電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

電力電子技術(shù)作為應(yīng)用于電力行業(yè)領(lǐng)域的一種電子技術(shù)，隨著時(shí)代的發(fā)展已成為電力行業(yè)的主力軍。電力電子技術(shù)因其具有高效節(jié)能、自動(dòng)化的等特點(diǎn)在社會、經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。新形勢之下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求背景下，電力電子技術(shù)正朝著技術(shù)高頻化和環(huán)?；较虬l(fā)展。本文就電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對在各領(lǐng)域中的運(yùn)用做相關(guān)的探討和分析。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用

電力電子技術(shù)作為一種使用電力電子器件例如晶閘管、GTO、IGBT等對電能進(jìn)行變換和控制被應(yīng)用在電力領(lǐng)域的一種新興技術(shù)。在二十世紀(jì)開始隨著經(jīng)濟(jì)科學(xué)的進(jìn)步以驚人的發(fā)展速度出現(xiàn)在社會的各個(gè)領(lǐng)域，科技的進(jìn)步帶來電力電子技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。作為一種新興、具有較廣的覆蓋面的學(xué)科在應(yīng)用領(lǐng)域由傳統(tǒng)的電力、交通、工業(yè)等領(lǐng)域拓展到通訊、節(jié)能等行業(yè)，在新背景發(fā)展趨勢之下已經(jīng)成為至關(guān)重要的一門技術(shù)學(xué)科，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著關(guān)鍵地位。

1 電力電子技術(shù)的發(fā)展概況

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向由低頻技術(shù)處理問題為主轉(zhuǎn)向高頻技術(shù)處理問題為主，自五十年代末六十年代初的硅整流器件誕生了電力電子技術(shù)以后，先后通過整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代不斷完善和發(fā)展?，F(xiàn)代電子時(shí)代的起源于八十年代末期和九十年代初期的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，代表傳統(tǒng)電力電子技術(shù)被現(xiàn)代電力電子技術(shù)取代已經(jīng)進(jìn)入新的電力電子時(shí)代。下面對電力電子技術(shù)所經(jīng)歷的發(fā)展時(shí)代做依次概括說明：

整流器時(shí)代的工業(yè)大功率用電主要是交流發(fā)電機(jī)提供的電能，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能消費(fèi)形式?jīng)Q定了其直流消費(fèi)形式，在行業(yè)領(lǐng)域中直流用電消費(fèi)集中在有色金屬及化工原料的電解、以電能為牽引動(dòng)力的電氣機(jī)車、地鐵機(jī)車、無軌電車、軋鋼、造紙的直流電能傳動(dòng)三方面行業(yè)。在當(dāng)時(shí)工業(yè)大功率用電的電能轉(zhuǎn)換主要依靠主要為大功率硅整流器，其中大功率硅整流管、晶閘管的開發(fā)應(yīng)用得到快速的生產(chǎn)和應(yīng)用。

七十年代能源危機(jī)遍及全球，交流電機(jī)開始尋求節(jié)能的出路，交流電機(jī)變頻技術(shù)開始廣泛應(yīng)用生產(chǎn)。至八十年代，變頻調(diào)速設(shè)備電力電子器件以適用于大功率逆變、巨型功率門級可關(guān)斷的晶閘管為代表。這個(gè)時(shí)期的電力電子技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了逆變和整流，不足的是功能局限在中低頻，工作頻率較低。

大規(guī)模以及超大規(guī)模集成電路技術(shù)在二十世紀(jì)八十年代開始迅猛發(fā)展，為之后步入現(xiàn)代電力電子技術(shù)時(shí)代提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障基礎(chǔ)。大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)將集成電路技術(shù)和高壓電流技術(shù)結(jié)合，研發(fā)了具有新特性的全控型功率功率電力電子器件，其典型代表是帶動(dòng)中小率功率電力電子技術(shù)開始邁向高頻技術(shù)的MOSFET的研發(fā)應(yīng)用，IGBT后絕緣門級雙極晶體管又將中高功率電力電子技術(shù)帶向高頻技術(shù)的發(fā)展，MOSFET及IGBT標(biāo)志著現(xiàn)代電力電子技術(shù)時(shí)代的到來。電流電機(jī)的變頻調(diào)速在這個(gè)階段已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)較高頻率的工作功能，新型電力電子器件的性能趨向完善，增加了使用的安全可靠性，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高頻化研發(fā)過程，使其性能具備高效節(jié)能的性質(zhì)，電子器件的結(jié)構(gòu)越來越精巧化，為機(jī)電一體化以及智能化操作打下良好的基礎(chǔ)。

2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電力能源

目前的能源結(jié)構(gòu)除了被開發(fā)應(yīng)用的自然資源化石燃料能源之外，隨著科學(xué)進(jìn)步的發(fā)展，更多而定新型能源被發(fā)現(xiàn)而且運(yùn)用在社會的方方面面，新型能源包括太陽能、海洋能、核能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮艿龋^之以往的化石燃料具有清潔、無污染、可再生的特點(diǎn)，新型能源的發(fā)現(xiàn)緩解了儲存量日益嚴(yán)峻的化石燃料危機(jī)，新的能源在社會的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對于新型能源在電能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，電力電子技術(shù)的高科技占據(jù)了主導(dǎo)地位，對于新型能源的發(fā)電控制、高效利用、電能的轉(zhuǎn)化等各環(huán)節(jié)的工作提供了技術(shù)保障。

2.2 電力節(jié)能

世界能源消耗面臨的危機(jī)使得社會各界不得不面對電能消耗帶來的問題，發(fā)達(dá)國家電能的75%要經(jīng)過這種變換或控制后使用，但是目前我國經(jīng)過變換或控制后使用的電能僅占30%，70%的電能仍采用傳統(tǒng)的傳輸方式，可見電力電子技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展的潛力是十分巨大的。工業(yè)能源在用電消耗方面比較嚴(yán)重，當(dāng)前工業(yè)與電力電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用范圍越來越廣，電力電子技術(shù)在工業(yè)電機(jī)和電機(jī)控制工作方面的充分利用，極大地提高了電能使用效率，極大的降低了電能的嚴(yán)重消耗，并為我國節(jié)省總電量的80%電能。

2.3 家用電器

變頻空調(diào)是在常規(guī)空調(diào)的結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)變頻器。變頻空調(diào)工作原理是根據(jù)需要的多少來決定功率。另外，由于壓縮機(jī)幾乎沒有反復(fù)的啟動(dòng)或者停止，所以不消耗多余的電能。與一般空調(diào)相比，耗電量為一般空調(diào)機(jī)的約2/3。

變頻洗衣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)包括兩方面，一是電機(jī)技術(shù)，特別是直流無刷電機(jī)制造技術(shù)；二是電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)。由于變頻洗衣機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)，通常采用是采用的是軟啟動(dòng)方式，沒有普通電機(jī)的瞬時(shí)過電流，節(jié)能效果可比普通產(chǎn)品提高1/3。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為我國一個(gè)具有極大發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)，隨著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，電力電子技術(shù)也一直跟隨時(shí)代變化不斷改革和完善并廣泛的應(yīng)用在社會的方方面面，為我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更好的技術(shù)服務(wù)。

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作者簡介

徐赫陽（1996-），男，吉林省吉林市人。東北電力大學(xué)本科在讀，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。

作者單位

東北電力大學(xué) 吉林省吉林市 132012