以及控制的学科。简 单来说,其是处于电子、电力、控制三种电力相关学科之间 的一门较差学科,也是一种多领域技术互相渗透的综合性技 术类型。 电力技术是一种涵盖发电、配电、输电、应用等方面的 应用性科学技术,其理论来源是现代电磁学。简单来说,就 是通过电磁学的基本原理,控制发电、配电、输电、应用等 方面的综合性技术。电力技术的主要研究对象是变压器、发 电机、电动机、电力线路等电力设备 [1]。同时,这些研究对象, 也是实现电力技术发展的重要依赖性因素。电子技术是一种 涵盖电子器件、电子电路、电子设备以及系统的现代科学技 术。与电力技术一样,其理论来源也是现代电磁学。不同的 是,其研究的对象是电子器件,并应用这些电子器件对信息 电路中的电信号形成、存储、处理、变化、接受、发送等方
面进行处理。控制技术,即运用外加的装置或设备使生产过 程或机械设备在工作参数或某一阶段的工作状方面,可以按 照预先设定的规律以及标准进行。简而言之,控制技术是研 究控制过程的在各方面的基本规律的科学,其主要的研究对 象是控制系统之中的控制信息。

2 电力电子技术的发展
2.1 电力电子技术朝着变频器时代发展
        变频器时代就是应用变频技术与微电子技术,改变 电机工作电源频率方式,进而有效控制交流电动机的电 力控制设备。实际上,在之前很长一段时间内,集成电路 技术实现了迅猛发展,这无疑为现代电力电子技术的发 展奠定了坚实的基础。 而最典型的就是:将集成电路技术的精细加工技术与高 压大电流技术有机结合在一起,随后也就出现了一批全新的 全控型功率器件,同时促使那些中小功率电源被迫朝着更加 高频化的方向发展。而绝缘门极双极晶体管的出现,更是为 大中型功率电源向高频方向发展带来了巨大的机遇。

 2.2 电力电子技术朝着逆变器时代发展
        逆变器时代的主要表现是把直流电能转变成交流 电。逆变器由控制逻辑和滤波电路组成。在20世纪七 八十年代,随着变频调速装置技术的运用,一些大功率逆 变用的晶闸管纷纷成为当时电力电子器件的主角,类似
的还有高压直流输出等。 随着近年来的发展变化,电力电子技术早已实现了 整流和逆变的过程。但是,其工作频率仍较低,且还仅仅 局限于中低频范围内。不过,随着电力电子技术的逐渐 成熟,其必将向着逆变器时代发展。

2.3 电力电子技术将朝着整流器时代发展
         所谓整流器,指的是一个整流装置,即将交流转化为 直流的装置[2]。其中,比较典型的三大领域有:电解、牵 引和直流传动。科学研究表明:大功率的整流器能迅速 把工频交流电转变为直流电,所以,大功率硅整流管和晶 闸管的开发与应用一直以来都有比较好的发展前景。

鉴 于整流器时间比较久远,重要性也不言而喻,因此,我国 电力电子技术今后也将朝着整流器时代发展。

3.现代电力电子技术的应用
3.1  在工业领域的应用 一般而言,在工业领域的生产环节大多需要使用交直 流电动机,尤其是直流电动机具有方便调速的优点,电源大 多选用电力电子器件。目前,由于电力电子变频技术日趋成 熟,交流电动机的调速功能现在已经发展至同直流电动机相 差无几的水平,由此,交流电动机的调速技术已然在电力电 子领域占据领先水平。为了在节能方面有所突破,一些在调 速性能方面没有高要求的设备也渐渐应用变频技术。在电化 学工业领域,直流电动机也一样获得了广泛应用,如电解设 备、电镀设备均需要使用直流电动机。
3.2  在智能电网中的应用 智能电网是将电网进行智能化改造,通过传感和测量技术、控制技 术以及先进智能的决策管理体系的应用来运行的,现代电力电子装备在 建设智能电网的过程中,有着关键性作用。在智能电网中,电力电子装 备大部分采用了全控型电力电子器件、DSP全数字控制技术和各种多电平 大功率变流器拓扑,这些电力电子装置的应用能够提高电网稳定性和电 能质量,从而实现电网的可靠运输、经济高效、环境友好和使用安全的 目标。
 3.3  在传统产业中的应用 应用现代电力电子技术来处理电能,能够让电能使用更为合理、应 用效率更高,从而实现电能的有效节约。并且,把信息处理同功率处理 加以融合,促成微电子技术和电力电子技术的一体化,经研究发现, 未来绝大多数的电源均需要先通过电力电子技术处理之后再投入使 用,这样便为传统型产业与现代化产业应用微电子技术的发展制造了基 础条件。依托于现代电力电子技术,使得劳动环境获得大幅度改善,人 们不再需要处于恶劣的环境下工作,而是进入到现代化的智能工作间, 让传统产业的作业强度明显减轻,使得工作效率显著提升,从而使得传 统产业获得彻底性改变。尤其是对于化石燃料电站或核电站而言,应用 现代电力电子技术可以有效的使其潜在的安全风险因素与内部污染得到 控制。
3.4  在新能源领域的应用 随着社会的高速发展,全球的传统能源储量大量的减少,生态平 衡遭到了严重破坏,环境污染问题越来越严重,发展可再生且安全环保 的新能源势在必行。目前,新能源发电的方式有很多,例如:太阳能发 电、水力发电、风力发电等。通常大部分可再生能源直接产生的能量是 不稳定的,而且各种类型的能源要想转化成电能所需采取的方式不一, 对此,在把各类能源输入电网时,必须要采用变流技术按照不同的要求 对能源进行控制和调整,这一过程中的能量变换、并网控制、发电机控 制和电量储备等都需要使用电力电子技术,而只有提升电力电子技术的 应用水平,才能够促使国内电力能源结构得到有效改善。
 3.5  在国民生活的应用 我国现代电力电子技术的应用是国民生活中不可或缺的重要组成部 分,不仅使人们的生活生产方式发生了翻天覆地的变化,丰富了人们的 工作模式与日常生活体验,更让人们体会到了前所未有的便捷感,促使 整个社会的生活质量和经济水平都得到了提升。
 3.5.1  电子装置电源 由于高频开关电源具有低重量、高效率、反应灵敏、体积适宜等优 势,当前已经在电子装置中得到了普遍应用。而通信设备也已大部分采 用全控型器件的高频开关电源,取代了直流电源,在微型计算机内部的 电源和大型计算机的电源方面也全部使用高频开关电源。
3.5.2  家用电器设备 在家用电器设备方面,电力电子照明电源体积小、节能且发光效率 高,现在逐步取代了传统的日光灯和白炽灯。而变频空调器、电视机、 家用计算机等也都需要应用现代电力电子技术。

结束语:在科学技术不断进步中,现代电力电子技术也在迅速发 展,这一技术在未来发展过程中,必将为大幅度节约电能、提高生产效 率、加强环境治理和提高国民经济等做出重要贡献,这也正是电力电子 技术的未来发展趋势。


夏莉(1980年3月),女,汉族,江苏南通,职员,工程师,学士,本科,研究方向:电子技术。
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