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關(guān)鍵詞：淺談 現(xiàn)代 電力電子技術(shù)
中圖分類號：TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0229-01
現(xiàn)如今的高新技術(shù)有很多都是和電網(wǎng)的相位、電壓、電流和頻率等基本參數(shù)的轉(zhuǎn)換與控制相關(guān)?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)能實現(xiàn)對這些參數(shù)的高效處理與精確控翻，對大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實現(xiàn)，這樣可以支持多項高新技術(shù)的發(fā)展。
1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的內(nèi)涵
現(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是處理的對象時功率，主要是來實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)的用電。電力電子技術(shù)主要通過電力半導(dǎo)體器件和自動控制技術(shù)、計算機(jī)和電磁技術(shù)的三者綜合運(yùn)用來實現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質(zhì)量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用，可以讓當(dāng)代的電力電子技術(shù)得到很充分的運(yùn)用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半導(dǎo)體復(fù)合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點。這類的特點也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)不能夠適應(yīng)現(xiàn)如今的社會發(fā)展，電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的高速發(fā)展的時代。具有功能驅(qū)動、節(jié)能明顯和先進(jìn)等特點的IGBT，MOSFET等新型電力電子器件，所以可以在新型家電、感應(yīng)加熱、通信、計算機(jī)電源和電動交通工具等領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景。
2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的歷史沿革
電子技術(shù)和微電子技術(shù)在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結(jié)合，也就產(chǎn)生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件?？申P(guān)斷晶體管（GTO）電力晶體管（GTR）以及此類晶體管的模塊也得到了實用化。從此滯后，各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現(xiàn)，例如（功率MOSFET）絕緣門板晶體管（IGT或IGBT）、靜電感應(yīng)晶體管（SIT）、靜電感應(yīng)晶閘管（srrH）、MOS晶闡管（MCT），MOS晶體管（MGT）。這也意味著一個具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時代的誕生，傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)即將被淘汰。代電力電子技術(shù)大跨步進(jìn)入高速發(fā)展的新時代。新一代電力電子器件的特點主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出現(xiàn)促進(jìn)了控制系統(tǒng)和變流電路的技術(shù)不斷發(fā)展和成熟?，F(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調(diào)制雙零諧振電路組成。因此從今天的時代進(jìn)入變頻器，極大地豐富了電力電子技術(shù)的功能，不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域的時代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術(shù)。
3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展
電力電子技術(shù)的發(fā)展自從20世紀(jì)90年代以來主要具有兩個方面的特點：電子技術(shù)與微電子技術(shù)的不斷完善結(jié)合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術(shù)器件參數(shù)的不斷完善和提高。電力電子器件的發(fā)展特點使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發(fā)展，也預(yù)示著一個電力電子技術(shù)來到全新的時代。電力電子技術(shù)是多技術(shù)和多學(xué)科的相互滲透和創(chuàng)新結(jié)合的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域中對具有很強(qiáng)的滲透性。80年代后期，主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現(xiàn)代化電力電子技術(shù)為代表。在此時代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調(diào)速系統(tǒng)等領(lǐng)域運(yùn)用的比較頻繁。這個時代的發(fā)展預(yù)示著電力電子技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在這個時代的電子電力系統(tǒng)當(dāng)中，大型機(jī)組工作狀態(tài)的改變和運(yùn)轉(zhuǎn)變流裝置起著非常重要的作用?，F(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運(yùn)行的成熟控制和測試等安全保護(hù)提供一些技術(shù)手段。超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機(jī)車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常普及。日本在火車在高速運(yùn)行時有PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)的技術(shù)是世界第一。先進(jìn)的國家都非常的關(guān)注超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)的研究，其能夠讓火車高達(dá)500公里每小時。這樣能夠解除交通壓力和提高運(yùn)輸能力，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用?，F(xiàn)如今的電力電子技術(shù)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的主要是被控強(qiáng)電、弱電和接口橋梁。此技術(shù)的發(fā)展能夠提高生產(chǎn)效率、降低消耗和節(jié)能。
4 結(jié)語
電力電子技術(shù)能能夠讓國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到非?？焖俚陌l(fā)展，其與國家發(fā)展的方針和政策的配合下能夠在21世紀(jì)顯得尤為重要。因此，電力技術(shù)成為了21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，成為高科技產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵所在，能夠推動我國的工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)
[1]劉莉宏.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[期刊論文]《北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報》，2006年3期.
[2]趙玉冰.淺談現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[期刊論文]《科技咨詢導(dǎo)報》，2007年3期.
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.電力電子技術(shù)的應(yīng)用
2.1一般工業(yè)
工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)。直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)相媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機(jī)，小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機(jī)為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2.2交通運(yùn)輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運(yùn)輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。
2.3電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。
2.4家用電器
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
1、整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
2、逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
3、變頻器時代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
1、一般工業(yè)
工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)。直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)相媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機(jī)，小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機(jī)為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2、交通運(yùn)輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運(yùn)輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。3、電力系統(tǒng)
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。可以毫不夸張地說，如果離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補(bǔ)償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補(bǔ)償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補(bǔ)償?shù)男阅堋Ｔ谂潆娋W(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。
在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
4、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。
5、家用電器
照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子。電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外，有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
6、其他
一、電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
1、整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
2、逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
3、變頻器時代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
1、一般工業(yè)
工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)。直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)相媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機(jī)，小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機(jī)為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2、交通運(yùn)輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運(yùn)輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。3、電力系統(tǒng)
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢院敛豢鋸埖卣f，如果離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補(bǔ)償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補(bǔ)償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。
在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
4、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。
5、家用電器
照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子。電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外，有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
6、其他
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 開關(guān)電源 不間斷電源
一、電力電子技術(shù)的發(fā)展
1957年美國通用電氣公司研制出了第一個晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。而1958年以集成電路的誕生為標(biāo)志的微電子技術(shù)帶動了一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著第一次電子技術(shù)革命的開始?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子器件按照能被控制電路信號所控制的程度分為不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指電力二極管、該二極管雖不可控，可因為結(jié)構(gòu)簡單，使用方便成本低，仍被廣泛應(yīng)用。半控型器件主要指晶閘管，由它所組成的電路靈活成熟、開關(guān)損耗小、開關(guān)時間短，在電源、通用逆變器、電機(jī)控制等電路中應(yīng)用廣泛。但驅(qū)動電流大、耐浪涌電流能力差、容易受二次擊穿。以電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展為背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來了，主要有電力晶體管（GTR）、電力場效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。其特點是集高頻、高壓和大電流于一身，是大型的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，全控型器件的誕生表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
（一）電力系統(tǒng)及節(jié)能方面
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用著非常廣泛和重要，在發(fā)電通過改變設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的；而電子技術(shù)在高壓輸電領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，被稱為“硅片引起的第”；在配電領(lǐng)域，則通過電力電子裝置來防止電網(wǎng)瞬間停電、瞬間電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，加強(qiáng)供電可靠性，改善供電質(zhì)量。同時還通過減少無功損耗，提高功率指數(shù)，來達(dá)到節(jié)能的目的。在發(fā)達(dá)國家有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上的電力電子變流裝置進(jìn)行處理。通過這種處理可以節(jié)約能源和提高用電設(shè)備的性能。直流輸電在長距離、大容量輸電中有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都使用晶閘管變流裝置。
（二）交通運(yùn)輸
電子技術(shù)在鐵路運(yùn)輸、船舶、航天、電動汽車等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，稱為新興產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要技術(shù)。新型環(huán)保綠色電動汽車與混合動力電動汽車都正在積極的發(fā)展中。汽車是靠汽油引擎的運(yùn)行發(fā)展起來的一種機(jī)械，它排出大量的二氧化碳與其他廢氣，嚴(yán)重污染了環(huán)境。而綠色電動汽車的電機(jī)用蓄電池為能源，靠電力電子裝置來進(jìn)行電力變換與驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也是離不開電力電子技術(shù)的。顯然，未來電動汽車大有可能取代燃油汽車。。而在電氣機(jī)車中的直流機(jī)車就是采用整流裝置來供電的，而交流機(jī)車則采用變頻裝置來供電，都離不開電子技術(shù)的應(yīng)用，直流折波器和鐵道車輛、磁懸浮列車中的電力電子技術(shù)更是關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實例。船舶、飛機(jī)也需要各種不同要求的電源，所以航海、航空都離不開電力電子技術(shù)。
（三）開關(guān)電源
首先高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)在帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會的同時，也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。高頻開關(guān)電源（也稱為開關(guān)型整流器SMR）通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年，開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大，單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，關(guān)鍵技術(shù)是高頻化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的特點，其應(yīng)用日益廣泛。現(xiàn)在開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
（四）不間斷電源（UPS）
電子技術(shù)帶給計算機(jī)領(lǐng)域的還有不間斷電源技術(shù)。所謂不間斷電源（UPS）是指計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量，另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速，已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
三、總結(jié)
90年代以后，電子技術(shù)朝著大功率化、模塊化、變頻化和智能化發(fā)展。電化學(xué)專業(yè)、鐵道電氣車、鋼鐵工業(yè)、電力工業(yè)的迅速發(fā)展給電力電子器件提供了用武之地。通過電子技術(shù)和微電子技術(shù)的結(jié)合，促成了功率集成電路的誕生，最終促使了大量新結(jié)構(gòu)、新材料器件等電子器件的誕生和發(fā)展，給工業(yè)、航天等帶來了極大的幫助和便利，對節(jié)約能源、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。總而言之，電力電子因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；發(fā)展趨勢；應(yīng)用
0 前言
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)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(shù)屬于變頻器時代，同時又與微電子技術(shù)有效地進(jìn)行了結(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也變得越來越重要。
1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢
在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達(dá)到了一個較高的水平。現(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對電源技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。
1.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變
電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)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(guān)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(shù)必然會加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化?？煽刂脐P(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)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(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)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(guān)斷電器時還會產(chǎn)生一些危險，自關(guān)斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補(bǔ)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(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。
1.4 現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變
現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)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(hù)帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會將嚴(yán)重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀(jì)末期，各種有源濾波器和補(bǔ)償器的面世，實現(xiàn)了對功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點，其在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)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(shù)在開關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進(jìn)展，交流電直接由整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡@部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達(dá)負(fù)載，而另一部分則直接對蓄電池組進(jìn)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(fù)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(jī)電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機(jī)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(yīng)用前景，逆變式焊機(jī)電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機(jī)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(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進(jìn)而預(yù)先對系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機(jī)、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因為這類設(shè)備電壓比較高，甚至達(dá)到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)用
在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)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(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機(jī)組已經(jīng)結(jié)合了機(jī)械制造、空氣動力學(xué)、計算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對于電能的轉(zhuǎn)換、機(jī)組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。
2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用
現(xiàn)代工作的開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(fèi)現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠?qū)Ξ?dāng)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(shù)的性能優(yōu)勢，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效地將電能轉(zhuǎn)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(qiáng)度，實現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動生產(chǎn)力的提高，以便于推動傳統(tǒng)行業(yè)的改造進(jìn)程。
2.5 在家用電器方面的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，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(jìn)行工作，而不需要人們親自動手。
3 應(yīng)用展望
在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)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(shè)備和設(shè)計專用的電機(jī)來有效地提高電機(jī)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(zhuǎn)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(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計者從控制技術(shù)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(jìn)行有效解決，更好地推動電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。
4 結(jié)語
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。
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作者簡介：益聰（1994―），男，陜西西安人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。
關(guān)鍵詞：電子；技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展
中圖分類號：F062.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 17-0000-01
Modern Power Electronics Technology Application and Prospects Analysis
Liu Jianjun
(Information Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)
Abstract:Modern power electronics technology is a high-tech knowledge-based knowledge-intensive technology,power electronics and microelectronics technology with technology has become mainstream.Therefore,its production and life will be like as microelectronics technology plays a transformative role.It will revolutionize the power supply and power system changes.
Keywords:Electronic;Technology;Applications;Development
一、現(xiàn)代電力電子技術(shù)
將實現(xiàn)高品質(zhì)與高效率用電作為目標(biāo)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)，采用電力半導(dǎo)體器件、電磁技術(shù)、計算機(jī)（微處理技術(shù)）、綜合自動控制技術(shù)等進(jìn)行功率處理，達(dá)成電能的傳輸、獲取、變化與利用。采用電力電子半導(dǎo)體器件、電磁技術(shù)、計算機(jī)（微處理技術(shù)）、綜合自動控制技術(shù)等多學(xué)科交叉技術(shù)的現(xiàn)代電源技術(shù)，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用，在保證高可靠性、高效、高質(zhì)量的電源的供應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。以功率IGBT與MOSFET為代表的、集大電流、高壓與高頻于一體的功率報道提復(fù)合器件，將傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)引入了現(xiàn)代電力電子技術(shù)時代中。因為MOSFET、IGBT等新型的電力電子器件具有顯著的節(jié)能和功能驅(qū)動作用，具有先進(jìn)的性能，所以新型的電力電子器件在綠色電源、電動交通工具、新型家電、感應(yīng)加熱、變頻調(diào)速以及通信與計算機(jī)電源等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用前景。
二、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用
（一）高頻開關(guān)整流器。具有效率高、重量輕、體積小等特點的高頻開關(guān)整流器從各種儀器儀表、計算機(jī)、電視機(jī)等小功率的應(yīng)用上推廣到電力工程直流電源系統(tǒng)、通信基礎(chǔ)電源、CT機(jī)、X光機(jī)和照明等特種電源領(lǐng)域。高頻開關(guān)電源又可以稱之為開關(guān)型整流器，其通過IGBT或MOSFET的高頻工作，一般將開關(guān)頻率控制子50~200KHZ的范圍之內(nèi)，進(jìn)而實現(xiàn)小型化和高效率等目標(biāo)。目前，高頻開關(guān)整流器的功率容量一直都在增加，單模塊容量從幾十瓦、上百瓦快速提升到15KW。德國BENNING公司出產(chǎn)的Tebechop15000系列的整流模塊的質(zhì)量只有39KG，然而容量卻已經(jīng)到達(dá)了15KW（48V/225A）。TYCO公司出產(chǎn)的GALAXY系列的整流模塊的質(zhì)量只有30KG，容量卻達(dá)到了12KV（48V/200A）。
（二）直流-直流（DC/DC）變換器。直流-直流變換器能夠?qū)⒐潭ǖ闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成可變的直流電壓，廣泛地應(yīng)用與電動車、無軌電車、地鐵列車的無級變速與控制領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)具有快速響應(yīng)、加速平穩(wěn)等性能的控制，并同時達(dá)到節(jié)約電能的目的。用直流斬波器取代變阻器能夠節(jié)約20%~30%的電能。直流斬波器不但可以進(jìn)行調(diào)壓，還能夠顯著地消除電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲。在通信電源領(lǐng)域的二次電源直流-直流模塊已經(jīng)商品化，采用高頻PWM技術(shù)等模塊具有5~20W/in3的功率密度，500KHZ左右的開關(guān)頻率。
（三）不間斷電源（UPS）。不間斷電源普遍采用了功率IGBT、MOSFET等電力電子器件和脈寬調(diào)制技術(shù)，能夠有效地降低電源的噪聲，顯著地提高可靠性與效率。DSP技術(shù)和微處理技術(shù)的實現(xiàn)了遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)以及不間斷電源的智能化管理。近年來，不間斷電源的最大容量已經(jīng)高達(dá)800KVA，而且能夠利用多機(jī)并聯(lián)的方式，獲得超大容量的不間斷電源系統(tǒng)。
（四）大功率開關(guān)型高壓直流電源。大功率開關(guān)型高壓直流電源的電流能夠達(dá)到0.5A以上，電壓能夠達(dá)到50KV~159KV，電流能夠達(dá)到100KV。大功率開關(guān)型高壓直流電源在醫(yī)用CT機(jī)、醫(yī)用X光機(jī)、水質(zhì)改良和靜電除塵等大型設(shè)備上有著廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)研制了靜電除塵高壓直流電源，將市電轉(zhuǎn)化成直流，將直流電壓逆變成高頻電壓，通過高頻變壓器進(jìn)行升壓，接著整流成直流高壓。通常，在電阻負(fù)載的情況下，輸出直流電流可達(dá)15mA，直流電壓能夠達(dá)到55KV，工作頻率是25.6KHZ。
（五）高壓直流輸電系統(tǒng)。適合于大容量輸電、遠(yuǎn)距離輸電、跨海輸電、大區(qū)交流電網(wǎng)互聯(lián)的直流輸電方式是除了交流輸電方式外的另一種有效的輸電方式。直流輸電需要安裝換流橋閥和換交流變壓器等主要的換流設(shè)備，需要在受電端和送電端建設(shè)換流站，以解決交流電和直流電之間的轉(zhuǎn)換問題。在送電端換流站安裝使用電力電子裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，使用直流輸電線路將直流電輸送到受電端換流站。安裝使用電力電子裝置在受電端換流站將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟?/p>
（六）電力有源濾波器。電力有源濾波器能夠?qū)Ψ蹬c頻率變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娮友b置，其基本原理為在補(bǔ)償對象中進(jìn)行諧波電流檢測，再由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個和諧波電流極性相反、電流大小相等的補(bǔ)償電流，使電網(wǎng)電流只含有基波分量。電力有源濾波器在補(bǔ)償時不受電網(wǎng)阻抗的干擾，已經(jīng)左鍵在國內(nèi)推廣使用。
（七）靜止無功功率補(bǔ)償裝置（SVC）。目前，國內(nèi)最有效的無功補(bǔ)償裝置是靜止無功補(bǔ)償裝置。靜止無功補(bǔ)償裝置一般使用晶閘管控制電抗器加固定電容器的方式，能夠進(jìn)行補(bǔ)償裝置無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。目前，靜止無功補(bǔ)償裝置主要運(yùn)用與軋機(jī)、電弧爐等設(shè)備的無功補(bǔ)償當(dāng)中，容量能夠到達(dá)±50VA，能夠直接用于10KV、35KV等級的電壓母線。
三、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展
近年來，電力電子技術(shù)的發(fā)展具有以下特點：不斷地提高原有的各種類型的電力電子器件的額定參數(shù)；電力電子技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合用用微電子技術(shù)，電力電子器件不斷地朝著智能化、大容量的方向迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)從全控型器件、半控型器件時代邁入了智能型器件時代。與多種學(xué)科相互滲透的電力電子技術(shù)創(chuàng)新不斷滲透到多種相關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域。電力電子技術(shù)和國家基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的關(guān)系也越來越密切，電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新是可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。加強(qiáng)現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用力度，是推動我國工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，形成高科技產(chǎn)業(yè)鏈的必由之路。
參考文獻(xiàn)：
