電力電子技術(shù)在節(jié)能中的應(yīng)用

沙道英

摘 要：隨著國家的發(fā)展和社會的進步，新科學(xué)技術(shù)作為一種更具普遍性的技術(shù)，已經(jīng)廣泛地發(fā)展和應(yīng)用于各個工業(yè)部門，并能發(fā)揮有效的作用。電力電子技術(shù)作為新型技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在在節(jié)能工程中發(fā)揮了重要作用。社會高速發(fā)展，使電力電子節(jié)能設(shè)計必須與電子制造技術(shù)有機結(jié)合，充分利用新能源、新材料、新技術(shù)等，并借鑒國外節(jié)能工作的先進技術(shù)和經(jīng)驗，提高電力電子技術(shù)在節(jié)能中的作用?；诖?，本文對電力電子技術(shù)進行研究，并分析其在節(jié)能中的應(yīng)用，希望能為相關(guān)單位帶來參考價值。

關(guān)鍵詞：電力電子;節(jié)能;應(yīng)用;研究

1 電力電子節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)

電力電子技術(shù)我國社會經(jīng)濟的發(fā)展有很大的作用。關(guān)于能源的節(jié)約是十分必要的，能源可以比作是人們生存發(fā)展的基礎(chǔ)，是不可或缺的，并直接關(guān)系到社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。[1]

1.1 開關(guān)變頻技術(shù)

開關(guān)變頻技術(shù)是一種固定電源頻率的高效節(jié)能措施，電源頻率是最佳的發(fā)電頻率，但不是所有電氣設(shè)備的最佳頻率，因此許多設(shè)備長期使用效率低、功率因數(shù)低。據(jù)統(tǒng)計，目前我國大部分交流發(fā)動機都處于全電壓狀態(tài)。額定頻率、恒速運行，在全國總功耗的2/3，運行效率僅為60%左右，功率因數(shù)僅為0.7左右.變頻技術(shù)在電力行業(yè)的改造，可以大大提高用電效率，降低用電率，降低線損，減少污染物排放，提供連續(xù)、可靠、高質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計，早期開關(guān)電源剛設(shè)計時，其效率為65%-70%，但現(xiàn)在其效率可以達到更高的水平。

1.2 軟開關(guān)技術(shù)

我們提到開關(guān)電源是用來省電的，但是開關(guān)在分合過程中造成的開關(guān)損耗也會引起能量消耗。如何再次降低這種能量消耗需要使用軟開關(guān)技術(shù)。軟開關(guān)技術(shù)可以降低開關(guān)噪聲，進一步提高開關(guān)性能。軟開關(guān)技術(shù)與硬開關(guān)技術(shù)有關(guān)。該方法使電壓、電流變化迅速，波形超調(diào)明顯，開關(guān)噪聲大。在原電路中引入容量和其他基本原理元件，并引入前后切換基本原理，以消除電壓和電流之間的重疊。這樣，開關(guān)單元的損耗可以最小化，即可以降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。通過降低開關(guān)損耗，可以通過開關(guān)技術(shù)更有效地提高用電效率，從而達到節(jié)能的目的。[2]

1.3 高頻技術(shù)

如前所述，變頻可以提高電源的利用率。在變頻的基礎(chǔ)上，如果再提高頻率，能源和材料將得到更多的利用。理論分析和實踐經(jīng)驗表明，電力產(chǎn)品中變壓器、電感和電容器的單位重量與工頻平方根成反比。據(jù)這一原則，既可以節(jié)省90%以上的主要材料，又可以節(jié)省30%以上的傳統(tǒng)工業(yè)中各種電源改造的節(jié)點，如電鍍、電解、電火花、充電等。利用高頻技術(shù)可以進一步提高電能的利用率。與變頻前相比，其效果更為明顯。

2 電力電子技術(shù)在節(jié)能工作中的應(yīng)用

2.1 在電力節(jié)能中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代工業(yè)與電力的結(jié)合程度越來越高，由于具有穩(wěn)定性好、用電率高等優(yōu)點，電力廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個方面，成為現(xiàn)代工業(yè)的能源和主動力。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用效果。近年來，依靠電力電子技術(shù)開發(fā)的柔性交流輸電系統(tǒng)。在配電網(wǎng)系統(tǒng)方面，可以利用與電力電子技術(shù)有關(guān)的設(shè)備，防止電網(wǎng)瞬間停電、閃變和電壓降等，控制電能質(zhì)量，提高供電質(zhì)量。[3]

2.2 在工業(yè)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)中，光電技術(shù)是繼互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之后的又一次新的技術(shù)革命。其主要內(nèi)容之一是利用半導(dǎo)體技術(shù)制造器件。固體發(fā)光作為一種新型光源，逐漸取代了傳統(tǒng)光源。它的重要信號是半導(dǎo)體發(fā)光路徑，即led光電器件。這項技術(shù)是發(fā)展最快的技術(shù)，同時是最具突破性、最具創(chuàng)新性和最活躍的技術(shù)領(lǐng)域，因而導(dǎo)致光源的led具有壽命長、耐展性好、溫升低、光利用率高、電壓低、顯色性好和省電等優(yōu)點。

2.3 在電機的調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

過去，電機調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用僅限于直流電機的調(diào)速和控制。由于全控裝置的出現(xiàn)和發(fā)展，它還可以應(yīng)用于晶閘管控制的整流器，它促進了交流發(fā)動機調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。交流發(fā)動機在可變變速可調(diào)轉(zhuǎn)速下可以減小旋轉(zhuǎn)角度和氣門流量，但可以提高通過氣門的流體阻力，使能耗變化很小，可以帶來很大的節(jié)能效益。同時，可采用電磁滑動離合器或液壓離合器改變輸出軸轉(zhuǎn)速，電機轉(zhuǎn)速保持不變。事實上，離合器使用動力來減速。

3 電力電子在節(jié)能中的實例

3.1 LED

led是由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等化合物組成。當電子與空穴結(jié)合時，它們可以發(fā)射可見光，因此可以用來制造發(fā)光二極管。[4]在電路和儀表中用作指示燈，或組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵發(fā)出紅光，磷化鎵發(fā)出綠光，碳化硅發(fā)出黃光，氮化鎵發(fā)出藍光。由于其化學(xué)性質(zhì)，可分為有機led和無機led。led具有壽命長、溫升低、光利用率高、電壓低、顯色性好、節(jié)能等優(yōu)點。

3.2 電機調(diào)速

多年前，電機調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用僅限于直流電機的調(diào)速和控制，還包括晶閘管控制的整流器。全控制裝置的出現(xiàn)和發(fā)展，促進了交流發(fā)動機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。采用變速調(diào)節(jié)的交流發(fā)動機可以減小氣門的旋轉(zhuǎn)角度，減少流量，但可以提高通過氣門的流體阻力，因此能耗變化很小，可以帶來很大的節(jié)能效益。

3.3 高頻感應(yīng)加熱設(shè)備

高頻感應(yīng)加熱設(shè)備具有較高的效率，廣泛應(yīng)用于金屬淬火、彎曲、特種材料熔化等領(lǐng)域，頻率范圍100-300kHz，在國外也有465kHz高頻加熱系統(tǒng)。值得注意的是，高頻設(shè)備不僅具有替代燃燒、電阻加熱和高頻感應(yīng)的優(yōu)點，而且具有不斷更新?lián)Q代的優(yōu)點。傳統(tǒng)的電子管高頻設(shè)備被全固態(tài)或全半導(dǎo)體高頻設(shè)備所取代。在煙草干燥、塑料粘合等行業(yè)，高頻介質(zhì)加熱顯示出更大的功率，比電阻等加熱方式節(jié)省30%-50%的功率，其有效頻率在1-30MHz之間。

4 應(yīng)用前景

通過以上分析可知，電力電子技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)約能源并實現(xiàn)高效利用。它具有很高的實用性和很廣泛的應(yīng)用范圍。幾乎所有的電子產(chǎn)品都涉及電子電氣技術(shù)。目前很多電器設(shè)備都不考慮節(jié)能，如果這些電器采用電器電子技術(shù)來達到高效節(jié)能的目的，那么我們可以想象電器電子的發(fā)展空間！因此，長期以來，我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和電力用戶的巨大市場對電子應(yīng)用技術(shù)和能量傳輸技術(shù)有著巨大而持久的需求，這意味著我國電子產(chǎn)業(yè)面臨著良好的機遇和發(fā)展前景。

5 結(jié)論

綜上所述，電力電子技術(shù)在節(jié)能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)作為一門快速發(fā)展的技術(shù)，在能源經(jīng)濟中發(fā)揮重要作用，特別是在變頻調(diào)速和水泵中發(fā)揮重要作用，是核心技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。目前，幾乎所有的電力產(chǎn)品都與電力電子技術(shù)有關(guān)。電力電子技術(shù)的高效節(jié)能，將使電力電子產(chǎn)業(yè)得到更好的發(fā)展，節(jié)約能源，成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。

參考文獻：

[1]錢成龍.電力電子技術(shù)與煤炭企業(yè)電力節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（09）：229.

[2]廖俊學(xué).電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用[J].電子世界，2018（11）：199+201.

[3]嚴格非.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（09）：221.