基于現(xiàn)代背景下電力電子技術(shù)的研究

冉建光

(貴州航天南海科技有限責(zé)任公司,貴州遵義,563000）

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基于現(xiàn)代背景下電力電子技術(shù)的研究

冉建光

(貴州航天南?？萍加邢挢?zé)任公司,貴州遵義,563000）

摘要：在當(dāng)前現(xiàn)代社會背景下，隨著我國電力設(shè)施采用的電子技術(shù)水平的提升，學(xué)術(shù)界對這一問題的研究也呈現(xiàn)出迅猛增長的態(tài)勢。本文在此背景下，首先對電力電子技術(shù)其發(fā)展歷程進(jìn)行分析，隨后介紹電力電子技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代；電子電子技術(shù)；電子元器件；整流器

由于電力電子技術(shù)這是屬于借助相應(yīng)的電力電子器件實現(xiàn)控制與變換電能的一門科學(xué)，往往廣泛的應(yīng)用在交通、電力、航空航天、工業(yè)等領(lǐng)域，這已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)與社會生活諸多領(lǐng)域深入應(yīng)用，這也發(fā)展為在高新技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中一項十分關(guān)鍵的技術(shù)，能夠有效節(jié)約能源。

1　電力電子技術(shù)發(fā)展歷程

1.1整流器時代

通過50Hz工頻交流發(fā)電機(jī)提供大功率工業(yè)用電，可是往往直流形式消費的電能占據(jù)到兩成左右，電解、牽引、直流傳動這是其中最為典型的領(lǐng)域。憑借大功率硅整流器可以將工頻交流電比較高效率的向直流電轉(zhuǎn)變，那么在二十世紀(jì)六十年代至七十年代這段時間內(nèi)，極大的發(fā)展開發(fā)和應(yīng)用大功率硅整流管與晶閘管。在這一階段在我國各個地方出現(xiàn)大辦硅整流器廠，如今存在的各種制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家則是對這一浪潮有效的體現(xiàn)。

1.2逆變器時代

隨著在七十年代之后，在全球出現(xiàn)十分嚴(yán)峻的能源危機(jī)，由于交流電機(jī)變頻調(diào)速受到特別明顯節(jié)能效果的影響而出現(xiàn)急劇的發(fā)展，通過對這項技術(shù)進(jìn)行分析，其關(guān)鍵技術(shù)則是把直流電向零至100Hz交流電逆變。由于逐步普及變頻調(diào)速裝置，當(dāng)時電力電子器件的主角則是門極可關(guān)斷晶閘管、巨型功率晶體管、大功率逆變所使用的晶閘管。這些相類似的應(yīng)用還存在著靜止式無功率動態(tài)補償、高壓直流輸出等。所具備的那么電力電子技術(shù)可以實現(xiàn)逆變與整流，可是存在比較低的工作頻率，往往只是在中低頻范圍實施。

1.3變頻器時代

由于在八十年代高速發(fā)展的大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路技術(shù)，這就奠定堅實的基礎(chǔ)發(fā)展現(xiàn)代電力技術(shù)。通過有效結(jié)合高壓大電流技術(shù)與集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)，導(dǎo)致部分全新全控型功率器件出現(xiàn)，這也使得中小功率電源發(fā)展成高頻化，而在這之后出現(xiàn)的后絕緣門極雙極晶體管，這也將新的發(fā)展機(jī)遇帶給大中型功率電源高頻化，這也彰顯出以往傳統(tǒng)電力電子轉(zhuǎn)化成現(xiàn)代電力電子。逐步發(fā)展的新型器件不但將比較高的頻率提供給交流電機(jī)變頻調(diào)速，從而具備更加可靠完善的性能。

2　應(yīng)用電力電子技術(shù)現(xiàn)狀

2.1一般工業(yè)

由于各種類型的直流電動機(jī)大量的應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。直流電動機(jī)所具備的調(diào)速性能比較好，不管是給其供電的直流斬波電源還是可控整流電屬于電力電子裝置。而在近些年時間以來迅猛發(fā)展的電力電子變頻技術(shù)背景下，導(dǎo)致交流電機(jī)所擁有的調(diào)速性能能夠媲美直流電機(jī)，交流調(diào)速技術(shù)在比較短時間內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，并且牢牢把控住主導(dǎo)地位。不管是幾百瓦的數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)，還是幾千千瓦的各種軋鋼機(jī)，另外還有礦山牽引等這些場合都對于電力電子交直流調(diào)速技術(shù)廣泛應(yīng)用。在這些年以來部分要求的調(diào)速性能比較低的大型鼓風(fēng)機(jī)也進(jìn)行電力電子裝置也就是軟起動裝置應(yīng)用。直流電壓廣泛應(yīng)用在電化學(xué)工業(yè)當(dāng)中，在電鍍裝置、電解食鹽水、電解鋁等必須具備大容量整流電源。除此之外，冶金工業(yè)當(dāng)中的高中頻感應(yīng)淬火電源、直流弧爐電源、加熱電源也廣泛應(yīng)用電力電子技術(shù)。

2.2交通運輸

電力電子技術(shù)也會得到廣泛的應(yīng)用在電氣化鐵道。根據(jù)對電氣機(jī)車進(jìn)行分析，那么其中的直流機(jī)車實施的就是整流裝置，在交流機(jī)車當(dāng)中實施的則是另外的變頻裝置。鐵道車輛當(dāng)中普遍使用直流斬波器。電力電子技術(shù)在未來磁懸浮列車當(dāng)中是屬于一項十分關(guān)鍵的技術(shù)。除了牽引電機(jī)傳動，車輛當(dāng)中的各種類型的輔助電源都必須借助于電力電子技術(shù)才能發(fā)揮作用。電動汽車當(dāng)中的電機(jī)必須借助于電力電子裝置實施驅(qū)動控制與變換電力，那么充電電動汽車的蓄電池還依賴于電力電子裝置。而高級汽車當(dāng)中往往應(yīng)該存在相當(dāng)數(shù)量的控制電機(jī)，這也應(yīng)該借助斬波器與變頻器驅(qū)動控制。在船舶與飛機(jī)當(dāng)中必須具備要求不同的電源，那么不管是航海還是航空都必須應(yīng)用電力電子技術(shù)。當(dāng)將電梯歸結(jié)到交通運輸?shù)姆懂犞畠?nèi)，在電梯當(dāng)中也必須具備相應(yīng)的電力電子技術(shù)。以往電梯絕大多數(shù)采用的系統(tǒng)是直流調(diào)速，可是近些年的主流則是交流變頻調(diào)速。

2.3電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)當(dāng)中十分廣泛的應(yīng)用電力電子技術(shù)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達(dá)國家當(dāng)中用戶最終使用的電能將近六成以上電能至少憑借一次以上電力電子變流裝置實施處理。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化進(jìn)程當(dāng)中是屬于一項十分關(guān)鍵的技術(shù)。甚至能夠這樣說，當(dāng)并不存在電力電子技術(shù)，那么根本無從談及現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)。直流輸電存在比較大的優(yōu)勢在大容量與長距離輸電過程中，不管是在受電端逆變閥還是在送電端整流閥都是實施晶閘管變流裝置。而在最近才逐步應(yīng)用的柔性交流輸電的實現(xiàn)也是借助電力電子裝置。電力系統(tǒng)當(dāng)中無功補償和諧波抑制存在十分重要的意義。晶閘管投切電容器與晶閘管控制電抗器屬于特別重要的無功補償裝置。新型的有源電力濾波器與靜止無功發(fā)生器存在優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)男阅?。電力電力裝置在配電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中不但可以實時預(yù)防瞬時電壓跌落、閃變、電網(wǎng)瞬時停電等，還能夠控制電能質(zhì)量，將供電質(zhì)量有效改善。變電所就是將可靠交直流操作電源提供給操作系統(tǒng)，蓄電池充電也必須借助電力電子裝置。

2.4電子裝置用電源

往往各種類型的電子裝置供電都借助不同電壓等級直流電源。在通信設(shè)備當(dāng)中的程控交換機(jī)當(dāng)中的直流電源在之前則是晶閘管整流電源，如今直流電源已經(jīng)使用的是全控型器件高頻開關(guān)電源。微型計算機(jī)內(nèi)部電源與大型計算機(jī)工作電源如今也是高頻開關(guān)電源。以往的各種類型的電子裝置當(dāng)中供電絕大多數(shù)是線性穩(wěn)壓電源，而高頻開關(guān)電源高效率、輕質(zhì)量、小體積的優(yōu)勢，現(xiàn)在已經(jīng)將線性電源取代。這主要是由于在各種類型的信息技術(shù)裝置當(dāng)中電源的提供還是電力電子裝置，這也就體現(xiàn)出信息電子技術(shù)借助電力電子技術(shù)才能發(fā)揮作用。

3　結(jié)語

總而言之，電力電子技術(shù)存在著特別廣泛的應(yīng)用范圍。人類探索自然、國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、衣食住行都存在電力電子技術(shù)。正是受到電力電子技術(shù)的重要影響，這也就導(dǎo)致很多的人員進(jìn)行電力電子技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究，有效促進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展。電力電子裝置提供給負(fù)載的是屬于各種不同的變頻交流電源、恒頻交流電源、直流電源，那么研究電力電子技術(shù)也是屬于電源技術(shù)。在節(jié)省電能過程當(dāng)中，電力電子技術(shù)發(fā)揮特別重要的作用，尤其是大型水泵、風(fēng)機(jī)實施變頻調(diào)速，特別龐大使用量的照明電源，電力電子技術(shù)存在特別明顯的節(jié)能效果，這也就將其叫成節(jié)能技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐忻,胡靖,石輝,張勇軍.基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(shù)研究綜述[J] .廣東電力.2012(05)

Research on power electronic technology based on the modern background

Ran Jianguang
(Guizhou Aerospace Science and Technology Co.,Ltd.,Zunyi,Guizhou,563000,China)

Abstract：In the current context of modern society,with the improvement of the level of electronic technology in China's electric power facilities,the academic research on this issue also showed a rapid growth trend.Under this background,firstly,the development course of power electronic technology is analyzed, and then the application of power electronics technology is introduced.

Keywords：Modern;electronic and electronic technology;electronic components;rectifier

作者簡介

冉建光：工程師，1970年3月出生，貴州人