時(shí)間：2023-03-21 17:11:58
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先進(jìn)的電力電子技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)有著諸多的優(yōu)勢(shì)作用，首先它促進(jìn)了改善電網(wǎng)電能質(zhì)量以及電力市場(chǎng)的發(fā)展，將電力電子技術(shù)以及裝置用在改善智力電網(wǎng)電能的質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)高效和優(yōu)質(zhì)電網(wǎng)供應(yīng)。其次就是能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的安全得到有力的保障并可起到優(yōu)化電網(wǎng)的作用，F(xiàn)ACTS等相關(guān)的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，電子技術(shù)手段以其多樣化的自主創(chuàng)新形式作為培育點(diǎn)，將智能電網(wǎng)而對(duì)輸配電能力得到了有效提升，對(duì)故障損失率得到了降低。先進(jìn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用使得智能電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，起到了重要優(yōu)化作用。再者就是先進(jìn)電力電子技術(shù)對(duì)資源的優(yōu)化配置起到了重要作用，從而促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展，對(duì)可再生能源提高了適應(yīng)性以及容納性。
2智能電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)分析及先進(jìn)電力電子技術(shù)應(yīng)用探究
2.1智能電網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)分析智能電網(wǎng)在當(dāng)下貫穿電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，它是實(shí)現(xiàn)信息流以及電力流和業(yè)務(wù)流的一體化現(xiàn)代智能電網(wǎng)，自身有著顯著的優(yōu)勢(shì)，它能夠把各種發(fā)電以及儲(chǔ)蓄能源方式得以兼容，將可再生能源的利用率得到有效提高，從而達(dá)到多樣化的電力市場(chǎng)交易主體和電能產(chǎn)品。其用戶能夠在智能電網(wǎng)作用下對(duì)實(shí)時(shí)電價(jià)信息得到及時(shí)掌握，從而形成良好用電習(xí)慣。并能夠有效的將用戶用電質(zhì)量多樣式和電能質(zhì)量多樣式的選擇得以實(shí)現(xiàn)，智能電網(wǎng)在故障的檢修以及查找的靈敏度比較高，可在有限時(shí)間內(nèi)找到故障，這對(duì)危險(xiǎn)性有了很好的預(yù)防效果。
2.2智能電網(wǎng)中先進(jìn)電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用智能電網(wǎng)中SVC技術(shù)的應(yīng)用是比較典型的一種應(yīng)用技術(shù)，這一技術(shù)主要是依靠著靈活交流輸電裝置，從而實(shí)現(xiàn)電壓而對(duì)穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓和對(duì)無(wú)功潮流的控制等作用，這一技術(shù)是解決我國(guó)電網(wǎng)輸電瓶頸的重要技術(shù)手段，SVC技術(shù)有著無(wú)功補(bǔ)償以及潮流優(yōu)化的功能，可對(duì)電網(wǎng)電能輸送效率得到優(yōu)化，并保障其安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
另外電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，其輸電環(huán)節(jié)主要是柔性直流輸電以及交流輸電和高壓直流輸電這幾種類型，直流輸電有著穩(wěn)性高和量大的特點(diǎn)，柔流輸電是當(dāng)前電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物，可靈活適時(shí)控制電力系統(tǒng)主要參數(shù)，把控制技術(shù)和電力以及電子技術(shù)得到有機(jī)的結(jié)合，在高壓輸變電當(dāng)中能夠完成能源隔離增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，對(duì)輸送電能力也能夠得到有效提升。
智能電網(wǎng)中應(yīng)用高壓變頻技術(shù)能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)的運(yùn)行得到優(yōu)化，它能夠?qū)﹄娏康玫焦?jié)約三成以上的水平，將其技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)當(dāng)中在整個(gè)運(yùn)行操作過(guò)程中的節(jié)能效果能夠比較突出，這也是用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的首選，功率單元串聯(lián)多電協(xié)調(diào)操作方式在實(shí)際生活當(dāng)中運(yùn)用的較為廣泛，其中的中亞三電平技術(shù)以及混合結(jié)構(gòu)技術(shù)有著靈活的控制能力，這對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展能夠起到重要的促進(jìn)作用。智能電網(wǎng)中高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用也能將智能電網(wǎng)的運(yùn)行得到優(yōu)化，智能電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中輸電采取的是直流電，發(fā)電以及用電采取的是交流電，這一技術(shù)主要是將直流和交流的轉(zhuǎn)換進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。交流電先變?yōu)楦邘r直流電主要是在輸電線路換流變壓器以及整流器的作用下進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，而直流電主要是在輸電線路逆變器的作用下進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。遠(yuǎn)距離輸電當(dāng)中通過(guò)對(duì)高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)的故障率得到有效降低，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)輸電距離以及輸電量較大的要求。
我國(guó)的智能電網(wǎng)發(fā)展還處在一個(gè)初級(jí)的階段，對(duì)先進(jìn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠推動(dòng)其快速的發(fā)展，在這些技術(shù)當(dāng)中，對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)成為將來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。高溫超高電力技術(shù)是新興的技術(shù)，能夠在輸電電纜以及變壓器和電動(dòng)機(jī)等諸多方面得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)這一電力技術(shù)并將其和智能電網(wǎng)得到有機(jī)的結(jié)合，能推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展。由于智能電網(wǎng)自身有著自愈能力，但實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)就需要更為先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，超導(dǎo)電力裝備有著獨(dú)特之處，它能夠快速的調(diào)解電力系統(tǒng)增強(qiáng)其可控性。
3結(jié)語(yǔ)
智能電網(wǎng)系統(tǒng)要求要具有安全性，穩(wěn)定性并且在實(shí)際運(yùn)作中要有可控性和靈活性。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：1、電力電子技術(shù)應(yīng)用能保證智能化的運(yùn)作，并且能夠保證電能多樣化的供應(yīng)。同時(shí)也能保證性能安全，使得不用特點(diǎn)的電力用戶訪問(wèn)。智能化運(yùn)作是智能電網(wǎng)的一個(gè)具體表現(xiàn)。2、智能電網(wǎng)主要包括：變電站、能量?jī)?chǔ)蓄站、分配網(wǎng)絡(luò)控制站等。這些站點(diǎn)是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是支持只能電網(wǎng)的關(guān)鍵站點(diǎn)。
二、先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的發(fā)展趨勢(shì)
（一）改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場(chǎng)社會(huì)的可持續(xù)高速發(fā)展離不開(kāi)高質(zhì)量的電能，而且對(duì)電能的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。我國(guó)正在建立世界電壓水平最高、規(guī)模最大的AC/DC混合網(wǎng)，而大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電以及微型電網(wǎng)等，其對(duì)電能的質(zhì)量都帶來(lái)了較大的負(fù)面影響。另一方面，現(xiàn)在用戶在電力市場(chǎng)中的參與在進(jìn)一步的增加，想要提高電網(wǎng)電能的質(zhì)量，就要對(duì)電網(wǎng)的配電效率以及用戶規(guī)范等方面都進(jìn)行重視，這是智能化電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。
（二）保障電網(wǎng)電力電子裝置的可靠性當(dāng)前我國(guó)的電力系統(tǒng)正在逐步完善中，但是還沒(méi)有形成一個(gè)健全的應(yīng)用電力電子裝置的可靠性、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估體系。安全使用電力電子技術(shù)也是智能電網(wǎng)的一個(gè)重要課題，同時(shí)現(xiàn)在仿真技術(shù)的不足，也對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了限制，因此想要促進(jìn)其發(fā)展就要提高電力系統(tǒng)的安全可靠性。
（三）直流輸電技術(shù)目前先進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了十分突出的成績(jī)，常規(guī)直流輸電的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)在2010年突破，并且我國(guó)也實(shí)現(xiàn)了百兆級(jí)的柔性直流輸電工程的示范。在發(fā)展的過(guò)程中，電子電力技術(shù)也在不斷的進(jìn)步與完善，在未來(lái)的發(fā)展之中將會(huì)取得更好的成績(jī)。預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)直流聯(lián)網(wǎng)及特高壓直流輸電的核心裝置的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使新型直流輸電進(jìn)入到試驗(yàn)階段。在2030年的時(shí)候，建立基于智能電網(wǎng)的直流輸電體系，使其在直流輸電技術(shù)領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用。
（四）靈活交流輸電技術(shù)我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)在不斷的發(fā)展，其預(yù)計(jì)在2020年將完成新型FACTS裝置在智能電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，并且實(shí)現(xiàn)靈活交流輸電技術(shù)以及其應(yīng)用的智能化升級(jí)工作。2030年?duì)幦?shí)現(xiàn)建立一個(gè)完整的電力電子技術(shù)以及其產(chǎn)品的智能化體系。
（五）電能質(zhì)量技術(shù)在2020年，我國(guó)智能電網(wǎng)將會(huì)發(fā)展到能夠解決智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)新型的配電網(wǎng)的智能化技術(shù)，在全國(guó)的范圍內(nèi)推廣定制電力園區(qū)。在2030年將會(huì)完成標(biāo)準(zhǔn)化定制電力產(chǎn)品以及電能質(zhì)量的分級(jí)體系，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的定制電力技術(shù)。
三、總結(jié)
[摘要]電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車上應(yīng)用越來(lái)越廣泛,電子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于改進(jìn)汽車性能、提高行駛安全、降低污染、節(jié)約能源有著非常重要的作用。文章就現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述。
[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)微處理器電子控制裝置汽車傳感器
隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,車輛中的電子自動(dòng)化程度越來(lái)越高?？梢哉f(shuō),機(jī)械技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代車輛的筋骨,電子技術(shù)則構(gòu)成了現(xiàn)代車輛的神經(jīng)中樞。汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志,是用來(lái)開(kāi)發(fā)新車型,改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措施。增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是汽車制造商奪取未來(lái)汽車市場(chǎng)的重要的有效手段。
汽車電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容:硬件包括微處理器及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語(yǔ)言及其他高級(jí)語(yǔ)言編制的各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算判斷、報(bào)警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控、自診斷系統(tǒng)等程序。
特別是微處理器的出現(xiàn)給汽車的電子自動(dòng)化程度帶來(lái)了革命性的變化,車輛上微處理器的使用數(shù)量激增,電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例越來(lái)越大。例如,一些豪華轎車上,使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到50個(gè)左右,電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上,微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于汽車安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、速度控制和故障診斷中,目前電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。
一、電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用
按照對(duì)汽車行駛性能作用的影響劃分,可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類:一類是汽車電子控制裝置,汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用,即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置;它們包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等,另一類是車載汽車電子裝置,車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置,它和汽車本身的性能并無(wú)直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)(行車電腦)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂(lè)系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。
1.在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本功能沒(méi)有根本變化,但引入了大量的電子控制裝置,極大地改進(jìn)了車輛的排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和耐用性。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子燃油噴射和點(diǎn)火裝置是其重要組成部分,除此外,還有自適應(yīng)控制裝置、智能控制裝置及自診斷操作裝置等。
現(xiàn)代汽車上,電子控制燃油噴射裝置,因其優(yōu)越的性能,已得到普及。這種新型燃油噴射裝置可以自動(dòng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài);電子點(diǎn)火裝置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由計(jì)算機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷,然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻調(diào)節(jié)。在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)約燃油和凈化空氣。
各公司相繼研制成功了多種新技術(shù),并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用嵌入式微處理器技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,確保噴射燃油量恰到好處,使燃油噴射量剛好滿足要求,對(duì)清潔這些發(fā)動(dòng)機(jī)大有幫助。
特別是電控直接噴射和共軌燃油系統(tǒng)兩項(xiàng)技術(shù)的突破,催生了具有優(yōu)良性能的新型柴油機(jī)的出現(xiàn)。這些新型柴油機(jī)電控、加速性良好、氣味不濃也不產(chǎn)生煙塵、行程大并且耐用。
在通常的柴油機(jī)中,噴油泵在同一時(shí)間射出所有燃油,其結(jié)果就是產(chǎn)生柴油機(jī)標(biāo)志性的乓乓的敲擊聲。在直接噴射時(shí),燃料射入之前先有一小部分先行射入,這樣當(dāng)燃料射入時(shí)產(chǎn)生的敲擊聲會(huì)變得柔和。與此同時(shí)也可以降低燃燒溫度,減少NOx(氮氧化物)的排放量。
共軌燃油系統(tǒng)的作用則在于它可以更好地控制燃油數(shù)量和噴射定時(shí)。共軌系統(tǒng)有一個(gè)高壓泵,當(dāng)噴油嘴開(kāi)啟時(shí),高壓使燃油產(chǎn)生很好的薄霧使得燃燒更加充分,同時(shí)還減少了尾氣排放。
現(xiàn)代汽車的各種性能(燃油經(jīng)濟(jì)性、排放、駕駛性能和功率等)越來(lái)越好,而使這一切成為現(xiàn)實(shí)的正是電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的結(jié)合。
2.在底盤(pán)上的應(yīng)用
底盤(pán)電子控制系統(tǒng)包括很多電子控制裝置,電子控制自動(dòng)變速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要組成部分?，F(xiàn)在許多轎車的自動(dòng)變速器是電子控制的,電子控制也就是微處理器控制。
自動(dòng)變速器主要由液力變矩器和行星齒輪變速器組成,微處理器根據(jù)傳感器輸入信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào),通過(guò)電磁閥控制換檔和變矩器鎖止這兩個(gè)工作過(guò)程,達(dá)到自動(dòng)變檔的最佳控制精度。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與變矩器渦輪之間通過(guò)離合器接合的裝置也稱為變矩器鎖止,其作用是減輕變矩器渦輪與葉輪之間的打滑現(xiàn)象,改善燃油經(jīng)濟(jì)性。ECAT優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映車輛行駛負(fù)荷和道路條件等。
自動(dòng)變速器的電子控制裝置是由信號(hào)輸入系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)和控制信號(hào)輸出系統(tǒng)這三部分組成。信號(hào)輸入系統(tǒng)有:變速器輸入速度傳感器、變速器輸出速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、油溫度傳感器、歧管壓力開(kāi)關(guān)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)等信號(hào)。這些信號(hào)反饋到ECU(在通用汽車上稱為PCM-動(dòng)力傳動(dòng)控制組件),在ECU進(jìn)行計(jì)算然后輸出控制信號(hào),通過(guò)換檔電磁閥、離合器電磁閥等控制換檔和鎖止動(dòng)作。微處理器接到傳感器反饋信號(hào)后,根據(jù)程序計(jì)算的結(jié)果發(fā)出控制信號(hào)接通變矩器的離合器電磁閥電源,驅(qū)使電磁閥啟動(dòng),使離合器接合;如果切斷離合器電磁閥電源則離合器分離。ECU是根據(jù)汽車行駛狀態(tài)來(lái)操縱電磁閥通電開(kāi)關(guān)開(kāi)啟或關(guān)閉的。當(dāng)汽車速度比較慢或停止時(shí),ECU不啟動(dòng)電磁閥,當(dāng)汽車速度達(dá)到一定值時(shí),ECU就會(huì)啟動(dòng)電磁閥使離合器接合。微處理器接到傳感器反饋信號(hào)后,根據(jù)汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度、節(jié)氣門(mén)位置、歧管真空度、選檔位置等輸入信號(hào)參數(shù)選擇換檔。ECU根據(jù)即時(shí)變速桿的位置,對(duì)照參數(shù)計(jì)算選擇最佳的檔位位置,發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥,令變速器換檔。
通用、福特、豐田等等大廠商采用的自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng),根據(jù)與其連接的變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的不同型號(hào)而不同,每個(gè)系統(tǒng)中的元件和系統(tǒng)的工作過(guò)程也隨著不同的變速器而有所變化,但其基本的工作方式及基本部件還是一樣的。
除此外,還有電子穩(wěn)定智能控制裝置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、電控懸架操作裝置等。ESP將多種功能整合在一起,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展。與其他牽引力控制系統(tǒng)比較,電子穩(wěn)定控制程序不但控制汽車驅(qū)動(dòng)輪,而且可控制從動(dòng)輪。通過(guò)安裝在車輛上的輪速傳感器、側(cè)向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器,電子穩(wěn)定控制程序能對(duì)車輛的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)感應(yīng)到輪胎與地面失去附著力,車輛存在側(cè)滑危險(xiǎn)時(shí),電子穩(wěn)定控制程序會(huì)快速而有選擇地對(duì)需要制動(dòng)的車輪實(shí)施獨(dú)立操作或降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出,以使車輛行駛方向盡可能保持與駕駛員的預(yù)期相一致,從而提升車輛在各種工況下的方向穩(wěn)定性及可控性。
目前電控懸架,汽車的懸架系統(tǒng)一般是彈簧剛度和減振器阻尼特性不能改變的被動(dòng)懸架,它不能根據(jù)使用工況和路面輸入的變化進(jìn)行控制和調(diào)整,故難以滿足平順性和操縱穩(wěn)定性的更高要求5近年來(lái),隨著電控和隨動(dòng)液壓技術(shù)的發(fā)展,彈簧剛度和減振器阻尼特性參數(shù)可調(diào)的電控主動(dòng)和半主動(dòng)懸架,在汽車上逐步得到應(yīng)用和發(fā)展。
3.整車控制技術(shù)
整車控制技術(shù)包括車身電子控制、駕駛電子控制等系統(tǒng)。汽車車身電子控制技術(shù)所涉及的內(nèi)容很多,主要包括對(duì)汽車照明燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)燈的電子控制、對(duì)電動(dòng)座椅、電動(dòng)門(mén)窗、電動(dòng)門(mén)鎖、自動(dòng)雨刮等的電子控制以及多媒體系統(tǒng)等。目的是保證視野性、方便性、舒適性、娛樂(lè)性、通信功能等。目前車身電控技術(shù)呈現(xiàn)如下的發(fā)展趨勢(shì):進(jìn)一步滿足用戶個(gè)性化的需求;先進(jìn)的駕駛和乘坐信息系統(tǒng),如車輛遙控檢測(cè)、智能型防盜、乘座適應(yīng)性控制、42V電子系統(tǒng)、環(huán)保設(shè)計(jì)系統(tǒng)等等。
傳統(tǒng)的機(jī)械和液力駕駛控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)的原因(間隙、運(yùn)動(dòng)慣量等),從控制指令發(fā)出到指令執(zhí)行會(huì)有一定的延遲,這在極限情況下是不能允許的。電控駕駛控制系統(tǒng)是沒(méi)有機(jī)械和液力后備系統(tǒng)的,電控駕駛控制系統(tǒng)主要由三部分組成:控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的功能是根據(jù)駕駛員的意圖和車輛行駛狀況,對(duì)執(zhí)行器給出執(zhí)行的設(shè)定值。執(zhí)行系統(tǒng)的功能是在控制系統(tǒng)的控制下,完成具體的執(zhí)行動(dòng)作(轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等)。駕駛電子控制技術(shù)在現(xiàn)代汽車中,已大量使用,完全取代傳統(tǒng)的機(jī)械和液力駕駛控制系統(tǒng)是必然趨勢(shì)。
4.主被動(dòng)安全系統(tǒng)
汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性是衡量汽車性能的重要指標(biāo)。電子控制技術(shù)的引入為汽車的穩(wěn)定性和安全性提供了保障。
提高汽車的操縱穩(wěn)定性,過(guò)去一直局限于通過(guò)改進(jìn)輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動(dòng)系的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展,研發(fā)了各種顯著改善操縱穩(wěn)定性和安全性的電子控制系統(tǒng)如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Anti-LockBrakingSystem,簡(jiǎn)稱ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem,簡(jiǎn)稱TCS,也稱ASR)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS)、車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)(VehicleDynamicControl,簡(jiǎn)稱VDC,也稱VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基礎(chǔ)上,增加轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫擺運(yùn)動(dòng)的角速度傳感器,通過(guò)ECU控制各個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力,確保汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,防止轉(zhuǎn)向時(shí)車輛被推離彎道或從彎道甩出。
輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)(TirePressureM0nit0ringSystem,簡(jiǎn)稱TPMS)是在每一個(gè)輪眙上安裝高靈敏度的傳感器,在行車狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)視輪胎的各種數(shù)據(jù),通過(guò)無(wú)線方式發(fā)射到接收器,并在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù),任何原因(如鐵針扎入輪胎、氣門(mén)芯漏氣)等導(dǎo)致的輪胎漏氣、溫度升高,系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)報(bào)警,從而確保行駛中的安全,延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。
為了保證行車安全,安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)是必不可少的。安全氣囊的合理觸發(fā)以及座椅安全帶的及時(shí)束緊,需要安全系統(tǒng)對(duì)行駛狀況的及時(shí)監(jiān)測(cè)和判斷。安全氣囊和座椅安全帶控制系統(tǒng)將采用越來(lái)越多的先進(jìn)電子傳感器、控制芯片以及電子控制裝置。
二、電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的發(fā)展趨勢(shì)
隨著高性能傳感器、微處理器的研制成功以及網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)的完善,汽車電子技術(shù)將向集中綜合控制和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.集中綜合控制
目前汽車電子技術(shù)向集中綜合控制方向發(fā)展。例如,將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng),集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制;通過(guò)中央底盤(pán)控制器,將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過(guò)總線進(jìn)行連接。控制器通過(guò)復(fù)雜的控制運(yùn)算,對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào),將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤(pán)控制系統(tǒng)(UCC)。汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)還將發(fā)生重大的變化,汽車的各種操縱系統(tǒng)向電子化和電動(dòng)化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)“線操控”。用導(dǎo)線代替原來(lái)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu),例如“導(dǎo)線制動(dòng)”、“導(dǎo)線轉(zhuǎn)向”、“電子油門(mén)”等。
隨著汽車電子裝置越來(lái)越多,消耗的電能正在大幅度地增加?，F(xiàn)有的12伏動(dòng)力電源,已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要,汽車12伏供電系統(tǒng)需向42伏轉(zhuǎn)化。今后將采用集成起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)42伏供電系統(tǒng),發(fā)電機(jī)最大輸出功率將會(huì)由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,發(fā)電效率將會(huì)達(dá)到80%以上。42伏汽車電氣系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,將會(huì)使汽車電器零部件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變革,機(jī)械式的繼電器、熔絲式保護(hù)電路將被淘汰。
2.網(wǎng)絡(luò)化
汽車上的電子電器裝置數(shù)量急劇增多,為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)十分重要。集中綜合控制要求有一個(gè)龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng),車用計(jì)算機(jī)的容量要求更大,計(jì)算速度要求更高。采用高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì),以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問(wèn)題。通訊線將各種汽車電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外,還可以為其他控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于使用了網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化了布線,減少了電氣節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和導(dǎo)線的用量,使裝配工作更為簡(jiǎn)化,同時(shí)也增加了信息傳送的可靠性。通過(guò)數(shù)據(jù)總線可以訪問(wèn)任何一個(gè)電子控制裝置,讀取故障碼對(duì)其進(jìn)行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡(jiǎn)單。
三、結(jié)束語(yǔ)
汽車電子技術(shù)的應(yīng)用將使汽車更加智能化和舒適。智能汽車裝備有多種傳感器,能夠充分感知駕車者和乘客的狀況,交通設(shè)施和周邊環(huán)境的信息,判斷乘員是否處于最佳狀態(tài),車輛和人是否會(huì)發(fā)生危險(xiǎn),并及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施。今天,社會(huì)進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,汽車已不僅僅是一種代步工具,人們已可以在汽車上收聽(tīng)廣播,打電話,上互聯(lián)網(wǎng),處理工作。隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步,具有信息處理、通訊、導(dǎo)航、防盜、語(yǔ)言識(shí)別、圖像顯示和娛樂(lè)等功能的車載計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),汽車也將步入多媒體時(shí)代?？梢灶A(yù)見(jiàn)到的將來(lái),汽車裝置自動(dòng)導(dǎo)航和輔助駕駛系統(tǒng),駕駛員可把行車的目的地輸入到汽車電腦中,汽車就會(huì)沿著最佳行車路線行駛到達(dá)目的地。人們可以通過(guò)語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施,一邊駕駛著汽車,一邊欣賞著音樂(lè)電視,還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機(jī)票等。
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1.1電力電子器件
電力電子器件主要是由一些半導(dǎo)體半控器件和全控器件組，主要有IGBT、BJT、MOSMOSFET、GTR等組成。成為了滿足廣大需求、適應(yīng)復(fù)雜多變的惡劣自然天氣、自然災(zāi)害，生產(chǎn)出質(zhì)量高、性能好的電壓和電流，要求電力電子器件具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性高并且有一定的電氣隔離能力，能承受短暫的高電壓強(qiáng)電流。電子器件所控制得智能電網(wǎng)應(yīng)該有自愈性、安全性、交互性、經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)質(zhì)高效、清潔環(huán)保市場(chǎng)化程度高。
1.2在風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池陣列、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中，太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng)，負(fù)載為系統(tǒng)終端，在太陽(yáng)能的利用上同樣面臨這類似的問(wèn)題，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要以電源方式并入電網(wǎng)，其輸出系統(tǒng)的電力跟蹤電網(wǎng)電壓電流相位變化，同時(shí)調(diào)整輸出電流幅值的大小，使光伏系統(tǒng)注入電網(wǎng)中的功率最大，為了彌補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)在功率上的波動(dòng)，還需要通過(guò)控制器對(duì)蓄電池的雙向充放電，以保證向電網(wǎng)輸送平穩(wěn)的電壓電流，和規(guī)定的相位，使電網(wǎng)得到純凈的高質(zhì)量電力。
1.3超高壓直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用
超高壓直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離大容量輸電、異步聯(lián)網(wǎng)、海底電纜送電等方面具有優(yōu)勢(shì)，因而得到了廣泛應(yīng)用。而特高壓直流輸電更可以有效節(jié)省輸電走廊，降低系統(tǒng)損耗，提高送電經(jīng)濟(jì)性，它為我國(guó)解決能源分布不均、優(yōu)化資源配置提供了有效途徑。截至2009年，我國(guó)已建成7個(gè)超高壓直流輸電工程和2個(gè)直流背靠背工程，直流輸電線路總長(zhǎng)度達(dá)7085km，輸送容量近20GW，線路總長(zhǎng)度和輸送容量均居世界第一。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)將建成“強(qiáng)交強(qiáng)直”的特高壓混合電網(wǎng)和堅(jiān)強(qiáng)的送、受端電網(wǎng)，預(yù)計(jì)直流工程達(dá)50項(xiàng)，其中規(guī)劃建設(shè)30多個(gè)特高壓工程，包括5個(gè)±1000kV的直流工程。
1.4SVC在智能電網(wǎng)的應(yīng)用
SVC是一種比較典型的電力電子控制技術(shù)，在電網(wǎng)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，它具有許多作用，可以調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的電壓從而保證其穩(wěn)定,并通過(guò)控制無(wú)功潮流來(lái)增加系統(tǒng)輸送點(diǎn)的能力,提供無(wú)功功率給直流換流器,提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和靜態(tài)穩(wěn)定性,還可以加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)低頻振蕩的阻尼。SVC技術(shù)是提高我國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,解決電網(wǎng)輸配電存在的不足之處的一個(gè)非常重要的技術(shù),它具有優(yōu)化潮流和無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?可以有效改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性和輸電的能力、效率。
1.5在電力分配上的作用
電網(wǎng)應(yīng)該能滿足所有用戶的要求，特別是國(guó)家電網(wǎng)應(yīng)該不允許出現(xiàn)這樣的缺陷，電網(wǎng)所面臨的用戶多種多樣，包括了普通家庭，醫(yī)院，工廠，城市照明等，當(dāng)電力通過(guò)電網(wǎng)輸送到用戶的面前時(shí)，還需要電網(wǎng)根據(jù)不同客戶的要求輸出合適的頻率、幅值、相位，在面臨雷擊、短路、及自然災(zāi)害的情況下應(yīng)該任然能維持電網(wǎng)的平衡穩(wěn)定，積極滿足用戶的需求。如今。城市用電迅速增長(zhǎng)，原來(lái)的架空電網(wǎng)的供應(yīng)已經(jīng)不能滿足用戶的需求，在交流的長(zhǎng)距離出送中，需要添加電力電子設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)缺失進(jìn)行補(bǔ)充，增加電力電子設(shè)備環(huán)節(jié)對(duì)供電系統(tǒng)起著越來(lái)越重要的的作用。
2.小結(jié)
1.1電力電子對(duì)不同電路的控制
在電子電路當(dāng)中，往往是通過(guò)采用功率半導(dǎo)體器件來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)電能的控制和變換。由此可知電子電路針對(duì)的目標(biāo)是工業(yè)電能，最終的目的在于盡可能的減小電能的損耗。電力電子器件在實(shí)際的工作中降低電能損耗的主要方法是控制其開(kāi)關(guān)狀態(tài)。因此，也可將電子電路歸為一種功率較大的開(kāi)關(guān)電路，運(yùn)用其內(nèi)部信號(hào)的微弱變化實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的準(zhǔn)確調(diào)控。
1.2電力電子變換器
電力電子變換器的核心也是電力電子器件，電力電子變換器完成對(duì)電能控制的前提是搭建一個(gè)完善的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此過(guò)程實(shí)際上就是電力電子器件集成為單個(gè)電路的過(guò)程，在集成的過(guò)程中需要結(jié)合器件的特點(diǎn)進(jìn)行有規(guī)律的排列和分類，拓?fù)涞膬?yōu)化環(huán)節(jié)主要表現(xiàn)在電力電子變換器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求為不同元件選取更為準(zhǔn)確合理的位置，以此達(dá)成電能控制的高標(biāo)準(zhǔn)。
2電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
2.1高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用
對(duì)現(xiàn)階段的直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行研究后得知，在該系統(tǒng)當(dāng)中，輸電的過(guò)程中采取的是直流電，另外所有的環(huán)節(jié)均使用交流電。在輸電的過(guò)程中，交流電首先在經(jīng)過(guò)交流變壓器后到達(dá)整流器，整流器的作用是將交流電轉(zhuǎn)換為電壓較高的直流電，然后該直流電在經(jīng)過(guò)換流站以后達(dá)到逆變器，逆變器的作用是將該高電壓的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，最終將電能傳輸?shù)街付ǖ南到y(tǒng)當(dāng)中。因此可以說(shuō)高壓直流輸電技術(shù)是長(zhǎng)距離輸電最佳的技術(shù)選擇，即使該輸電系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題，也不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的影響。在智能電網(wǎng)中使用高壓直流輸電技術(shù)，不僅可以滿足智能電網(wǎng)對(duì)電能運(yùn)輸?shù)母咭?，還可有效的控制電能在運(yùn)輸中的損耗。
2.2柔流輸電技術(shù)的應(yīng)用
如今，多種多樣的新型能源和清潔能源得到了迅速的崛起，然而這離不開(kāi)柔流輸電技術(shù)的支持，這項(xiàng)技術(shù)也是這些新能源的重要組成。柔流輸電技術(shù)將電力電子技術(shù)、電能控制技術(shù)融為一體，不僅可實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)輸電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以靈活的擴(kuò)充交流輸電網(wǎng)絡(luò)，從而大幅度的提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的敏捷度，使電力傳輸?shù)木?xì)控制成為可能。對(duì)于我國(guó)智能電網(wǎng)而言，特高電壓是無(wú)法改變的特征和基礎(chǔ)，因此在引入新型能源以前，要對(duì)能源的隔離和接入環(huán)節(jié)進(jìn)行充分的考慮，在此過(guò)程中同樣離不開(kāi)柔流輸電技術(shù)的支持。由此可見(jiàn)柔流輸電技術(shù)的重要性，而且在應(yīng)用的過(guò)程中，還會(huì)根據(jù)實(shí)際的要求不斷的進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，從而提高電網(wǎng)電能運(yùn)輸?shù)男屎唾|(zhì)量。
2.3智能開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用
開(kāi)關(guān)的作用是斷開(kāi)或者是閉合電路，智能開(kāi)關(guān)實(shí)際上就是根據(jù)電流或者是電壓的具體情況對(duì)電路進(jìn)行控制。智能開(kāi)關(guān)是由外殼、電源以及多種子開(kāi)關(guān)組成，智能開(kāi)關(guān)的電源具有過(guò)電壓保護(hù)功能，子開(kāi)關(guān)在智能開(kāi)關(guān)內(nèi)呈結(jié)合式排列，而且具有較強(qiáng)的防漏電保護(hù)功能。因此智能開(kāi)關(guān)具有很高的安全性，可以為使用智能開(kāi)關(guān)的電器提供穩(wěn)定的用電環(huán)境。在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的影響下，智能開(kāi)關(guān)技術(shù)也隨之向信息化不斷邁進(jìn)。
2.4高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用
高壓變頻技術(shù)的主要作用就是節(jié)能，而且效果顯著，通過(guò)測(cè)試得知，通常情況下電網(wǎng)在使用高壓變頻技術(shù)以后節(jié)電率可以達(dá)到30%之高。但這種技術(shù)也存在相應(yīng)的缺陷，缺陷主要包括過(guò)高的改造成本、高次諧波的產(chǎn)量超標(biāo)，可能會(huì)造成不同程度的諧波污染。在智能電網(wǎng)中運(yùn)用高壓變頻技術(shù)，可以十分輕松的使節(jié)能減排達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而大幅度的提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
3結(jié)論
1.1保證設(shè)備安裝的穩(wěn)定性，維護(hù)電網(wǎng)的安全隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力電子技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是，在電力企業(yè)并沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用電力電子設(shè)備的安全性、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估體系。在智能電網(wǎng)中，安全使用電力電子技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)有著非常重要的影響。在當(dāng)前的電力事業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，還有許多電網(wǎng)的構(gòu)架結(jié)構(gòu)還存在問(wèn)題，部分地區(qū)的電能輸配還存在這嚴(yán)重的不足，這些問(wèn)題都是電力企業(yè)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。因此，電力企業(yè)要通過(guò)加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)構(gòu)架的建設(shè)，積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的交流輸送電設(shè)備。在我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的主要方向和目標(biāo)是建設(shè)智能電網(wǎng)，電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的結(jié)構(gòu)將會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜。而頻發(fā)的自然災(zāi)害以及地質(zhì)災(zāi)害等因素對(duì)電網(wǎng)的安全會(huì)帶來(lái)很大的影響。因此，電力企業(yè)在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，要積極采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，增加電網(wǎng)的構(gòu)架，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。
1.2滿足社會(huì)對(duì)電能的需求，改善電能輸出的質(zhì)量社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步對(duì)電能的質(zhì)量要求以及電能的需求量也越來(lái)越高。如果電力系統(tǒng)不能夠穩(wěn)定的輸出社會(huì)企業(yè)所需要的電能資源，保證輸出電能的質(zhì)量，這會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)很大的影響。而通過(guò)采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能夠有效改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，優(yōu)化電能資源的配置，提高電網(wǎng)輸電的效率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
1.3優(yōu)化資源配置，保護(hù)社會(huì)環(huán)境能源資源在我國(guó)社會(huì)發(fā)展和生存中，起著十分重要的作用。雖然能源總量非常多，但是我國(guó)人口眾多，對(duì)能源的消耗也特別大，隨著常規(guī)的化石能源不斷開(kāi)采和消耗，以及其帶來(lái)的環(huán)境污染、能源安全等問(wèn)題，以可再生的清潔能源已經(jīng)受到廣泛社會(huì)的廣泛的重視。電能也是屬于可再生的清潔能源，積極發(fā)展電力事業(yè)，通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，建設(shè)安全可靠的智能電網(wǎng)，可以保證電能資源的大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送，有效解決我國(guó)能源短缺的問(wèn)題，優(yōu)化能源資源的配置，保護(hù)社會(huì)環(huán)境。
2電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
2.1柔流輸電技術(shù)的應(yīng)用柔流輸電技術(shù)綜合里電力電子技術(shù)、現(xiàn)代微電子技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)清潔能源和新能源大規(guī)模并網(wǎng)的重要技術(shù)，可以快速靈活地控制交流輸電，提升電網(wǎng)輸送的能力。在我國(guó)智能電網(wǎng)中，特高壓輸電作為智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，所以智能電網(wǎng)的建設(shè)中，需要綜合考慮清潔能源和新能源的接入和隔離情況，而柔流輸電技術(shù)在這一方面能夠提供有效的技術(shù)幫助，因此也越來(lái)越受電力企業(yè)的關(guān)注和重視。通過(guò)將現(xiàn)代控制技術(shù)和柔流輸電技術(shù)進(jìn)行融合，智能電網(wǎng)可以聯(lián)系和調(diào)節(jié)各種電力參數(shù)，降低線損，為電力系統(tǒng)輸送電能的安全與穩(wěn)定提供了可靠的保障。
2.2智能開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用智能開(kāi)關(guān)技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)指定位置的電流與電壓執(zhí)行閉合或者切斷。在智能電網(wǎng)中，應(yīng)用智能開(kāi)關(guān)技術(shù)，能夠有效保護(hù)過(guò)流和漏電問(wèn)題，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)用智能開(kāi)關(guān)，還可以保證電器設(shè)備以及儀表儀器的不受嚴(yán)重?fù)p耗。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)關(guān)設(shè)備也在朝著高性能方向發(fā)展。智能開(kāi)關(guān)技術(shù)、微電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等，可以有效保證電力系統(tǒng)的安全性，對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。
2.3高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用在直流輸電系統(tǒng)中，只有輸電這一個(gè)環(huán)節(jié)是直流電，而在發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中，采用的仍然是交流電。交流電在輸電線路的終端變?yōu)楦邏褐绷麟?，然后送上直流輸電線路，直流點(diǎn)又通過(guò)輸電線路送到逆變器，將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。最后?jīng)過(guò)環(huán)流變壓器把電能輸送到交流系統(tǒng)中。高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，高壓直流輸電技術(shù)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的電能輸送。其次，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，高壓輸電技術(shù)對(duì)電網(wǎng)所帶來(lái)的影響十分小。因此，高壓直流輸電技術(shù)對(duì)于長(zhǎng)距離大功率的輸電特別適合。在智能電網(wǎng)中，通過(guò)應(yīng)用高壓直流輸電技術(shù)，可以有效滿足智能電網(wǎng)的長(zhǎng)距離和大功率的輸電要求，同時(shí)還有利于解決清潔能源的穩(wěn)定性。
2.4高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，通過(guò)利用高壓變頻技術(shù)，可以有效地節(jié)約電能資源。對(duì)于用電量特別大的企業(yè)，高壓變頻技術(shù)不僅可以有效的節(jié)約企業(yè)用電消耗，減少污染污的排放，還能夠通過(guò)節(jié)能減排，降低企業(yè)的成產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。高壓變頻技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，并結(jié)合其他先進(jìn)的電子電力技術(shù)，能夠有效促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
3結(jié)語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力需求量也越來(lái)越大，大電網(wǎng)的建設(shè)必然是今后電力事業(yè)發(fā)展的方向，這也就意味著電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，我國(guó)地理地域遼闊氣候復(fù)雜，因此電網(wǎng)所面臨的條件很復(fù)雜，這就需要利用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，采用先進(jìn)的電子裝置來(lái)調(diào)控電力系統(tǒng)，以增強(qiáng)電網(wǎng)的構(gòu)架，避免電網(wǎng)故障的擴(kuò)散，并增強(qiáng)電網(wǎng)的故障抵抗和故障恢復(fù)能力，這些問(wèn)題都是可以通過(guò)先進(jìn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用得到改善。社會(huì)的進(jìn)步對(duì)電能的需求量變大同時(shí)對(duì)電能的質(zhì)量要求也是越來(lái)越高，輸出電能質(zhì)量如果達(dá)不到要求會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響，帶來(lái)的損失也是不可估量的。先進(jìn)電力電子設(shè)備可以改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，大大的提高輸電效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。能源是整個(gè)人類社會(huì)存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)的根本驅(qū)動(dòng)力。隨著常規(guī)化石能源的不斷消耗以及生態(tài)平衡、環(huán)境污染等能源安全問(wèn)題的日益突出，以清潔無(wú)污染、循環(huán)可再生為特點(diǎn)的太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度重視。我國(guó)雖然是當(dāng)今世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，能源資源總量豐富，但是資源分布不均衡，開(kāi)發(fā)利用難度較大，且人均擁有量較低。當(dāng)前正值經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、能源高消耗時(shí)期，以常規(guī)化石能源為主要能源造成的環(huán)境污染問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之間的矛盾較為突出。為了從根本上解決我國(guó)的能源問(wèn)題，滿足經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)和社會(huì)和諧發(fā)展的需要，必須保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)行能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。一方面要大力提高能源利用效率，另一方面則是加快風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)度。這些新能源的發(fā)對(duì)電力電子器件的要求更高。
2先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
柔流輸電包括SVC和STATCOM，通過(guò)SVC進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾妷狠敵鲋C波大、基波損耗高、占地面積較大，因此，用STATCOM進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償成為電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕椒āｌo止同步補(bǔ)償器（StaticSynchronousCompensator，STATCOM）是柔流輸電系統(tǒng)的核心裝置和技術(shù)之一。1976年，美國(guó)人L.Gyugyi第一次提出了它的概念，即利用半導(dǎo)體變流器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)睦碚?。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。與傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置相比，STATCOM裝置能夠連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功，輸出諧波小，器件損耗低，運(yùn)行范圍寬，調(diào)節(jié)速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；其輸出電流在電網(wǎng)電壓低時(shí)不受影響，具有較硬的低壓無(wú)功功率特性；而且接入系統(tǒng)后不會(huì)改變系統(tǒng)阻抗特性引起振蕩。近年來(lái)，世界上有很多學(xué)者都從事STATCOM裝置的研究工作，無(wú)論是裝置容量還是產(chǎn)品性能都有了很大的提高。新型電力電子器件（如：IGBT、GTO、IGCT等）、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)被應(yīng)用到STATCOM裝置中，以提高裝置容量和電壓等級(jí)，并通過(guò)現(xiàn)代控制技術(shù)，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，改善裝置輸出諧波。
許多先進(jìn)的控制方法，例如遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制、模糊控制、比例積分(PI)控制、微分代數(shù)控制、魯棒性自適應(yīng)控制等被應(yīng)用到STAT－COM裝置非線性特性的研究中。在世界上針對(duì)STATCOM裝置的研究工作中，STATCOM裝置的仿真建模及其控制方法研究始終是重點(diǎn)。世界各國(guó)對(duì)STATCOM的研究，STATCOM技術(shù)和應(yīng)用情況都取得了突破性的進(jìn)展?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先進(jìn)控制方法的加入更提高了STATCOM工作的穩(wěn)定性，使之在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。關(guān)于STATCOM的研究有很多問(wèn)題，但是最重要的還是它的建模和控制問(wèn)題，這將直接影響著STATCOM的整體性能。國(guó)際上關(guān)于STATCOM的研究由來(lái)已久，日本是最先運(yùn)用STATCOM裝置的國(guó)家，緊接著美國(guó)也在STATCOM的研究上取得成功，并和日本聯(lián)合研制了世界上第一臺(tái)采用GTO進(jìn)行逆變的STATCOM，在1991年投入運(yùn)行取得很好的效果。之后的德國(guó)在1997年也研制出大型的STATCOM裝置并在丹麥的風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)行。我國(guó)雖然起步晚，但是發(fā)展速度極快，清華大學(xué)在1999年研制出20Mvar的STATCOM裝置，在2011年我國(guó)南方電網(wǎng)研究出世界上最大容量的STATCOM裝置，并在東莞投入運(yùn)行取得良好的效果。從此我國(guó)成為能夠研制出大容量STATCOM裝置的國(guó)家之一，但是仍有許多不足之處有待改進(jìn)。
3結(jié)束語(yǔ)
