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電力電子技術(shù)誕生近半個(gè)世紀(jì)以來，使電氣工程、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，同時(shí)也給人們的生活帶來了巨大的影響。目前，電力電子技術(shù)仍以迅猛的速度發(fā)展著，新的電力電子器件層出不窮，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。不論在全世界還是在我國(guó)，電力電子慢慢的被人所熟知，下面我們就電力電子電路和其應(yīng)用、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。
1.電力電子電路
1.1 電子電路的概念
電子電路時(shí)利用電力電子器件對(duì)工業(yè)電能進(jìn)行變換和控制的大功率電子電路。因?yàn)殡娐分袩o旋轉(zhuǎn)元、部件，故又稱靜止式變流電路，以區(qū)別于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式變流電路（由電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成的變流電路）。電力電子電路始見于20世紀(jì)30年代，包括由氣體閘流管和汞弧整流管組成的低頻變流電路和由高頻電子管組成的變流電路。它們構(gòu)成了第一代電力電子電路。60年代由晶閘管組成了第二代電路，泛稱半導(dǎo)體電力電子電路（又稱半導(dǎo)體變流電路）。80年代，由于可關(guān)斷晶閘管（GTO）和雙極型功率晶體管（GTR）等新型器件的實(shí)用化，又逐漸在不同領(lǐng)域中取代了普通晶閘管并形成第三代電路。由于它們具有控制極關(guān)斷和工作頻帶較寬的優(yōu)點(diǎn)，使電力電子電路具有更佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能，獲得了更為廣泛的應(yīng)用。
1.2 電力電子電路的特征
電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)通時(shí)（通態(tài)）阻抗很小，接近于短路，電壓降接近于零，而電流由外電路決定阻斷時(shí)（斷態(tài)）阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，而管子兩端電壓由外電路決定電力電子器件的動(dòng)態(tài)特性（也就是開關(guān)特性）和參數(shù)，也是電力電子器件特性很重要的方面，有些時(shí)候甚至上升為第一位的重要問題。作電路分析時(shí)，為簡(jiǎn)單起見往往用理想開關(guān)來代替
1.3 典型電力電子電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電力電子電路的系統(tǒng)包括以下三種：
（1）電力電子器件：如功率二極管、晶閘管、功率MOSFET、IGBT、MCT等，分為不控型、半控型、全控型三種類型。
（2）電力電子電路：包括整流（AC/DC變換）、逆變（DC/AC變換）、直流變換（DC/DC變換）、交流變換（AC/AC變換）四大基本類型的變換電路。
（3）電力電子電路的輔助電路：包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、緩沖電路、保護(hù)電路等幾大類電路。
1.4 電力電子電路的分類
按實(shí)現(xiàn)電能變換時(shí)電路功能分類，可分為4種。
①整流電路（AC/DC變換電路）：具有整流功能的電路。凡將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的過程泛稱為整流。
②逆變電路（DC/AC變換電路）：具有逆變功能的電路。凡將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的過程稱為逆變。
③交流變換電路（AC/AC變換電路）：能將交流電能的大小和頻率加以改變的電路。前者稱交流調(diào)壓電路；后者稱變頻電路。
④直流變換電路（DC/DC變換電路）：能將直流電能的大小和方向加以改變的電路。由于采用斬波控制方式，故又稱直流斬波電路。
2.電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
2.1 在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即用戶電力（Custom Power）技術(shù)或稱DFACTS技術(shù)，是在FACTS各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)?？梢詫FACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場(chǎng)介入相對(duì)容易，開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對(duì)較低，隨著電力電子器件價(jià)格的不斷降低，可以預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。
2.2 在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無功平衡，否則，將會(huì)使系統(tǒng)電壓降低，設(shè)備破壞，功率因數(shù)下降，嚴(yán)懲時(shí)會(huì)引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無功容量不足時(shí)，應(yīng)增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)。
2.3 優(yōu)化電能的使用
通過電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%。
3.電力電子技術(shù)目前在我國(guó)存在的主要問題
雖然我國(guó)電力電子的開發(fā)研究已有50年歷史，過去已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是與超大規(guī)模集成電路的發(fā)展一樣，該領(lǐng)域科技發(fā)展速度太快，加之我國(guó)財(cái)力和原有基礎(chǔ)薄弱等因素的限制，特別是當(dāng)前面臨國(guó)外高科技沖擊等原因，我國(guó)電力電子有種被“邊緣化”的趨勢(shì)：即各行各業(yè)都迫切需要它，但是，各應(yīng)用領(lǐng)域均沒將其作為研究重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)解決不了的就依靠進(jìn)口！
當(dāng)前存在的主要問題是：目前我國(guó)生產(chǎn)的大多數(shù)電力電子產(chǎn)品和裝置還主要基于晶閘管；雖然也能制造一些高技術(shù)的電力電子產(chǎn)品和裝置，但是它們均是采用國(guó)外生產(chǎn)的電力電子器件和組件多以組裝集成的方式制造的；特別是先進(jìn)的全控型電力電子器件則全部依賴進(jìn)口，而許多關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)、軟、硬件和關(guān)鍵設(shè)備，國(guó)外均是對(duì)我國(guó)進(jìn)行控制和封鎖的。特別是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平的差距更大，迅速改變這一現(xiàn)狀是我們面臨的挑戰(zhàn)和義不容辭的任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
2我國(guó)電力電子在發(fā)展過程中遇到的問題
目前，我國(guó)在研究電力電子技術(shù)方面還存在著諸多的問題，這些問題都嚴(yán)重的制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。主要問題有：現(xiàn)今我國(guó)電力電子產(chǎn)品大多是采用的晶閘管，雖然利用晶閘管可以創(chuàng)造出一部分科技含量較高的產(chǎn)品和設(shè)備，但是這些產(chǎn)品和設(shè)備多使用的是國(guó)外的生產(chǎn)設(shè)備以及多組分組集成制造法，特別是很多先進(jìn)的全控型電力電子器件，幾乎全都需要從國(guó)外進(jìn)口，才能滿足國(guó)內(nèi)的技術(shù)要求，尤其是很多關(guān)系著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)安全的關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)、設(shè)備、軟件等。另外，我國(guó)電力電子技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距甚大，這在一定程度上影響著我國(guó)與國(guó)外經(jīng)濟(jì)的合作。在過去的幾十年中，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各部門都先后從歐美發(fā)達(dá)國(guó)家中引進(jìn)了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，并且開始重視國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。就目前的發(fā)展情況而言，雖然表面上顯示出我國(guó)在很多技術(shù)方面可以滿足國(guó)內(nèi)的要求，但實(shí)際上在很多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)的電力電子技術(shù)依然需要進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平依然相對(duì)較低。國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在電力電子技術(shù)方面的主要區(qū)別在于電力電子技術(shù)的發(fā)展依然存在著技術(shù)含量低、產(chǎn)品可靠性差、數(shù)字控制水平滿足不了社會(huì)的要求、系統(tǒng)控制軟件的水平低、應(yīng)用程序的控制技術(shù)差、重大項(xiàng)目領(lǐng)域缺乏經(jīng)驗(yàn)等問題。這就使得我國(guó)必須要依賴從國(guó)外進(jìn)口高性能、高功率的電力電子轉(zhuǎn)換器設(shè)備才能滿足國(guó)內(nèi)的使用。
3提高我國(guó)電力傳動(dòng)系統(tǒng)性能的主要方法
現(xiàn)今，我國(guó)電力傳動(dòng)系統(tǒng)研究工作主要圍繞著交流傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行。伴隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置的性能越來越完善以及調(diào)速理論的重大突破，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸漸從直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)組調(diào)速、晶閘管可控整流器、直流調(diào)壓調(diào)速向交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速轉(zhuǎn)變。之所以交流傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的這么迅速，其原因與我國(guó)在功率半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)、以大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字化控制技術(shù)、電力變換技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)方面的突破有關(guān)。要提高交流傳動(dòng)系統(tǒng)的整體性能，可從以下三個(gè)方面開展研究工作：（1）PWM技術(shù)的應(yīng)用隨著電壓型PWM逆變器在高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，我國(guó)對(duì)PWM技術(shù)的研究更為深入。PWM功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)控制主要采用是高頻技術(shù)，一般來說，PWM技術(shù)可分為三類進(jìn)行研究，即隨機(jī)PWM、正弦PWM以及優(yōu)化PWM。正弦PWM的開關(guān)頻率對(duì)于提升電力電子器件的功率有著非常突出的作用，這使得該技術(shù)在中小功率交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛。不過，這種技術(shù)不適用于容量過大的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備，因?yàn)楦唛_關(guān)頻率將會(huì)引起極大的開關(guān)損失。（2）直接轉(zhuǎn)矩、矢量控制技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于交流電機(jī)的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，其具有強(qiáng)耦合、多變量、非線性等特點(diǎn)，這就使得其控制工作變得十分的動(dòng)態(tài)化，不過我國(guó)目前在這方面的研究還是較為成功的。在上世紀(jì)七八十年代，我國(guó)就提出了交流電機(jī)的動(dòng)態(tài)控制理論，該理論要求不僅要對(duì)各個(gè)變量的振幅進(jìn)行全面的控制，同時(shí)還要對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行控制。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)以及矢量控制技術(shù)是我國(guó)在交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制中的主要技術(shù)，此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等智能控制技術(shù)也在我國(guó)逐漸發(fā)展起來，對(duì)提高交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精確度有著極其重要的作用。（3）微電子技術(shù)的應(yīng)用微電子技術(shù)對(duì)于提高我國(guó)數(shù)字控制處理芯片的運(yùn)算能力以及可靠性有著極大的作用。當(dāng)前，適合用在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的微處理器有ApplicationSpecificIntegratedCircuit—ASIC、DigitalSignalProcessor—DSP、單片機(jī)等。其中，高性能計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要采用的是多總線結(jié)構(gòu)、多處理器結(jié)構(gòu)以及流水線結(jié)構(gòu)等。
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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。
1.1整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)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(shí)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.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,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(shí)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。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)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(shí)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(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
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。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對(duì)分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來設(shè)計(jì)和工作的。在
六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在
八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
就目前來看，電力企業(yè)在不斷發(fā)展，也開始進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)融合，電子裝備作為電力技術(shù)與通信技術(shù)的重要裝備，需要進(jìn)行有效研究，通過分析其結(jié)合措施，研究其發(fā)展趨勢(shì)，這也是配電網(wǎng)工作中的重要研究方向，如何使電力電子裝備更好的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通過其網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的運(yùn)用，在結(jié)合先進(jìn)的電子裝備，不斷提高電力電子裝置的使用用途。進(jìn)而推動(dòng)配電網(wǎng)工作的順利進(jìn)行。下面具體分析。
1電力電子裝備技術(shù)
電力電子裝備技術(shù)是通過技術(shù)手段進(jìn)行的，是在電力電子裝備有效發(fā)揮效率的重要途徑，結(jié)合電子裝備改變與完善配電網(wǎng)技術(shù)，在運(yùn)行過程中，我們要進(jìn)行以下幾方面了解：
1.1變換器。變換器就是一種處理器，在配電網(wǎng)中作為有效的處理設(shè)備，是電力電能功率的調(diào)節(jié)裝置，通過提高頻率與幅度進(jìn)行有效配電工作。如今，人們用電需求加大，對(duì)于該設(shè)備來說也需要進(jìn)行有效升級(jí)，進(jìn)而保證配電網(wǎng)順利進(jìn)行配電，在長(zhǎng)期發(fā)展過程，變換器也在不斷升級(jí)與改進(jìn)，運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步認(rèn)可，即使面對(duì)大功率系統(tǒng)也可以進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，在運(yùn)行過程通過有效的轉(zhuǎn)換與并聯(lián)，這樣也對(duì)提高變換器的性能與處理配電數(shù)據(jù)有很大助力，在綜合處理過程也達(dá)到了與配電網(wǎng)相互結(jié)合的目的，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性，也便于配電網(wǎng)各項(xiàng)工作的進(jìn)行。
1.2半導(dǎo)體開關(guān)。作為電力電子裝備技術(shù)中的核心配件，半導(dǎo)體開關(guān)十分重要，這也是整個(gè)配電網(wǎng)工作中的重要技術(shù)系統(tǒng)，在配電網(wǎng)中該器件的性能會(huì)影響到實(shí)際的配電效果，是電力電子裝置技術(shù)實(shí)施效果的重要展現(xiàn)。在半導(dǎo)體開關(guān)選擇上，該原件必須要重視材料與工藝，這樣才能提高配電工作效率。首先在材料方面，運(yùn)行過程是有溫度限制的，隨著技術(shù)發(fā)展，新型的科技材料也運(yùn)用與電力電子器件中，半導(dǎo)體開關(guān)作為重要原件也必須采用最新的材料技術(shù)，例如SiC，這類材料的使用功率穩(wěn)定，而且符合大功率使用范圍。在壓力大的半導(dǎo)體開關(guān)中也比較適用。其提升器件熱傳導(dǎo)效率更是明顯，與其他材料比較優(yōu)勢(shì)明顯。還有我們了解的GaN，這也是一種新型材料，對(duì)于頻率高的半導(dǎo)體開關(guān)器件來說有很好的遷移率，在性能方面可以提升1MHz。從這些方面看在材料選擇上必須給予明確與重視。其次是工藝方面，在配電網(wǎng)中使用的半導(dǎo)體器件制作過程也是十分關(guān)機(jī)的，不容忽視，隨著技術(shù)的提高，其工藝也進(jìn)一步完善，提高了開關(guān)速度的同時(shí)，也在功率消耗等方面有了進(jìn)一步提高，同時(shí)我們更要注重在絕緣與磁性元件等方面的工藝運(yùn)用，在大小控制上也要有所提高，總之，只有通過有效的新技術(shù)降低生產(chǎn)能效，才能進(jìn)一步提高配電網(wǎng)工作效率。
1.3電力電子系統(tǒng)。在一些規(guī)模相對(duì)較大、或比較特殊的電力電子裝備中，其所運(yùn)用的變換器不止一個(gè)，且其中還需要一些電路對(duì)裝備的工作進(jìn)行輔助，在這種情況下，電力電子系統(tǒng)也就形成了。在系統(tǒng)中，可以通過并聯(lián)、串聯(lián)以及級(jí)聯(lián)的方式，對(duì)變換器進(jìn)行連接，從而確保變換器能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行妥善處理。由于電力電子系統(tǒng)中的變換器較多，所以需要多個(gè)控制器對(duì)其進(jìn)行控制，具體來講，控制器可以分為系統(tǒng)控制器與變換器控制器兩種，前者一般只有一個(gè)，后者可以有多個(gè)，前者可以與每個(gè)變換器控制器進(jìn)行通信。
2電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)
近年來，電力電子裝備被廣泛的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)中的電力電子裝備技術(shù)也比較常見，但是配電網(wǎng)將這些電力電子裝備的功率端連在了一起，卻不能夠協(xié)調(diào)這些電子電力設(shè)備的運(yùn)行，這對(duì)于配電網(wǎng)電能管理的靈活性和可控性有著不利影響，通信技術(shù)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用越來越廣泛也越來越成熟，合理的應(yīng)用通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前配電網(wǎng)電子電力裝備研究過程中的重點(diǎn)方向。在配電網(wǎng)中可以將電子電力裝備看成是一個(gè)個(gè)的節(jié)點(diǎn)，通過通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將每一個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)互相連接起來，這就是電子電力裝備的互聯(lián)，通信網(wǎng)絡(luò)將這些節(jié)點(diǎn)的電能狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的收集起來，并發(fā)出節(jié)點(diǎn)指令，從整體上協(xié)調(diào)電子電力裝備的運(yùn)行，保證整個(gè)配電網(wǎng)電能管理的靈活性和可控性，這就是電力電子裝備的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。在當(dāng)今的電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)體系適用性十分廣泛，可以直接面對(duì)民用用戶和工業(yè)用戶，其主要的構(gòu)架以及具體的技術(shù)主要有以下三個(gè)要素：
2.1即插即用的功率接口。即插即用的功率接口能夠?qū)⒏鞣N電氣設(shè)備、分布發(fā)電等終端接入到配電網(wǎng)中，不同設(shè)備的電能輸入形式和電網(wǎng)有差別，而即插即用的功率接口能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為功能，將設(shè)備電能的輸入形式轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)匹配的形式，這種功率接口就是一個(gè)電力電子裝備，即插即用的功率接口還要具備通信接口，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，通信接口能夠識(shí)別終端設(shè)備，并上傳終端設(shè)備運(yùn)行的信息，接受系統(tǒng)的調(diào)控指令。
2.2能量路由器。能量路由器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的智能能量管理模塊，能量路由器的工作原理及功能主要有以下幾個(gè)方面：1）實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中壓配電網(wǎng)和低壓區(qū)域網(wǎng)直接的互相連接，提供低壓直流母線，以供可再生能源電力電子設(shè)備的使用；接收即插即用功率接口所上傳的有關(guān)終端設(shè)備運(yùn)行的信息，通過對(duì)信息的分析及配電網(wǎng)的指令下達(dá)一些終端設(shè)備的額參考指令；能量路由器能夠維持配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定、保證低壓穿越以及限制故障電流；2）能量路由器的電壓等級(jí)以及功率等級(jí)不盡相同，具體根據(jù)用電用戶的不同而定。
2.3標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)能量流和信息流是電子電力裝備互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠統(tǒng)一所有的功率接口以及能量路由器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)測(cè)、以及統(tǒng)一的協(xié)調(diào)處理有著重要的作用，當(dāng)前能量層已經(jīng)初步形成并且逐步完善，但通信層還需要進(jìn)一步的發(fā)展，智能電表等智能化設(shè)備的應(yīng)用還要加強(qiáng)。綜上所述，對(duì)于配電網(wǎng)工作的認(rèn)識(shí)不僅要局限于整體方面，對(duì)于電力電子設(shè)備更要給予高度重視，通過明確電力電子設(shè)備運(yùn)行過程的優(yōu)勢(shì)與不足，進(jìn)一步提高與完善，在結(jié)合相關(guān)的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，從而改變配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高配電過程運(yùn)行效率。在如今的配電網(wǎng)中我們更要重視電力電子設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效果，只有不斷通過技術(shù)上的提升才能進(jìn)行有效配電工作調(diào)節(jié)，在未來發(fā)展過程，也要明確電力電子技術(shù)與通信技術(shù)是必須要進(jìn)行有效融合的，只有明確配電網(wǎng)工作發(fā)展方向，進(jìn)而進(jìn)行有效技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)行必要的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，才能提高電力行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，提高人們用電質(zhì)量。
作者:王維 趙明穎 單位:國(guó)網(wǎng)七臺(tái)河供電公司
參考文獻(xiàn):
1配電網(wǎng)電力電子裝備技術(shù)現(xiàn)狀分析
1.1變換器。變換器是電功率處理器的一種，把某種幅度、頻率轉(zhuǎn)化成其他的幅度和頻率的電能，這樣的轉(zhuǎn)化是變換器的主要作用。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，變換器技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展和進(jìn)步。再加上電力電子技術(shù)人員的研究，拓展機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)并展現(xiàn)，這一技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得雙向或者多向電能流動(dòng)控制成為可能。與此同時(shí)，在發(fā)展的過程中不斷地優(yōu)化，變換器的效率也得到了明顯的提高，利用率甚至達(dá)到了百分之九十九，在大功率的系統(tǒng)中，變換器技術(shù)對(duì)電壓及其電流的處理可以達(dá)到輕松應(yīng)對(duì)的效果。1.2半導(dǎo)體開關(guān)器件。電力電子裝備技術(shù)的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體開關(guān)器，主要包括了SCR/IGCT/IGBT等器件。目前的發(fā)展階段，電力電子裝備技術(shù)應(yīng)當(dāng)把重心放到現(xiàn)有的半導(dǎo)體開關(guān)器件上，性能和水平和研發(fā)新型的半導(dǎo)體開關(guān)有關(guān)。半導(dǎo)體開關(guān)器件中，不管是材料的選擇，還是器件工藝的選取，對(duì)于整個(gè)電路的絕緣材料和磁性元件都有一定的適應(yīng)和改造作用，不僅可以降低能耗，還可以把器件的體積減少到實(shí)際需要的范圍之內(nèi)。1.3電力電子裝備系統(tǒng)。多個(gè)變換器和電路兩個(gè)部分組成了電子裝備系統(tǒng)，并且在電力電子裝備系統(tǒng)中得到了很大的應(yīng)用。在連接方式上能夠?qū)崿F(xiàn)能量的處理。但是在很多的大型規(guī)模中，就需要借助多個(gè)控制器來維持系統(tǒng)的平衡性和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。配備的控制器分為變化器控制器和系統(tǒng)控制器兩個(gè)部分。變化器控制器的主要作用是負(fù)責(zé)單一的變化，系統(tǒng)控制器是負(fù)責(zé)全部變化器的所有運(yùn)行情況，并進(jìn)行相關(guān)指令的調(diào)查。
2電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
2.1即插即用的功率接口。隨著電力電子裝備技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，配電網(wǎng)可以見到電力電子裝備技術(shù)。即插即用的功率接口是把各種各樣的電氣設(shè)備、發(fā)電等端口進(jìn)行接入配電網(wǎng)中，各種設(shè)備之間存在差異，因此電能輸入在形式上可以和電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)別開來。即插即用的功率接口是把電能轉(zhuǎn)化成為功能，并直接將各種各樣的設(shè)備電能輸入形式和電網(wǎng)匹配的形式進(jìn)行一個(gè)實(shí)際情況的轉(zhuǎn)化。因此，一個(gè)接口屬于一個(gè)電力電子裝備，不僅如此，即插即用的功率接口還可以當(dāng)做通信接口。最終，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接。通信接口也可以對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，在終端設(shè)備運(yùn)行的信息上進(jìn)行上傳并接收系統(tǒng)的調(diào)控指令。2.2能量路由器。能量路由器在整個(gè)電力電子裝備中，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)智能管理模塊。能量路由器是屬于中低配網(wǎng)、低壓區(qū)域網(wǎng)的相應(yīng)接口；能量路由器在正常運(yùn)營(yíng)的范圍之內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)，更可以提供相應(yīng)低壓直流母線來提供再生能源電力設(shè)備。與此同時(shí)，能量路由器通信接口所具備的通信功能，從而把終端設(shè)備的運(yùn)營(yíng)信息上傳到網(wǎng)絡(luò)的終端系統(tǒng)中去。這樣就可以接收到調(diào)控指令，指令的確定需要在終端設(shè)備的具體工作上進(jìn)行決定，能量路由器對(duì)其中的故障電流起到了限制性的作用，并保持了低壓配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，接受到系統(tǒng)的保障性效果。2.3操作系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的操作在本質(zhì)上是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，想要實(shí)現(xiàn)設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)督促，就要做到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督和識(shí)別上的統(tǒng)一；想要實(shí)現(xiàn)管理上的統(tǒng)一，就必須先統(tǒng)一協(xié)調(diào)全部功率的接口及其能量擼起的二者全部支持和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在實(shí)際的操作過程中，用戶可以把網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接安裝到自己的手機(jī)或者電腦上去，在有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的情況下，就可以對(duì)自身家用電的使用效果進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)控。這樣就可以及時(shí)的保證了對(duì)網(wǎng)絡(luò)上電價(jià)信息的有效反饋。針對(duì)發(fā)生的故障和情況，可以有效的進(jìn)行實(shí)際情況的措施優(yōu)化和預(yù)防。目前，新常態(tài)的背景下，配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)，最重要的是信息流極和能量流極兩個(gè)方面；雖然我國(guó)在配電網(wǎng)能量層面上已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)功能，可是通信層面上的建設(shè)和構(gòu)建還有待提高和進(jìn)步。在電力電子裝備互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)構(gòu)架中分為了功能接口、能量路由器在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的管理模模塊、操作系統(tǒng)三個(gè)部分。也就是說電力電子裝備互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)是信息流和能量流兩個(gè)部分的內(nèi)容。也就是標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)，一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以利用即插即用的功率接口實(shí)現(xiàn)識(shí)別和監(jiān)測(cè)。
3結(jié)束語
隨著社會(huì)的進(jìn)步，電力電子裝備技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)配電網(wǎng)的性能改造和優(yōu)化，有著十分重要的作用，也有效的推動(dòng)了直流配電網(wǎng)的進(jìn)步和發(fā)展。配電網(wǎng)的電力電子技術(shù)是基于電力電子裝備的有效運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是一個(gè)時(shí)變形很強(qiáng)的系統(tǒng)，最后可以達(dá)到電能變化的目的。配電網(wǎng)中電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，是現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)也是一個(gè)過程。針對(duì)于電能和信息集成一體化的重要意義，為智能化電網(wǎng)和管理產(chǎn)生一個(gè)很大的推動(dòng)性作用。
隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電子電力技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，并在電力系統(tǒng)中取得良好效果。電子電力技術(shù)不僅提升了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，還在根本上保證了電力系統(tǒng)運(yùn)行整體效果。電子電力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運(yùn)用中形成幾大類裝置，為推動(dòng)電力電子技術(shù)的深入運(yùn)用需對(duì)電子電力裝置的特點(diǎn)和性能進(jìn)行分析，推動(dòng)電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的發(fā)展。
1電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)用
電子電力技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)用的根本目的是改善電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)設(shè)備運(yùn)行效率。電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)設(shè)備主要包括各種型號(hào)發(fā)電機(jī)、發(fā)電用水泵及風(fēng)機(jī)、太陽能控制系統(tǒng)等。
1.1發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠約有一半的電力損耗來源于風(fēng)機(jī)水泵，由于風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行效率較低，因此其消耗大部分能量都被白白消耗?；诖吮仨毥档惋L(fēng)機(jī)水泵的能量損耗，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)變頻，即在傳統(tǒng)發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵無論是否需要其都是以額定功率工作。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻后會(huì)根據(jù)發(fā)電廠具體需求隨時(shí)控制風(fēng)機(jī)水泵消耗功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。當(dāng)前對(duì)發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵實(shí)現(xiàn)變頻控制一般采用高壓或低壓變頻器，其中低壓變頻已經(jīng)發(fā)展成熟，市場(chǎng)上已經(jīng)由較多型號(hào)低壓變頻產(chǎn)品。高壓變頻仍舊處于發(fā)展中，一些高端技術(shù)問題仍有待克服。
1.2太陽能控制系統(tǒng)
太陽能是當(dāng)前運(yùn)用較為廣泛的清潔能源之一，在未來擁有廣泛用用前景，是未來能源重要構(gòu)成部分。對(duì)大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)而言，無論其構(gòu)成方式是并網(wǎng)還是獨(dú)立，都需要進(jìn)行交直流電轉(zhuǎn)換，因此往往在太陽能控制系統(tǒng)中加入逆變器，利用其強(qiáng)大追蹤功能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能控制系統(tǒng)的控制工作。
1.3水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電機(jī)有效功率主要由水頭流量及其壓力決定，水力發(fā)電機(jī)組實(shí)際轉(zhuǎn)速隨著水頭的變化幅度發(fā)生相應(yīng)變化。風(fēng)力發(fā)電實(shí)際有效功率與風(fēng)俗間存在3次方正相關(guān)關(guān)系，若想提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率需對(duì)其進(jìn)行變速運(yùn)行。除此之外可對(duì)勵(lì)磁電流的頻率進(jìn)行調(diào)整，確保其實(shí)際輸出功率保持不變，實(shí)現(xiàn)這些控制技術(shù)的關(guān)鍵在于引進(jìn)變頻電源。
1.4對(duì)大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁進(jìn)行控制
當(dāng)前使用的靜止勵(lì)磁具有價(jià)格經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要采用晶閘管整流自并勵(lì)方式展開工作，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于各大電力系統(tǒng)中。將電力電子技術(shù)運(yùn)用于大型發(fā)電機(jī)中，節(jié)省傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的勵(lì)磁機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)目的，在此基礎(chǔ)上在大型發(fā)電集中引進(jìn)靜止勵(lì)磁更加有效，能夠獲得良好效果。
2電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
2.1輕型直流輸電和直流輸電技術(shù)
直流輸電具有控制簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)靈活、輸電容量大、具有較強(qiáng)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于海底電纜輸電以及遠(yuǎn)距離輸電過程中，若將直流電電壓提升至一定高度使之成為高壓進(jìn)行輸送將會(huì)在很大程度上降低電力運(yùn)輸過程損耗。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，直流電運(yùn)輸技術(shù)已經(jīng)得到飛速發(fā)展，目前已經(jīng)出出現(xiàn)輕型直流輸電技術(shù)，解決直流電運(yùn)輸過程中可能存在的問題，直流電運(yùn)輸已經(jīng)從傳統(tǒng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊o交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電。輕型直流輸電在實(shí)現(xiàn)無源逆變時(shí)利用較為先進(jìn)的脈寬調(diào)制技術(shù)，并配以一些可關(guān)斷電力電子器件，實(shí)現(xiàn)直流電輸送突破。
2.2FACTS技術(shù)
FACTS技術(shù)是頭型交流電技術(shù)的簡(jiǎn)稱，產(chǎn)生運(yùn)用于20實(shí)際80年代中后期，該項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電實(shí)際輸電功率的有效控制，從根本上提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，當(dāng)前FACTS技術(shù)主要功能是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓、控制電流、抑制故障、抑制諧波、暫態(tài)穩(wěn)定、無功補(bǔ)償?shù)?，目前已?jīng)出現(xiàn)針具有以上功能的各項(xiàng)技術(shù)，并已經(jīng)被運(yùn)用于電力系統(tǒng)在。
3電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)重要組成部分，該階段主要問題是提升電能質(zhì)量，加強(qiáng)電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用就是針對(duì)配電環(huán)節(jié)存在的固有問題進(jìn)行針對(duì)性改善，提升電能質(zhì)量主要從兩方面展開，首先對(duì)各種異常瞬態(tài)的干擾和波動(dòng)進(jìn)行抑制，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)頻率、電壓、諧波的實(shí)際需求。將電力電子技術(shù)運(yùn)用于配電系統(tǒng)時(shí)，人們將其稱作DFACTS技術(shù)，此處DFACTS技術(shù)主要是發(fā)展于傳統(tǒng)FACTS技術(shù)基礎(chǔ)上，兩種技術(shù)在功能上十分相近，基本原理類似，DFACTS技術(shù)主要功能有抑制負(fù)荷所產(chǎn)生的無功、諧波、不對(duì)稱、閃變、不平衡等。
4電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
4.1減少無功損耗，提高功率因素
電氣設(shè)備運(yùn)行過程中既消耗有功功率，又消耗無功功率，由此可見，無功功率在功能性方面與有工功率類似，因此無功電源和有功電源相似，提升無功功率工作效率能夠從根本上提升電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)中減少無功損耗具有重要意義，倘若電力系統(tǒng)中無功電源未達(dá)到平衡將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降，并由此直接導(dǎo)致功率因數(shù)下降，設(shè)備因此遭受損壞，并可能出現(xiàn)更大范圍的停電事故，影響人們正常生活、生產(chǎn)，因此需增加無功補(bǔ)償設(shè)備設(shè)施，當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率容量存在不足時(shí)便自動(dòng)補(bǔ)償，以此提升設(shè)備功率。
4.2變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
電子電力技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)應(yīng)用主要包括變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)和電動(dòng)機(jī)本身技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)水泵及變負(fù)荷風(fēng)機(jī)在我國(guó)電力系統(tǒng)中并不常見，國(guó)外在該方面應(yīng)用較為廣泛，使用，水泵及變負(fù)荷風(fēng)機(jī)進(jìn)行交流調(diào)速效果良好，能夠有效提升電力系統(tǒng)效率及進(jìn)度，節(jié)能效率可達(dá)百分之三十，其不足之處主要為應(yīng)用成本高，且在運(yùn)作過程中會(huì)造成一定環(huán)境污染。
5結(jié)語
電力電子技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，為電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)展提供強(qiáng)有力技術(shù)支持，電力電子技術(shù)目前已經(jīng)在發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)、變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行等方面進(jìn)行應(yīng)用研究，電力電子技術(shù)在未來必將取得更廣泛應(yīng)用。
作者:鄭璐 單位:國(guó)網(wǎng)河南許昌縣供電公司
1．1電力電子技術(shù)的產(chǎn)生
電力電子技術(shù)最早產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代，以晶閘管問世為標(biāo)準(zhǔn)。電力電子技術(shù)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的傳動(dòng)技術(shù)，其利用晶閘管發(fā)展為可控硅整流裝置，也意味著電力系統(tǒng)傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到新的階段。以可控硅整流裝置為標(biāo)志，電能轉(zhuǎn)換進(jìn)入電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代。因此可以總結(jié)出，可控硅整流裝置是電力電子技術(shù)產(chǎn)生的重要標(biāo)志。
1．2電力電子器件的發(fā)展
電力系統(tǒng)在電力電子技術(shù)產(chǎn)生后獲得了迅速發(fā)展，第一代的電力電子器件以電力二極管和晶閘管為代表。晶閘管和電力二極管具有體積小、耗能低的特征，取代了傳統(tǒng)的汞弧整流器，大大推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展。電力二極管在改善電路性能方面有著明顯的作用，能夠有效電路損耗和提高電源使用率。電力二極管經(jīng)過幾十年的發(fā)展，種類各異，功能齊全，第二代電子電力器件同時(shí)還具有自動(dòng)關(guān)斷的能力。與第一代電子電力器件相比，第二代電子電力器件在開關(guān)速度方面有著明顯的提升，能夠用于開關(guān)頻率較高的電路中。
1．3第三代電力電子器件的產(chǎn)生
20世紀(jì)90年代是電力電子技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期，其結(jié)構(gòu)和體積都得到了進(jìn)一步改良，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，同時(shí)還出現(xiàn)了多種電力器件結(jié)合的電子模塊形式，為電力器件的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。第三代電力電子器件在集成模塊基礎(chǔ)上，將多種電力器件相結(jié)合，組合為集成電路。以功率集成電路出現(xiàn)為標(biāo)志，電力電子技術(shù)向高頻化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、智能化方向發(fā)展。通過以上分析可以總結(jié)出，電力電子技術(shù)大約經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，目前電力電子技術(shù)正向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，電力電子技術(shù)必然會(huì)在實(shí)現(xiàn)高頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，向節(jié)能、環(huán)保方面改進(jìn)，促進(jìn)電力系統(tǒng)在更為科學(xué)合理的道路上發(fā)展。
2電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用分析
通過以上分析可以看出，電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的新技術(shù)，是電技術(shù)與弱電技術(shù)的結(jié)合，推動(dòng)著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響著輸電系統(tǒng)的變革。本文主要從發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能等方面分析電力電子技術(shù)的應(yīng)用。
2．1電力電子技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中能夠改善發(fā)電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)而調(diào)節(jié)運(yùn)行系統(tǒng)功率，比如大型發(fā)電機(jī)中的靜止勵(lì)磁控制就運(yùn)用了晶閘管，從而簡(jiǎn)化靜止勵(lì)磁的結(jié)構(gòu)，提高其可靠性，并且價(jià)格更為低廉。在水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)方面，電力電子技術(shù)能夠依靠變頻電源調(diào)整勵(lì)磁電流頻率，進(jìn)而調(diào)整水力、風(fēng)力發(fā)電功率，確保其控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，降低風(fēng)速不同所引起的頻差。風(fēng)機(jī)水泵耗電量比較大，效率也比較低，電力電子技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)機(jī)水泵中能夠較好解決運(yùn)行效率問題，但是目前生產(chǎn)高壓大容量變頻器的企業(yè)有限。太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)運(yùn)用電力電子技術(shù)表現(xiàn)在使用最大功率跟蹤功能的逆變器，能夠有效跟蹤功率變換，及時(shí)調(diào)整頻率，降低能耗，保持節(jié)能的作用。
2．2電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)運(yùn)用于輸電系統(tǒng)中表現(xiàn)為柔流輸電技術(shù)，能夠?qū)㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相融合，對(duì)參數(shù)、相位角、功率等進(jìn)行持續(xù)調(diào)節(jié)的控制技術(shù)，能夠大幅度降低輸電過程中產(chǎn)生的能量，能夠大幅度提升輸電的穩(wěn)定性。高壓直流輸電技術(shù)是目前電能輸送最引人關(guān)注的部分，這一技術(shù)能夠解決諸多問題，特別是長(zhǎng)距離輸送電能降低能量耗損，穩(wěn)定性強(qiáng)，沒有電抗壓降，整體壓降小，所以整體來看，這一線路投資少，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。根據(jù)物理原理，直流輸電線路兩端接入大功率晶閘管、有源逆變器等，組成復(fù)合結(jié)構(gòu)變換器，并由多個(gè)晶閘管串聯(lián)組成，從而實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2．3電力電子技術(shù)在配電過程中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)運(yùn)用于配電過程主要表現(xiàn)為滿足配電頻率、電壓、諧波上相應(yīng)的條件，從而保證配電系統(tǒng)能夠送出高質(zhì)量的電力。另外，由于配電過程中需要阻止電能的不穩(wěn)定被動(dòng)和影響現(xiàn)象，這樣就要求電力電子技術(shù)給予支持。電力電子技術(shù)是配電環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制部分，以用戶電力技術(shù)和FACTS技術(shù)為實(shí)現(xiàn)形式，前者能夠解決配電系統(tǒng)即將發(fā)生的問題，比如配電系統(tǒng)過程中的穩(wěn)定性和安全性，保障配電輸電過程中的電能質(zhì)量等。后者在配電線路中通過增設(shè)電力電子裝置，從而加強(qiáng)電流、電壓和功率的可控性，滿足電力傳輸?shù)囊?。FACTS技術(shù)也是配電系統(tǒng)對(duì)電能的輸送能力和有效控制力，是電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)中的新型研發(fā)技術(shù)，并且隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)ACTS技術(shù)正處于和用戶電力技術(shù)同步并合用的趨勢(shì)，比如定制電力(DFACTS)技術(shù)就是其中非常有代表性的技術(shù)。
2．4電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的運(yùn)用主要表現(xiàn)在變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行和提高電能使用率兩個(gè)方面。首先從變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行角度來分析，由于電廠生產(chǎn)和配送電過程中會(huì)產(chǎn)生大量電能浪費(fèi)，比如上文提到的發(fā)電能源處于變化過程中，發(fā)電機(jī)組配合度比較低，無功功率的浪費(fèi)現(xiàn)象層出不窮，這樣就需要及時(shí)調(diào)整和控制變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)電能較高效率的生產(chǎn)和配用。目前西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)熟練掌握該項(xiàng)技術(shù)，但是我國(guó)還處于探索階段，因此需要加強(qiáng)科研投入，在意識(shí)和行動(dòng)上對(duì)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用及時(shí)足夠的重視。另外一方面，變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)也存在一定的缺陷，比如其成本比較高，運(yùn)行過程中對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響比較大，只適合在大型電廠中使用，導(dǎo)致其很難普及，因此需要從提高電能使用率角度給予補(bǔ)充，達(dá)到電力節(jié)能的目標(biāo)。其次從提高電能使用率角度來分析，我國(guó)電力系統(tǒng)現(xiàn)用的電力設(shè)備在配送電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的電能，其成本比較高，對(duì)電能質(zhì)量影響也比較大，因此需要利用電力電子技術(shù)來增設(shè)可控設(shè)備，對(duì)配送電過程中的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，確保電能高質(zhì)量和高穩(wěn)定性。
作者:駱小明 單位:廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司
參考文獻(xiàn):
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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(shí)代。
1.1整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)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(shí)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(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)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(chǎng)合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對(duì)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(dòng)時(shí)的電流沖擊而采用了軟起動(dòng)裝置，這種軟起動(dòng)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(chǎng)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)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(dòng)汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺(tái)高級(jí)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(dòng)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(jí)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(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)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?yàn)楦鞣N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)。
中圖分類號(hào)：TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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)。現(xiàn)代電力電子技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的高效處理與精確控翻，對(duì)大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實(shí)現(xiàn)，這樣可以支持多項(xiàng)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(duì)象時(shí)功率，主要是來實(shí)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(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和電磁技術(shù)的三者綜合運(yùn)用來實(shí)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(diǎn)。這類的特點(diǎn)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(huì)發(fā)展，電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的高速發(fā)展的時(shí)代。具有功能驅(qū)動(dòng)、節(jié)能明顯和先進(jìn)等特點(diǎn)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(jì)算機(jī)電源和電動(dòng)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(shí)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(gè)具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時(shí)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(shí)代。新一代電力電子器件的特點(diǎn)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(shí)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(shí)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(gè)方面的特點(diǎn)：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(diǎn)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(gè)電力電子技術(shù)來到全新的時(shí)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(duì)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(shí)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(gè)時(shí)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(gè)時(shí)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(cè)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(shí)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(guó)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(shí)。這樣能夠解除交通壓力和提高運(yùn)輸能力，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用。現(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(guó)家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到非?？焖俚陌l(fā)展，其與國(guó)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(dòng)我國(guó)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(bào)》，2006年3期.
1 電力電子技術(shù)的發(fā)展
隨著20世紀(jì)50年代末第一只晶閘管的問世，電力電子技術(shù)便登上了歷史舞臺(tái)，在這以后的幾年里，電能的控制經(jīng)歷了從旋轉(zhuǎn)交流機(jī)組到電力電子器件構(gòu)成的交流器機(jī)組的轉(zhuǎn)變，這一過程的轉(zhuǎn)變標(biāo)志著電力電子技術(shù)的真正誕生。在隨后的幾十年里，電力電子技術(shù)依次經(jīng)歷了第一代電力電子器件、第二代電力電子器件以及第三代電子器件的過渡。在第一代電力電子器件中，電力二極管和晶閘管作為典型的代表器件，這些器件的小體積、低功耗等優(yōu)點(diǎn)使得他們有了極其廣泛的運(yùn)用，第一代電力電子器件的普及為電力系統(tǒng)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。隨著可關(guān)斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、電力晶體管(GTR)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、MOS控制晶閘管(MCT)、電力場(chǎng)控晶體管(MOSFET)等通斷兩態(tài)雙可控器件的問世，標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從第一代到第二代的過渡，之后，由于電力電子技術(shù)發(fā)展的要求，又進(jìn)入到了第三代電力電子器件的時(shí)代，相比第一、二代電力電子器件，第三代電力電子器件有著明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗⒅仉娏﹄娮蛹夹g(shù)的環(huán)保性、節(jié)能性、自動(dòng)性以及智能型。
2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
上個(gè)世紀(jì)80 年代，由于相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展及更新，提出了柔流輸電理念，因?yàn)檫@個(gè)概念的提出，使得很多的研究人員開始將注意力轉(zhuǎn)向電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用上來，也正因?yàn)槿绱?，在以后很短的一段時(shí)間里，相繼出現(xiàn)了多種電力設(shè)備，這為電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了契機(jī)。根據(jù)自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)以及其他研究人員的研究成果，筆者將從電力系統(tǒng)中的“發(fā)電環(huán)節(jié)”、輸電環(huán)節(jié)、“配電環(huán)節(jié)”以及“節(jié)能環(huán)節(jié)”四個(gè)環(huán)節(jié)分別闡述電力電子技術(shù)的應(yīng)用。
2.1 電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)是一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗倪\(yùn)行涉及到發(fā)電機(jī)組的很多種設(shè)備，在發(fā)電環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題，正因?yàn)槿绱耍瑢㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)應(yīng)用到發(fā)電環(huán)節(jié)就顯得很有必要，在此環(huán)節(jié)中，電力電子技術(shù)的主要目的是為了改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性。在靜止勵(lì)磁的環(huán)節(jié)中，通常都會(huì)采用晶閘管整流自并勵(lì)連接方式，因?yàn)檫@樣做除了具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作運(yùn)行時(shí)可靠性高的優(yōu)點(diǎn)外，還能降低該過程的的造價(jià)，因此晶閘管整流自并勵(lì)方式已經(jīng)被世界很多大型電力系統(tǒng)所采用。電力電子技術(shù)的介入，省去了勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)，使其大大的加快了自身的調(diào)節(jié)性能，不僅如此，還為其提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。水頭壓力和流量是決定水力發(fā)電有效功率的因素，當(dāng)水頭壓出現(xiàn)較大的變化幅度時(shí)，機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速變將會(huì)受到較大影響。雖然與水力發(fā)電不完全一致，但是風(fēng)力發(fā)電有著相似的變化特點(diǎn)，因?yàn)樵陲L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電的有效功率和當(dāng)時(shí)的風(fēng)速的三次方成正比關(guān)系，風(fēng)速的變化將直接影響到風(fēng)車能捕捉到的最大風(fēng)能。通過以上水力和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一些特點(diǎn)的分析，我們知道，如果想獲得最大的有效功率，可以通過將機(jī)組變速來實(shí)。變頻電源是這項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心。另外，在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)，可以通過使用一些較低電壓或高壓的變頻器來使水泵實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，這樣做可以達(dá)到一定的節(jié)能目的。正因?yàn)榈蛪鹤冾l技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，使得它一度成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)，如今，該技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了很多的生產(chǎn)廠家。但是同時(shí)具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)很生產(chǎn)的企業(yè)卻很少，這方面的技術(shù)還有待我們的深入研究。
2.2 電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
在高壓輸電系統(tǒng)中，通過將電力電子技術(shù)運(yùn)用進(jìn)去，引發(fā)了一次電力系統(tǒng)中的革命，這次革命被稱之為“硅片引起的第”，因?yàn)殡娏﹄娮悠骷膽?yīng)用，極大地改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定性。相比交流輸電，直流輸電具有很明顯的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①輸電容量大；②穩(wěn)定性好；③容易控制。正因?yàn)槿绱?，在電力輸送的環(huán)節(jié)，通常都是采用直流輸電。對(duì)于一些距離較遠(yuǎn)的電力輸送以及一些特殊的電力輸送，高壓直流輸電擁有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1970 年第一項(xiàng)晶閘管換流器的問世，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用到直流輸電環(huán)節(jié)，從那以后，世界上所有的新建直流輸電系統(tǒng)基本上都是采用晶閘管換流閥。從此，電力電子技術(shù)正式迎來了它在電力輸送環(huán)節(jié)中的應(yīng)用巔峰期。FACTS 技術(shù)是在電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一項(xiàng)輸電技術(shù)，F(xiàn)ACTS 技術(shù)是在 20 世紀(jì)80 年代后期發(fā)展出來的。它除了可以靈活的對(duì)交流輸電功率進(jìn)行控制外，還可以極大地提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.3 電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
在目前的配電系統(tǒng)中，供電可靠性和電能質(zhì)量是兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)，但是目前世界上還沒有幾個(gè)發(fā)電系統(tǒng)能將這兩者存在的問題處理的很好，所以，如何保證供電的可靠性以及提高電能的質(zhì)量是配電系統(tǒng)中迫切需要解決的問題。在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中，電能質(zhì)量的保證顯得更為棘手，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的控制，除了要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求外，更要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾的影響。電力電子技術(shù)在一定程度上能夠滿足這些要求，DFACTS 技術(shù)就是電力電子技術(shù)配電系統(tǒng)中應(yīng)用的一個(gè)體現(xiàn)，它結(jié)合了現(xiàn)代控制技術(shù)，在某種意義上，可以把 DFACTS 技術(shù)認(rèn)為是 FACTS 技術(shù)的縮小版本，因?yàn)樗麄兊脑硪约敖Y(jié)構(gòu)都是相同的，最主要的是他們的功能大體相似。
2.4 電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
（1）變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行：電力電子技術(shù)能夠在節(jié)能環(huán)節(jié)中起到變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的作用，變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)速范圍廣；②精確度和效率高；③能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級(jí)調(diào)速。正是因?yàn)橐陨系膬?yōu)點(diǎn)，使得在調(diào)速過程中降低了轉(zhuǎn)差損耗，節(jié)電率通常都可以達(dá)到35%左右。
（2）減少無用功損耗，提高功率因數(shù)：在電氣設(shè)備中，對(duì)于一些感性負(fù)載，例如變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)，他們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候，不像其他的電氣設(shè)備一樣，他們不僅要消耗有功功率，還要消耗一部分的無功功率，對(duì)于無功功率這一部分能量，它的消耗對(duì)實(shí)際的電能生產(chǎn)是沒有任何幫助的，但是在電力系統(tǒng)中卻要保持無功功率的平衡，因?yàn)檫@樣能夠阻止系統(tǒng)中的電壓降低，對(duì)電氣設(shè)備起到了保護(hù)作用。所以，電力網(wǎng)或者電氣設(shè)備一旦出現(xiàn)無功功率容量不足時(shí)，應(yīng)該及時(shí)的增加相關(guān)的無功功率補(bǔ)償設(shè)備，以便提高設(shè)備的功率因數(shù)。
3 結(jié)語
本文主要從電力系統(tǒng)的四個(gè)環(huán)節(jié)（“發(fā)電環(huán)節(jié)”、輸電環(huán)節(jié)、“配電環(huán)節(jié)”以及“節(jié)能環(huán)節(jié)”四個(gè)環(huán)節(jié)）分別闡述了電力電子技術(shù)的應(yīng)用，雖然這幾個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)較全面的概括了電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，但是希望相關(guān)的研究者繼續(xù)深化這方面的研究，為世界電力系統(tǒng)的快速穩(wěn)定發(fā)展提供一點(diǎn)可靠的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
前言
電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，它以電力變換為主要研究?jī)?nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)更高效，更方便的使用能源，人們不斷將其進(jìn)行變換和控制，并取得了一定的應(yīng)用成果。
1 應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1 輸電系統(tǒng)
在電力系統(tǒng)中，有一種技術(shù)應(yīng)用叫做柔流輸電技術(shù)，他的應(yīng)用，是將電力電子技術(shù)與控制技術(shù)進(jìn)行有效融合，從而使其生成一種較為新型的技術(shù)，這樣的技術(shù)應(yīng)用，能夠有效將二者的特性進(jìn)行相應(yīng)發(fā)揮。并且，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有效發(fā)揮了其電能消耗量小的特點(diǎn)，并不斷促進(jìn)了電能的平穩(wěn)輸出，在一定的程度上促進(jìn)了電力技術(shù)的發(fā)展，使得電力應(yīng)用得以高效運(yùn)行，而且，在相應(yīng)電流穩(wěn)定輸出的基礎(chǔ)上，它還在相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上有所突破和進(jìn)展，使得資源被充分利用，并有效服務(wù)于人們的生產(chǎn)和生活。但是在這樣類似的輸電系統(tǒng)中，電力電子的應(yīng)用拘束已經(jīng)進(jìn)入了更搞得發(fā)展水平，并持續(xù)改進(jìn)其中不足。在電力輸出方面，我國(guó)近幾年的發(fā)展更著重集中于高雅的直流方式。
1.2 控制靜止勵(lì)磁
在對(duì)靜電勵(lì)磁控制方面，因?yàn)槌舜笮偷陌l(fā)電設(shè)備以外，他還能被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電方面，針對(duì)電力電子技術(shù)中的變速恒頻勵(lì)磁，它的相關(guān)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中具有重要的作用。并且，在相應(yīng)的控制技術(shù)下，晶閘管整流技術(shù)也得以開發(fā)，得以廣泛應(yīng)用，它不僅結(jié)構(gòu)性能簡(jiǎn)單，在成本年開發(fā)上的資金投入極少，而且，它的優(yōu)勢(shì)還有可靠性低等多方面，這是使得它能夠被長(zhǎng)久使用的重要支撐，從而能夠從經(jīng)濟(jì)上得以節(jié)省，在一定意義上實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。它已經(jīng)被人們大力應(yīng)用于較為大型的發(fā)電機(jī)組等方面的運(yùn)行，提高了工作速度，加大了工作效率，使其擁有了較好的發(fā)展前景。
1.3 變速恒頻勵(lì)磁
在風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的應(yīng)用，使得發(fā)生的電流跳轉(zhuǎn)頻率的選擇，可以通過變頻電源來運(yùn)作，從而使其功率的發(fā)揮得以最大化，從而避免一些因?yàn)轱L(fēng)速問題而產(chǎn)生的頻率差，以免風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定差不能夠被有效實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮。在正常運(yùn)行的情況下，他的應(yīng)用有著較好的耗電率，在火電廠中，它是用電大戶，但是，即使它的效率并不高，卻可以應(yīng)用相關(guān)的變頻調(diào)速的技術(shù)來改善他的工作效率，但是從目前的情況來看，這樣的生產(chǎn)并不多見，因此，在相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用上，企業(yè)可以在日后的發(fā)展中根據(jù)自身?xiàng)l件適當(dāng)向其進(jìn)行延伸探索。在之前的技術(shù)應(yīng)用中，其主要被應(yīng)用于水利和風(fēng)力的相關(guān)發(fā)電過程中，在水力發(fā)電機(jī)中，水力的大小是由發(fā)電機(jī)的功率大小所決定的，并且它對(duì)于水流量的多少，也起到了決定性的作用，也就是說，在水力發(fā)電的過程當(dāng)中，發(fā)電機(jī)的功率對(duì)生產(chǎn)電量的大小是相關(guān)聯(lián)的，并且起著決定性的作用。然而在風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)用中，對(duì)其電量高低起著至關(guān)重要作用的則是風(fēng)速大小，因此，風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用會(huì)受到相應(yīng)環(huán)境因素的影響，從而使其工作效率極大降低。為此，要想在沒有風(fēng)的天氣也能促進(jìn)發(fā)電機(jī)的運(yùn)作效率，就需要加入變速運(yùn)行的相關(guān)技術(shù)，將勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)整頻率，促進(jìn)輸出功率的增大，使其運(yùn)轉(zhuǎn)速度得以增加，不斷提高工作效率。
1.4 配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
電力電子在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)具有一定的實(shí)踐，在這個(gè)過程中，他的具體應(yīng)用并不能盡如人意，針對(duì)相應(yīng)的損耗電力方面的問題，首先，要想他的應(yīng)用被有效實(shí)施，應(yīng)該在電壓控制方面給予足夠的支持基礎(chǔ)，其次，要在滿足了電壓控制的情況下，對(duì)各方面因素有可能影響其運(yùn)作質(zhì)量的原因進(jìn)行有效評(píng)估，以備能夠盡量掌握和控制突發(fā)問題的影響，并保證一定程度的資源損失。然而，這個(gè)問題的有效解決，是用戶電力技術(shù)在DFACTS設(shè)備中的研發(fā)所產(chǎn)生的，這種設(shè)備的產(chǎn)生，能夠加強(qiáng)供電方面的可靠性，并且還能有效提高它的效率和質(zhì)量。
2 未來發(fā)展方向
電力系統(tǒng)在未來的發(fā)展中，必將融入更多的新興技術(shù)，在人們的日常生產(chǎn)和生活中起到積極的作用，給予電力電子技術(shù)的發(fā)展前景，其在日后的發(fā)展中，定將走向更高的領(lǐng)域。但是，其發(fā)展過程中，必須要能夠持續(xù)發(fā)展技術(shù)支持。在過去的幾十年里，在傳統(tǒng)的電力行業(yè)的發(fā)展過程中，電力電子技術(shù)漸漸地在新興產(chǎn)業(yè)中嶄露頭角，并持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，在傳統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)用中有很多舊的不合理的應(yīng)用技術(shù)，也都逐漸被電力電子技術(shù)所取代。并且隨著新能源開發(fā)的d起，電子產(chǎn)品消費(fèi)量的逐漸增加，使得電力電子技術(shù)越來越多的受到大眾的好評(píng)與喜愛，從而得到了廣泛的應(yīng)用。而電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)原理更需要被電力行業(yè)所吸收，并且其成功的應(yīng)用于此，比如在二十世紀(jì)八十年代左右，相對(duì)于較大的功率電子相關(guān)技術(shù)就已經(jīng)開始得到了應(yīng)用實(shí)踐。但是為了使其更好的服務(wù)于大眾，它的腳步會(huì)不斷前進(jìn)發(fā)展，得到良好的應(yīng)用。
3 結(jié)束語
電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，為人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的方便，它使電力系統(tǒng)在運(yùn)行方面更加的安全、高效、優(yōu)質(zhì)，使得其在電力系統(tǒng)中得以被廣泛應(yīng)用，從而為電力系統(tǒng)在百年發(fā)展的歷史上具有了一個(gè)革命性的變革，也必將推動(dòng)電力電子技術(shù)在更高水平上的技術(shù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
