現(xiàn)代電力電子技術應用及發(fā)展探討

蔣天予

摘 要：現(xiàn)代電力電子技術自上世紀六十年代開始出現(xiàn)，其發(fā)展勢頭迅猛。這是一項能夠對電能進行控制和轉換的技術，在多個行業(yè)都起到非常重要的作用，應用領域十分廣泛。文中分析了現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展趨勢，并進一步對現(xiàn)代電力電子技術的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：電力電子技術；發(fā)展趨勢；應用

前言

現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展經歷了幾個不同的階段，整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，現(xiàn)代電力電子技術屬于變頻器時代，同時又與微電子技術有效地進行了結合，這不僅使其應用范圍十分廣泛，而且在國民經濟中的地位也變得越來越重要。

1 現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展趨勢

在當前科學技術快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術的不斷革新，其發(fā)展達到了一個較高的水平?，F(xiàn)代電力電子技術主要是對電源技術進行開發(fā)和應用，可以說電源技術的發(fā)展是當前電力電子技術發(fā)展的主要方向。

1.1 現(xiàn)代電力電子技術向模塊化和集成化轉變

電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結構也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點進行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢。也加快了現(xiàn)代電力電子技術向模塊化和集成化轉變的進程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎。

1.2 現(xiàn)代電力電子技術從低頻向高頻化轉變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術必然會加快向高頻化方向轉化。可控制關斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術向高頻轉化的重要標志。而且隨著科學技術發(fā)展速度的加快，電力電子技術也必然會向著更高頻的方向發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代電力電子技術向全控化和數字化轉變

傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關斷電器時還會產生一些危險，自關斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補了這些限制和避免了危險的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術加快了數字化發(fā)展的進程。

1.4 現(xiàn)代電力電子技術向綠色化轉變

現(xiàn)代電力電子技術向綠色化轉變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產品兩個方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術來講，現(xiàn)代電力電子技術的節(jié)能性更好，這也實現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對環(huán)境保護帶來了較好的效果。一直以來一些電子設備會將嚴重的高次諧波電流入到電網中，給電網帶來較大的污染，導致電網總功率質量下降，電網電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀末期，各種有源濾波器和補償器的面世，實現(xiàn)了對功率參數的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎。

2 現(xiàn)代電力電子技術的應用

現(xiàn)代電力電子技術的功能具有多樣性的特點，其在多個領域都有著廣泛的應用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術在國民經濟發(fā)展中占據非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1 電源方面

（1）一般電源?，F(xiàn)代電力電子技術在開關電源和供電電源方面都取得了較大的進展，交流電直接由整流器轉變?yōu)橹绷麟?，這部分直流電一部分由逆變器轉換為交流，然后經由轉換開關到達負載，而另一部分則直接對蓄電池組進行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。

（2）專用電源。高頻逆變式焊機電源和大功率開關型高壓直流電源是比較典型的兩種應用現(xiàn)代電力電子技術的專用電源。高頻逆變式焊機電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應用前景，逆變式焊機電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉換方法，由于焊機工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關控制器，能夠提取和分析參數和信息，進而預先對系統(tǒng)做出處理和調整。大功率開關型高壓直流電源主要應用CT機、靜電除塵等比較大型的設備上，因為這類設備電壓比較高，甚至達到了50-159kV，將市電經過整流器整流變?yōu)橹绷?，然后與諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。

2.2 傳動控制及牽引

這主要應用在無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制等等方面，通過將一個固定的直流電壓轉換為一個可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。

2.3 在電力系統(tǒng)中的應用

在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術的應用更是廣泛，比如說水力風力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術有著密切的聯(lián)系。目前的風力電力機組已經結合了機械制造、空氣動力學、計算機控制技術、電力電子技術等等，而現(xiàn)代電力電子技術就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術，它對于電能的轉換、機組的控制和改善電能質量等都很重要。

2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應用

現(xiàn)代工作的發(fā)展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要動力和能量源頭。隨著我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效的降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠對當前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術的性能優(yōu)勢，有效的提高現(xiàn)代電力電子技術的效率，應用現(xiàn)代電力電子技術，通過工業(yè)控制有效的將電能轉換為勞動力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動強度，實現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動生產力的提高，以便于推動傳統(tǒng)行業(yè)的改造進程。

2.5 在家用電器方面的應用

現(xiàn)代電力電子技術在我們日常生活中應用也較為廣泛，當前家用電器普遍應用現(xiàn)代電力電子技術，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進行工作，而不需要人們新自動手。

3 應用展望

在今后現(xiàn)代電力電子技術應用過程中，需要重視以下幾個方面的問題：首先，需要對節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設備和設計專用的電機來有效的提高電機系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉電系統(tǒng)，使其實現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲電裝置的設置問題，需要電力系統(tǒng)設計者從控制技術等方面來制定切實可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進行有效解決，更好的推動電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結束語

現(xiàn)代電力電子技術在多個領域都得到了廣泛的應用，特別是對電網的控制和轉換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術的應用，使大功率電能成為其他高新技術的重要基礎，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術在國民經濟發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動經濟和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。

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