現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

解放軍電子工程學(xué)院 黃詩江

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

解放軍電子工程學(xué)院 黃詩江

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的十分迅速，同時也為我國的電子工程、電子技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展契機(jī)，目前，電子工程與電子技術(shù)已經(jīng)與人們的生活有著密不可分的聯(lián)系?，F(xiàn)代的電力電子技術(shù)首先注重的就是節(jié)能，同時，其具有的自動化和智能化水平也很高，在我國的多種領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。本文就是對現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用進(jìn)行深入的分析，希望能夠提升人們對于電力電子技術(shù)的認(rèn)知程度，使得我國的電力電子技術(shù)不斷地穩(wěn)步前進(jìn)，并且應(yīng)用的更加廣泛。

電力電子技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

引言

電力電子技術(shù)包含的內(nèi)容眾多，其中包括電力電子器件、控制電路等等，該技術(shù)處理的主要對象就是電力能源，并且涉足于電力、電子、控制等多項(xiàng)領(lǐng)域，電力電子技術(shù)是具有高度綜合性的。人們的生活生產(chǎn)都離不開電力能源的支持，我國每一年的電力能源需求都在逐漸的增加，以往與電能相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用，已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)階段發(fā)展的實(shí)際需求。電力電子技術(shù)是時代進(jìn)步的產(chǎn)物，能夠?qū)Υ瞬涣紶顩r進(jìn)行有效的改善。根據(jù)科學(xué)的調(diào)查分析所顯示，我國電力電子技術(shù)還存在著巨大的發(fā)展?jié)摿?，所以相?yīng)的技術(shù)人員需要不斷加強(qiáng)對其的研究力度，使得該技術(shù)變得更加的成熟，為我國社會的發(fā)展和進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。

1 電力電子技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)主要是以低頻處理為主的，但是現(xiàn)代的電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)存在著巨大的差異。現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展的路程可以說走的十分的艱難，經(jīng)歷了眾多的時代，但是隨著電力電子技術(shù)時代的轉(zhuǎn)變，也使的電力電子技術(shù)與人們的生活有著更加緊密的聯(lián)系，逐漸的深入到我國的各個領(lǐng)域中去。電力電子技術(shù)最早起源于一九四七年，那一年晶體管被科研人員研制出來，隨著時間的推移到了一九五六年，晶閘管的出現(xiàn)標(biāo)志著電力電子技術(shù)邁出了巨大的一步。當(dāng)以功率為功率MOSFET等功率半導(dǎo)體符合期間誕生之后，也就標(biāo)志著電力電子技術(shù)已經(jīng)步入現(xiàn)代化階段[1]。

1.1 整流器時代

在六十年代與七十年代這一時間階段，被很多人都稱為電力電子技術(shù)的整流器時代。該時代主要就是對于具有較大功率的硅整流管和晶閘管進(jìn)行深入的科研工作，同時，希望其能夠得到廣泛的應(yīng)用。在一九四八年電子工業(yè)發(fā)生了巨大的改革，找尋推動改革的主要原因就是晶體管的產(chǎn)生，從此之后在我國的電子通信領(lǐng)域半導(dǎo)體器件得到了十分廣泛的應(yīng)用。在一九五七年，晶閘管被研制出來，它的產(chǎn)生使得半導(dǎo)體器件功率的調(diào)節(jié)程度進(jìn)一步加深，可以說這是最早的電力電子器件，屬于初代作品。具有較大功率的硅整流管能夠?qū)⒃镜慕涣麟姡ㄟ^技術(shù)手段將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，我國各個區(qū)域生產(chǎn)硅整流器工廠的數(shù)量急劇的增加，對電力能源有著過多需求的工業(yè)生產(chǎn)用電也逐漸有交流發(fā)電機(jī)提供電能，在此過程中無論是電解還是電流的牽引都是以直流的形式進(jìn)行的。

1.2 逆變器時代

在二十世紀(jì)七十年代到八十年代，這個時期被稱之為逆變器時代，在此階段電力電子技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，已經(jīng)能夠呈現(xiàn)逆變，但是需要引起重視的就是逆變只能夠體現(xiàn)在中低頻的范圍內(nèi)。而且在此時期變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用十分廣泛，一些大型的功率晶體管還有對于大功率進(jìn)行逆變的晶閘管也漸漸發(fā)展成為該時代電子電子器件的主要趨勢，這些都是電子電子器件的第二代產(chǎn)品，同時也標(biāo)志著電力電子技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

1.3 變頻器時代

時間的不斷推移，步入到二十世紀(jì)八十年代，功率MOSFET和絕緣柵極雙極晶體管被相應(yīng)的科研人員研制出來，電力電子技術(shù)也由原來的低頻率向著高頻率前進(jìn)。具有高壓、高頻以及較大電流特點(diǎn)的半導(dǎo)體復(fù)合器件，就是在此時期誕生的電力電子器件的第三代產(chǎn)品，同時也代表著電力電子技術(shù)邁出了關(guān)鍵性的一步。使得電力電子器件具有的功能更加的完善，而且外形方面也有著很大的轉(zhuǎn)變，由以往的巨型轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒?，而且器件具有的重量也被大幅度的減小，同時，對于電力能源的應(yīng)用還能夠盡心有效的節(jié)約。

1.4 現(xiàn)代電力時代

社會步入了二十一世紀(jì)，電力電子技術(shù)已經(jīng)漸漸發(fā)展成為一項(xiàng)十分成熟的技術(shù)，電力電子技術(shù)是能源節(jié)約的基礎(chǔ)，電力電子技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)自動化的必要保障。電力電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)高頻化，同時生產(chǎn)產(chǎn)品的性能也漸漸融入綠色節(jié)能理念。在二十世紀(jì)后期的時候，功率MOSFET和GTR的功率半導(dǎo)體器件就已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用，各種功率器件以及電源單元都能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化管理方式，不僅使用起來更加的便捷，同時，整機(jī)占據(jù)的空間也很大程度的減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的安全性得到了很大的提升。電力電子技術(shù)最優(yōu)異的特點(diǎn)就是全控化，同時，還具有高度集成化、數(shù)字化等特點(diǎn)。不僅能夠?qū)﹄娏δ茉催M(jìn)行有效的節(jié)約，同時制作應(yīng)用材料也得到了有效的縮減，技術(shù)應(yīng)用更加綠色健康，帶來了十分良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在此階段相關(guān)控制更加的精確，有效的避免了模擬信號失真現(xiàn)象的發(fā)生，同時也減少了外界不良信號對其的造成的干擾，使得工作環(huán)境得到了很大的改善。

2 對電力電子技術(shù)應(yīng)用的探討

2.1 電力電子技術(shù)在用電領(lǐng)域的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在用電領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容，首先是應(yīng)用電力電子技術(shù)能夠?qū)﹄姍C(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)一步優(yōu)化和改良。電動機(jī)對于能源的消耗十分的巨大，其能源消耗的總量甚至能夠達(dá)到總電量的百分之五十以上，電力電子技術(shù)中的變頻控制技術(shù)，能夠使得電動機(jī)長時間的進(jìn)行高效運(yùn)行，能夠減少電機(jī)工作對于能源的消耗，使得企業(yè)能夠獲得的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提升。其次就是高能量密度電源的應(yīng)用，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)生產(chǎn)的高能量密度電源，空間占據(jù)很小，而且電源本身具有的重量更加的輕，電源工作效率確實(shí)得到了很大的提升，高能量密度電源本身具有的特性得到我國眾多領(lǐng)域的青睞，并且應(yīng)用到我國的各個領(lǐng)域中去。我國經(jīng)濟(jì)一直持有良好的發(fā)展趨勢，因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)的發(fā)展提供了良好的時代背景，一些電力能源應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)后，不僅其工作效率得到了很大的提升，同時電源工作的其它綜合性能也得到了很大的改善，中具有代表性的就是穩(wěn)壓穩(wěn)流電源和高精度結(jié)晶電源等[2]。

2.2 電力電子技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用

電力電子技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用具體可以分為以下幾方面，第一方面就是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)對發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和改良，使得發(fā)電機(jī)由原來的直流激磁轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l交流激磁與電力電子整流相結(jié)合的形式，并且在其實(shí)際應(yīng)用過程中得到了十分可觀的成效，使得發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)變得更加的穩(wěn)定和可靠。第二當(dāng)面就是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用對水輪發(fā)電機(jī)的變頻勵磁進(jìn)行有效的改良。水輪發(fā)電機(jī)的工作效率與發(fā)電機(jī)的流轉(zhuǎn)速度有著很大的關(guān)聯(lián)，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，能夠?qū)⑺啺l(fā)電機(jī)的勵磁進(jìn)行轉(zhuǎn)變。如果水資源的流量突然減少，這是可以適當(dāng)?shù)奶嵘齽畲蓬l率，能夠?qū)λ啺l(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率進(jìn)行補(bǔ)償，同時，還能對發(fā)電機(jī)的發(fā)展周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L，這樣能夠有效的減免受到水資源流量變化對水輪發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)造成的影響，避免存在對于頻率不能夠有效調(diào)節(jié)的現(xiàn)象存在，將水能的利用率充分的提升。這對于我國大型的水利發(fā)電站而言，有著不可忽視影響作用，能夠帶來十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益，從而為我國社會發(fā)展輸出更多的電力能源。

3 結(jié)語

我國現(xiàn)代電力電子技術(shù)在不斷發(fā)展過程中經(jīng)歷了多個時代，到目前為止雖然已經(jīng)取得了十分優(yōu)異的成果，但是與西方發(fā)達(dá)國家相做比較還存在巨大的差距。對是對于我國電力電子技術(shù)而言還存在著巨大的發(fā)展空間，我國的電力電子技術(shù)科研人員，應(yīng)當(dāng)不斷的加強(qiáng)研究力度，將自己的創(chuàng)新力充分的發(fā)揮出來，促進(jìn)我國電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]翟濤．電力電子技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景探析[J]．黑龍江科技信息,2013(23)．

[2]錢照明,張軍明,盛況．電力電子器件及其應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014(19)．

黃詩江（1962—），男，電子工程學(xué)院副教授，研究方向：電路通信與系統(tǒng)。