關(guān)于電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析

【摘要】目前電力電子技術(shù)已獨(dú)立發(fā)展成為一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，而且與眾多領(lǐng)域進(jìn)行相互滲透，提得了較快的發(fā)展，而且其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，基本上國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的各個(gè)工業(yè)部門都有所涉及。本文對(duì)電子電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)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；應(yīng)用

電力電子技術(shù)近年來(lái)取得較快的發(fā)展，電力電子涉及由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)啟動(dòng)裝置進(jìn)行電源的控制與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。而且在半導(dǎo)體、集成技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)的高速發(fā)展下，電力電子技術(shù)具有較扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。有效的提高了電力電子器件額定參數(shù)的提升，加快了電子元器件向大容量和智能化發(fā)展的進(jìn)程，同時(shí)對(duì)于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的轉(zhuǎn)變起到了極其重要的推動(dòng)作用。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

我國(guó)的電力電子技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代。這個(gè)過(guò)程使我國(guó)電力電子技術(shù)從低頻技術(shù)處理向高頻技術(shù)處理進(jìn)行轉(zhuǎn)變。由于我們?cè)谏鲜兰o(jì)五六十年代才開(kāi)始進(jìn)行電力電子技術(shù)的研究，而在九十年代初才得以逐漸發(fā)展起來(lái)，這也是我國(guó)電力電子技術(shù)從傳統(tǒng)時(shí)代向現(xiàn)代電力電子時(shí)代轉(zhuǎn)變的重要時(shí)期，使半導(dǎo)體復(fù)合器件開(kāi)始向高頻、高壓及大電流集中一身的方向發(fā)展。

1.1 整流器時(shí)代

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)工業(yè)用電的的功率都較大，所以利用工頻（50Hz）交流發(fā)電機(jī)來(lái)為其提供電能，但提供的這部分電能在四分之一左右用于直流形式的消費(fèi)，如在電解、牽引和直流傳動(dòng)三大領(lǐng)域中所需要使用的都是直流電。而在將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娺^(guò)程中，大功率的硅整流器發(fā)揮了非常重要的作用，所以在上世紀(jì)六七十年代，硅整流器廠得以大規(guī)模的發(fā)展，用于生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)大功率硅整流管和晶閘管，可以說(shuō)這是制造硅整流器半導(dǎo)體廠家的前身。

1.2 逆變器時(shí)代

隨著對(duì)能源的無(wú)節(jié)制應(yīng)用，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)能源危機(jī)的發(fā)生，所以在上世紀(jì)七八十年代時(shí)節(jié)能就成為最為關(guān)鍵的問(wèn)題，因此交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)得以快速的發(fā)展，其將直流電逆變?yōu)?～100Hz的交流電，節(jié)能效果較為顯著。所以在當(dāng)變速調(diào)速裝置廣泛使用下，當(dāng)時(shí)的電力電子器件主要以晶閘管、巨型功率晶體管和門極可關(guān)斷晶閘管為主，這是電力電子技術(shù)的發(fā)展盡管可以實(shí)現(xiàn)整流和逆變，但其仍處于中低頻的范圍內(nèi)發(fā)展，工作頻率處于較低的水平。

1.3 變頻器時(shí)代

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，八十年代時(shí)集成電路技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，而當(dāng)精細(xì)加工技術(shù)與高壓大電流技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合后，一些新型的全控型功率器件發(fā)展起來(lái)，這首先以M0SFET和絕緣門極雙極晶體管（IGBT）的問(wèn)世為主，其有誑的推動(dòng)了大中型電源向高頻的發(fā)展，成為傳統(tǒng)電力電子技術(shù)向現(xiàn)代電子技術(shù)轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。這些新型器件的出現(xiàn)，有效的提高了交流電機(jī)變頻調(diào)速的頻率，使其具有更為穩(wěn)定的性能，同時(shí)也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻化發(fā)展的進(jìn)程，使用電設(shè)備開(kāi)始向高效、節(jié)能、小型化、輕量化、一體化和智能化的方向發(fā)展。

2.電力電子技術(shù)的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，其在傳統(tǒng)工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)來(lái)都得以廣泛的應(yīng)用，對(duì)于節(jié)能、環(huán)保及改善工作條件都起到了極其重要的作用。

2.1 一般工業(yè)工業(yè)的應(yīng)用

在工業(yè)上主要用于和種交直流電動(dòng)機(jī)上，直流電動(dòng)機(jī)上的可控整流電源和直流斬波電源都是電力電子裝置，而隨著變頻技術(shù)的快速發(fā)展，交流電機(jī)也具非常好的調(diào)速性能。所以在一般工業(yè)上無(wú)論是軋鋼機(jī)還是數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)等都會(huì)采用交直流調(diào)速技術(shù)。使用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果非常顯著，所以近年來(lái)一些鼓風(fēng)機(jī)也采用變頻裝置。而且使用較起動(dòng)裝置的部分電機(jī)，利用軟起動(dòng)有效的避免了起動(dòng)瞬間電流的沖擊，而這種軟起動(dòng)裝置也是電力電子裝置。同時(shí)電力電子技術(shù)還大量應(yīng)用于化學(xué)工作中整流電源和冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源和直流電弧爐電源等。

2.2 交通運(yùn)輸電氣化鐵道的采用

電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來(lái)的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)外，車輛中的各種輔助電源也都離不開(kāi)電力電子技術(shù)。電動(dòng)汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開(kāi)電力電子裝置。一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制。飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開(kāi)電力電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運(yùn)輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來(lái)交流變頻調(diào)速已成為主流。

2.3 電力系統(tǒng)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的新技術(shù)，是電力與電子技術(shù)（強(qiáng)電和弱電技術(shù)）的融合，已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著巨大作用，對(duì)未來(lái)輸電系統(tǒng)性能將產(chǎn)生巨大影響。目前電力電子技術(shù)的應(yīng)用已涉及電力系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等等。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時(shí)停電、瞬時(shí)電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。

2.4 電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開(kāi)關(guān)電源。大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開(kāi)關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開(kāi)關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因?yàn)楦鞣N信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說(shuō)信息電子技術(shù)離不開(kāi)電力電子技術(shù)。不間斷電源（UPS）是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)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(jīng)逆變器變成交流，經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量，另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.5 家用電器照明

電子電子技術(shù)在當(dāng)前家用電器中得以廣泛的應(yīng)用，如我們?nèi)粘Ｊ褂玫墓?jié)能燈，其不僅體積小，而且發(fā)光效率較高，可以有效的節(jié)約能源。而家用的變頻空調(diào)更是應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子，同時(shí)家用電器中電源部分也都需要應(yīng)用電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)與我們的生活息息相關(guān)。

3.結(jié)束語(yǔ)

目前在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，電力電子技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用，由于電力電子技術(shù)是現(xiàn)代化高科學(xué)的技術(shù)的集合體，所以電力電子行業(yè)的發(fā)展極具潛力，特別是當(dāng)前國(guó)家大力扶持以電力半導(dǎo)體器件和變頻的技術(shù)為核心的電力電子行業(yè)的發(fā)展，這為該類型的電力電子企業(yè)發(fā)展提供了更為廣泛的空間。

參考文獻(xiàn)

[1]趙爭(zhēng)鳴.電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)綜述[J].頻器世界，2010（1）.

[2]趙金亮.我國(guó)電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].北方經(jīng)貿(mào)，2010（7）.

[3]呂慶敏，陸馨.淺談電力電子技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)[J].電力電子技術(shù)，2011（5）.