首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 電力電子技術(shù)論文
時(shí)間：2023-02-05 00:45:08
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇電力電子技術(shù)論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(lái)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、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(wú)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(kāi)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。
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(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@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)。
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(wèn)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(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)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)。
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(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(lái)，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(lái)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、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(lái)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)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(shuō)，如果離開(kāi)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(zhǎng)距離、大容量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，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(lái)的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制對(duì)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(wú)功補(bǔ)償裝置。近年來(lái)出現(xiàn)的靜止無(wú)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(wú)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(shí)停電、瞬時(shí)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(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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shuō)信息電子技術(shù)離不開(kāi)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(jì)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。
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來(lái),電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(lái)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(wú)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(kāi)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(wú)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(wèn)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(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)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(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)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(wú)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)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(kāi)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(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)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(kāi)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(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)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(guò)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(wú)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(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)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(guò)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(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)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(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)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(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)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(kāi)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(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)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(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)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(kāi)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(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)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(guò)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(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),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。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(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)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(wàn)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(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō),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(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)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(kāi)了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。
總而言之,電力電子及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
1.2為課程群建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的進(jìn)一步探索研究奠定基礎(chǔ)電力電子技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門由現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)多學(xué)科相互滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。通過(guò)課程改革，為電力電子技術(shù)精品課程建設(shè)、課程群建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。此外，通過(guò)課程改革，探索適用于我校的電類專業(yè)卓越工程師特色培養(yǎng)模式，并促進(jìn)教科研和企業(yè)項(xiàng)目合作與承接等工作的深入開(kāi)展。
2教學(xué)改革方案的實(shí)施與主要特色
為努力改變?cè)撜n程原有的難教難學(xué)的狀況，教學(xué)改革方案從以下幾個(gè)方面實(shí)施：
2.1重新編排教學(xué)內(nèi)容，突出課程實(shí)用性和趣味性改變傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)四大變流電路孤立、單一的學(xué)習(xí)模式，引入生活中常見(jiàn)電路以及電子小制作的實(shí)例，通過(guò)一系列具體電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的演示，將《模擬電路》、《電機(jī)與電氣》等前期專業(yè)課程的知識(shí)與《電力電子技術(shù)》所學(xué)理論知識(shí)相聯(lián)系，展現(xiàn)課程強(qiáng)弱電結(jié)合、多學(xué)科融合的特點(diǎn)。并且，在保證理論基礎(chǔ)扎實(shí)前提下，增加日常電路分析和設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所占比重，以實(shí)例激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，以興趣帶動(dòng)能力培養(yǎng)，在這一過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、分析、畫(huà)圖、簡(jiǎn)單電源電路設(shè)計(jì)等能力，實(shí)現(xiàn)理論與應(yīng)用相輔相成、有機(jī)結(jié)合，最終提升學(xué)生工程應(yīng)用方面的綜合素質(zhì)。
2.2采用引導(dǎo)型教學(xué)方式，注重教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性和學(xué)生分析解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)授課過(guò)程中注意開(kāi)展互動(dòng)，通過(guò)采用提出啟發(fā)性問(wèn)題—共同討論—獲得結(jié)論—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，在教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和新的突破點(diǎn)，將學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為其不斷解決問(wèn)題的過(guò)程，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、開(kāi)放思維，并在此過(guò)程中加深相關(guān)理論的理解，訓(xùn)練其分析和解決問(wèn)題的能力。
2.3充分發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)，改變理論教學(xué)抽象、刻板的現(xiàn)狀電力電子技術(shù)重視對(duì)電路波形的分析。課程原有的單一的板書(shū)或簡(jiǎn)單PPT課件加板書(shū)的傳統(tǒng)授課形式課堂信息量較少，不夠直觀，不能解決學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，接收效果較差等問(wèn)題。利用PowerPoint、Flash、視頻等多媒體手段，不僅能使波形分析更為直觀，還能方便地展示電路在不同條件下的工作狀態(tài)，以及課程內(nèi)容在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。既可使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，還使分析過(guò)程不再枯燥抽象，分析結(jié)果生動(dòng)醒目，便于學(xué)生理解。
2.4以實(shí)際系統(tǒng)分析為手段，提高學(xué)生知識(shí)融會(huì)貫通的能力改變對(duì)變流技術(shù)中各典型電路孤立的講解，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行典型的電力電子系統(tǒng)分析，結(jié)合系統(tǒng)供電、控制等模塊電路結(jié)構(gòu)、原理的介紹，體現(xiàn)該門課程電力、電子和控制學(xué)科間的交叉性，使學(xué)生學(xué)會(huì)將與課程相關(guān)的專業(yè)課內(nèi)容靈活運(yùn)用于電路分析和設(shè)計(jì)應(yīng)用中，提高他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。
2.5引入專業(yè)常用仿真軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)基本專業(yè)技能專業(yè)仿真軟件在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中的作用越來(lái)越顯著，掌握一至兩種仿真軟件工具將成為工科學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì)之一。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，利用仿真軟件對(duì)電路工作情況進(jìn)行仿真，可以使分析過(guò)程更為直觀，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前，電力電子仿真軟件主要有Matlab、Pspice、SIMetrix/SIMPLIS和Saber等，其中Pspice和Matlab在開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)應(yīng)用中具有重要作用，被相關(guān)企業(yè)廣泛運(yùn)用[4]。在教學(xué)改革中，通過(guò)在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中引入建模的基本原理與過(guò)程，既能使課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)更加生動(dòng)直觀與安全，還能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)軟件的應(yīng)用，使他們具備基礎(chǔ)建模能力，有助于滿足企業(yè)對(duì)于學(xué)生基本專業(yè)技能的要求。
2.6開(kāi)發(fā)一批設(shè)計(jì)性、綜合性研究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用、創(chuàng)新能力利用學(xué)校電力電子實(shí)驗(yàn)室和軟件仿真的資源，結(jié)合當(dāng)前熱門課題和企業(yè)需求，開(kāi)發(fā)一些設(shè)計(jì)性、綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，或通過(guò)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的方式指導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力為主要目的，既有助于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高知識(shí)綜合運(yùn)用能力，又可為電子設(shè)計(jì)大賽等專業(yè)比賽人才選拔奠定基礎(chǔ)。
2.7以課程改革為契機(jī)，積極拓展校企合作途徑，開(kāi)發(fā)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，提升教師科研水平在課程改革中，積極尋求校企合作的新途徑，深化校企合作的內(nèi)容，將企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目作為教學(xué)的實(shí)踐、提升環(huán)節(jié)，依托學(xué)校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證配合，不僅可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的興趣，同時(shí)也有利于教師自身科研水平的提高。
2電力電子技術(shù)在現(xiàn)階段的實(shí)際應(yīng)用探究
2.1電力電子技術(shù)在交通運(yùn)輸中的實(shí)際應(yīng)用
新時(shí)期電力電子技術(shù)得到了迅速發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)在諸多的領(lǐng)域有了應(yīng)用，其中在電氣化的鐵道交通當(dāng)中就對(duì)電力電子技術(shù)有了廣泛應(yīng)用，在電氣機(jī)車當(dāng)中的直流機(jī)車就是對(duì)整流裝置進(jìn)行的應(yīng)用，而交流機(jī)車方面就是對(duì)變頻裝置進(jìn)行的應(yīng)用。另外，在磁懸浮列車當(dāng)中的電力電子技術(shù)的應(yīng)用比較關(guān)鍵，有著諸多的地方需要電力電子技術(shù)的支持才能夠使得磁懸浮列車得以順利的運(yùn)行，不僅在牽引電機(jī)傳動(dòng)方面，在各種的輔助電源方面也需要這一技術(shù)的支持。而在電動(dòng)汽車的電機(jī)方面也是需要電子裝置對(duì)電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能夠起到控制驅(qū)動(dòng)的作用。在船舶以及飛機(jī)等對(duì)電源的使用也有著很大的不同，所以在對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用上也比較的關(guān)鍵。
2.2電力電子技術(shù)在家用電器中的實(shí)際應(yīng)用
新時(shí)期電力電子技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械募矣秒娖鞣矫娴膽?yīng)用也比較的廣泛，這對(duì)人們的生活提供了很大的方便，其中洗衣機(jī)是生活中常用的家用電器，在電力電子技術(shù)的應(yīng)用下能夠代替人工工作，只需要將衣服放進(jìn)洗衣機(jī)按下按鈕，就能夠通過(guò)電力電子技術(shù)的功能支持完成整整個(gè)洗衣的過(guò)程。還有就是在廚房洗碗機(jī)家用電器的電力電子技術(shù)的應(yīng)用上和洗衣機(jī)的原理類似，在空調(diào)器的電力電子技術(shù)的應(yīng)用上能夠起到節(jié)能作用，實(shí)踐證明能夠節(jié)約30%的電能，而電頻熒光燈在工作效率上要比普通的能的效率高很多。
2.3電力節(jié)能中的電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展的過(guò)程中，也在能源的消耗上付出了很大的代價(jià)，尤其是在電力能源的消耗上比較嚴(yán)重。當(dāng)前的工業(yè)和電力的結(jié)合已經(jīng)成了發(fā)展的必需條件，所以在電力能源的消耗上逐漸的增加，主要就是由于電力能源而對(duì)穩(wěn)定以及利用率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。從我國(guó)整體的工業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，在工業(yè)的用電方面還存在著一些不合理的情況，尤其是在用電的效率上得不到有效提高，從而造成了嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象，在當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展理念深化背景下節(jié)約電力能源是可持續(xù)發(fā)展理念實(shí)踐的一個(gè)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能夠有效的將電源的消耗程度有效的降低，在電力電子技術(shù)的作用下，能夠?qū)﹄娏υO(shè)備得到性能上的優(yōu)化以及節(jié)約原材料的使用，這樣就能夠最大化的對(duì)電力能源進(jìn)行節(jié)約。
2.4電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的實(shí)際應(yīng)用
隨著我國(guó)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用，例如風(fēng)力發(fā)電以及水力發(fā)電等，這其中就涉及到發(fā)電機(jī)的電流頻率的變換，水力發(fā)電功率要取決于水頭壓力以及流量，而這對(duì)機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速變化也會(huì)產(chǎn)生影響，為能夠?qū)⒆畲蟮挠行Чβ实靡詫?shí)現(xiàn)，就需要通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率促進(jìn)機(jī)組的變速運(yùn)行。另外在大型的發(fā)電機(jī)相對(duì)靜止勵(lì)磁控制方面正是采用的晶閘管整流自并勵(lì)的方式，省去了勵(lì)磁機(jī)中間的慣性環(huán)節(jié)。
二、仿真教學(xué)過(guò)程實(shí)例分析
由于電力電子技術(shù)課程中的各種電路形式復(fù)雜多樣，因此以三相橋式全控整流電路為例，來(lái)說(shuō)明電力電子技術(shù)的仿真教學(xué)過(guò)程。三相橋式全控整流電路在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要位置，大量用于電解、電鍍、直流電機(jī)傳動(dòng)、勵(lì)磁等場(chǎng)合，因此該電路是電力電子技術(shù)課程的重點(diǎn)內(nèi)容。三相橋式全控整流電路為如上所述教材的3.2.2節(jié)內(nèi)容，主要包括電路原理圖、電阻性負(fù)載、阻感性負(fù)載工作情況三部分內(nèi)容。該節(jié)課程的知識(shí)目標(biāo)定位于掌握三相橋式全控整流電路的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用，理解三相橋式全控整流電路的工作原理；能力目標(biāo)定位于能夠根據(jù)電路圖搭建相應(yīng)電路并進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)能夠根據(jù)任務(wù)要求開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。該節(jié)課程的仿真教學(xué)過(guò)程中首先讓學(xué)生掌握電路結(jié)構(gòu)，然后針對(duì)不同負(fù)載情況下，讓學(xué)生理解工作原理并學(xué)會(huì)波形分析及參數(shù)定量計(jì)算，最后結(jié)合“自動(dòng)控制原理”及“電機(jī)學(xué)”課程相關(guān)內(nèi)容，給出仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)，目的讓學(xué)生逐步進(jìn)入狀態(tài)，逐步掌握學(xué)習(xí)這門課的方法，下面給出仿真教學(xué)中需要注意的教學(xué)重點(diǎn)，其它教學(xué)部分可參考相應(yīng)教材，這里不再贅述。
1.三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)該部分首先介紹三相橋式全控整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，它區(qū)別于單相整流與三相半波整流，具有功率大、直流脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用幻燈片播放實(shí)際應(yīng)用案例的形式，來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，介紹該電路中包含六個(gè)晶閘管元件，是目前學(xué)習(xí)中器件最多的電路，需要學(xué)生們認(rèn)真理解六個(gè)晶閘管器件的觸發(fā)工作過(guò)程。再次，采用MATLAB仿真軟件搭建三相橋式全控整流電路原理圖，如圖1所示。搭建的過(guò)程中，一定要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：①晶閘管器件編號(hào)務(wù)必為共陰極組內(nèi)VT1、VT3、VT5，共陽(yáng)極組內(nèi)VT4、VT6、VT2；②晶閘管門極觸發(fā)脈沖順序務(wù)必為VT1-VT6；③晶閘管觸發(fā)脈沖相位間隔60度。
2.帶電阻性負(fù)載情況分析前面講解完三相橋式全控整流電路搭建后，真正進(jìn)入到電路工作原理、波形分析及定量計(jì)算部分。進(jìn)一步完善上面仿真電路原理圖，將負(fù)載選擇為電阻性負(fù)載，并增加若干示波器觀察點(diǎn)，其中三相電源設(shè)置為幅值100V、頻率50Hz，電阻負(fù)載2Ω，仿真參數(shù)設(shè)置為仿真起始時(shí)間0.0s，結(jié)束時(shí)間0.1s，算法選擇ode23tb。帶電阻性負(fù)載情況下的教學(xué)重點(diǎn)為：①不同觸發(fā)角下的波形分析；②負(fù)載電流的連續(xù)與斷續(xù)分析；③晶閘管的單觸發(fā)脈沖與雙觸發(fā)脈沖形式。其中難點(diǎn)內(nèi)容為連續(xù)與斷續(xù)狀態(tài)下的脈沖形式。首先通過(guò)仿真詳細(xì)講解30度觸發(fā)角時(shí)的波形情況，要求學(xué)生在給定電源條件下能夠正確理解觸發(fā)脈沖、直流負(fù)載電壓、直流負(fù)載電流、晶閘管承受電壓和交流電源電流的波形。講授過(guò)程中需要注意：①觸發(fā)角的觸發(fā)時(shí)刻，由于三相整流電路的自然換相點(diǎn)對(duì)應(yīng)A相電壓波形的30度位置，因此30度觸發(fā)角情況下的晶閘管VT1觸發(fā)時(shí)刻為60度位置，換算成時(shí)間為0.0033s；②將整個(gè)電源周期分成6段，每段先確定6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)，再分析其他電量；③特別注意強(qiáng)調(diào)線電壓波形及波形畫(huà)法。然后，利用仿真教學(xué)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步講解如上教學(xué)重點(diǎn)要求，如圖3所示為60度和90度觸發(fā)角下的晶閘管觸發(fā)脈沖情況和直流輸出電壓波形情況。圖中可以清楚的看到60度觸發(fā)角為負(fù)載電壓和電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界點(diǎn)，90度觸發(fā)角時(shí)清楚的看到負(fù)載電流為斷續(xù)狀態(tài)，同時(shí)各個(gè)觸發(fā)脈沖為保證電流斷續(xù)下正常工作而變成雙觸發(fā)脈沖形式。為了讓學(xué)生能夠更深入的理解電阻性負(fù)載時(shí)的工作情況，在仿真教學(xué)過(guò)程中，可以采取更小的脈沖角度間隔對(duì)多個(gè)觸發(fā)角進(jìn)行多次仿真，這樣更能深入理解隨著觸發(fā)角的增加，直流負(fù)載電壓不斷降低的過(guò)程。
3.帶阻感性負(fù)載情況分析當(dāng)三相橋式全控整流電路帶阻感性負(fù)載工作時(shí)，其特點(diǎn)就是能保證負(fù)載電流續(xù)流而不出現(xiàn)斷續(xù)的狀態(tài)，因此該部分的教學(xué)重點(diǎn)為：①讓學(xué)生能夠清楚的理解整個(gè)移相范圍內(nèi)負(fù)載電流總是連續(xù)的工作狀態(tài)；②由于電感的作用，負(fù)載電壓會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分；③大電感狀態(tài)下，負(fù)載電流近似為一條直線。圖4為觸發(fā)角為90度時(shí)三相橋式全控整流電路的波形情況，與圖3中觸發(fā)角為90度情況進(jìn)行對(duì)比，可以清楚的看出阻感性負(fù)載時(shí)的直流負(fù)載電壓波形既有正向波形，又有負(fù)向波形，負(fù)載電流波形始終處于連續(xù)狀態(tài)，同時(shí)還可以通過(guò)仿真教學(xué)清楚的展示電感為5mH和200mH時(shí)的直流電流波形，其中5mH時(shí)電流波形脈動(dòng)較大，而200mH時(shí)電流波形脈動(dòng)較小，近似為一條直線，這也充分說(shuō)明當(dāng)電感值為200mH時(shí)，感抗相對(duì)于阻抗來(lái)說(shuō)充分大。
4.仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)：直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)完成如上規(guī)定的仿真教學(xué)任務(wù)后，可以給學(xué)生布置相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)，結(jié)合直流電機(jī)原理和閉環(huán)控制原理，安排直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，可以安排在實(shí)驗(yàn)課中完成或課后自行完成。仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)如下：（1）仿真參數(shù)設(shè)置：仿真起始時(shí)間0.0s，結(jié)束時(shí)間5s，算法選擇ode23tb。（2）系統(tǒng)要求跟蹤恒值速度給定500r/min。（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)定為比例控制，要求分析不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩、不同轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)下的電機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速波形。這里給出用于教學(xué)參考的系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖及電機(jī)電壓和電流波形，如圖5和圖6所示。由于直流電機(jī)為阻感性負(fù)載，因此通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以更深入的認(rèn)識(shí)阻感性負(fù)載下的三相橋式全控整流電路的工作過(guò)程，直流負(fù)載電壓即電機(jī)供電電壓有正負(fù)波形，直流負(fù)載電流即電機(jī)電樞電流為連續(xù)狀態(tài)且近似為一條直線，轉(zhuǎn)速波形由學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中自行觀察。
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。
一、前言
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開(kāi)發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。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)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、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。
(一)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)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制
靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組)，機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機(jī)組變速運(yùn)行，通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8％，風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65％，且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并不完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國(guó)內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開(kāi)發(fā)。
(二)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。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術(shù)
直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術(shù)
FACTS技術(shù)的概念問(wèn)世干20世紀(jì)80年代后期，是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外在研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上開(kāi)始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無(wú)功的大小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，成本較低，所以較早得到應(yīng)用。
(三)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)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(customPower)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(lái)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(kāi)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。
(四)在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
1變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
電動(dòng)機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個(gè)方面，通過(guò)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電又是另一個(gè)方面，只有將二者結(jié)合起來(lái)，電動(dòng)機(jī)節(jié)電方較完善。目前，交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會(huì)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。首先是風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國(guó)外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國(guó)正在推廣應(yīng)用中。
變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速。在調(diào)速過(guò)程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達(dá)30％左右。其缺點(diǎn)主要為：成本高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
2減少無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)
2“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)改革
“電力電子技術(shù)”課程應(yīng)用性強(qiáng)，因此要求學(xué)生有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力。課程開(kāi)設(shè)了6個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)實(shí)踐時(shí)間較少。因此率先在車輛工程專業(yè)新能源汽車專業(yè)方向開(kāi)設(shè)了“汽車電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”課題，時(shí)間為一周，精選了“太陽(yáng)能電動(dòng)車SPWM控制逆變電路設(shè)計(jì)”、“車載逆變電源—推挽式直流變換電路設(shè)計(jì)”、“車載逆變電源—工頻逆變電路設(shè)計(jì)”等設(shè)計(jì)課題，要求學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)能充分了解電力電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用以及應(yīng)用設(shè)計(jì)，要求學(xué)生“腳踏實(shí)地”進(jìn)行電路方案論證比較，完成電力電子電路的參數(shù)計(jì)算、器件的選型、繪制電路原理圖等過(guò)程，掌握電力電子電路的設(shè)計(jì)，并能夠掌握電力電子器件常用的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)保護(hù)電路。同時(shí)對(duì)于電路原理圖要求采用EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，ElectronicDesignAu-tomation）軟件進(jìn)行繪圖，將學(xué)生所學(xué)的電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、EDA技術(shù)等幾門課程在汽車電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行融合，提高學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力。對(duì)multisim實(shí)踐能力較強(qiáng)、學(xué)有余力的同學(xué)進(jìn)一步指導(dǎo)其采用仿真手段（Matlab或者M(jìn)ultisim）進(jìn)行仿真實(shí)習(xí)，論證設(shè)計(jì)結(jié)果。通過(guò)緊張而充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，大部分的同學(xué)對(duì)電力電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并對(duì)所學(xué)的相關(guān)課程進(jìn)行貫通融合，充分了解所學(xué)專業(yè)課程之間的相互聯(lián)系，增強(qiáng)了對(duì)自身所學(xué)專業(yè)知識(shí)架構(gòu)的認(rèn)識(shí)，能夠熟練利用相關(guān)課程、相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在專業(yè)知識(shí)架構(gòu)中的“自由天地”。
二、加強(qiáng)課程建設(shè)，精心、合理選擇教學(xué)內(nèi)容
1.了解相關(guān)課程之間的分工。知識(shí)是相互聯(lián)系、相互滲透的。在開(kāi)課前，熟悉本課程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系，了解先修課“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”兩門課程的教學(xué)情況和后續(xù)課“變頻調(diào)速技術(shù)”的安排，處理好他們之間的關(guān)系，保持整個(gè)專業(yè)課程體系前后銜接，避免內(nèi)容的重復(fù)和疏漏。例如“自關(guān)斷器件”一章節(jié)，電子技術(shù)基礎(chǔ)中已講過(guò)小功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用。在本門課程中，對(duì)功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)重點(diǎn)講述其與小功率管的不同之處。對(duì)于晶閘管直流電動(dòng)系統(tǒng)部分，重點(diǎn)應(yīng)在整流、有源逆變兩種狀態(tài)下，電流連續(xù)、斷續(xù)時(shí)的電動(dòng)機(jī)特性，而直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容則需放到后續(xù)課程“變頻調(diào)速技術(shù)”中。
2.以器件、電路、應(yīng)用為主線，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。以開(kāi)關(guān)方式工作的電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)核心。電力電子器件的基礎(chǔ)之一是能以小信號(hào)輸入控制很大的輸出，這就使電力電子設(shè)備成為強(qiáng)弱電之間的接口的基礎(chǔ)。講解器件原理及特性，目的是為了應(yīng)用器件組成電路，故應(yīng)掌握器件外部特性、極限參數(shù)和使用注意事項(xiàng)。三方面的內(nèi)容應(yīng)以電路為主，學(xué)習(xí)各類電力半導(dǎo)體器件所構(gòu)造各種功率變換電路時(shí)，學(xué)生應(yīng)掌握功率變換主電路的構(gòu)成、工作原理和工作波形，不同負(fù)載對(duì)電路工作特性的影響以及主電路的元件參數(shù)計(jì)算和選擇。
3.介紹學(xué)科前沿發(fā)展的動(dòng)向，反映本學(xué)科和相鄰學(xué)科的新成果、新進(jìn)展。無(wú)電網(wǎng)污染、無(wú)電磁干擾、節(jié)能省電等綠色指標(biāo)是全球范圍內(nèi)的熱門話題。由于很多電力電子裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)而出現(xiàn)的集功率開(kāi)關(guān)、變換控制電路、傳感控制電路為一體的智能功率集成模塊受到歡迎，厚膜集成模塊、積木式的功能模塊，靈活機(jī)動(dòng)既能單獨(dú)使用，也能相互組合成較大的系統(tǒng)，成為電力電子技術(shù)的發(fā)展方向。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)主動(dòng)吸收最新信息，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生了解電力電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大知識(shí)面，這可通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生閱讀與電力電子技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)期刊，登陸相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站，使學(xué)生了解自己目前所學(xué)知識(shí)在本領(lǐng)域所處的位置，從而站在較高的起點(diǎn)上，去適應(yīng)學(xué)科未來(lái)發(fā)展的需要。
三、改革教學(xué)方法，形成以能力培養(yǎng)為主線的課程特色
《電力電子技術(shù)》是一門理論包含實(shí)踐的課程，根據(jù)其自身的特點(diǎn)，課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)注重“講”“練”。多年來(lái)，電力電子技術(shù)課程的教學(xué)方法是以教師為中心的，逐章逐節(jié)不厭煩地講授，講得過(guò)多、過(guò)細(xì)，以求“當(dāng)堂弄懂”“課上解決”。這樣只是傳授，學(xué)生總是處于被動(dòng)接受的地位，極大地妨礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性的發(fā)揮，不利于學(xué)生的素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。而實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化是加大授課信息量，節(jié)約課時(shí)，增強(qiáng)教學(xué)效果的重要措施。為改變這種情況，首先，教師在課前注意調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，合理安排教學(xué)內(nèi)容。而在教學(xué)中力求突出內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，但又要保證內(nèi)容的系統(tǒng)性、完整性，并精選一部分內(nèi)容留給學(xué)生去自學(xué)，寫報(bào)告，然后開(kāi)展課堂討論，同時(shí)，結(jié)合學(xué)生看到的一些與電力電子技術(shù)有關(guān)的現(xiàn)象，讓學(xué)生設(shè)計(jì)主電路，畫(huà)出波形圖。四、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重綜合能力培養(yǎng)
電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段，因此應(yīng)精選最基本的也有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如選擇在計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備及家用電器等廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，介紹典型的開(kāi)關(guān)電源的線路，比較開(kāi)關(guān)電源和線性電源的性能，使學(xué)生對(duì)開(kāi)關(guān)電源有了深刻的印象，并增強(qiáng)了學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)課程的興趣。由于電力電子電路具有強(qiáng)、弱電結(jié)合的特點(diǎn)，要特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)真、規(guī)范，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，避免事故發(fā)生。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)名稱及預(yù)習(xí)要求進(jìn)行預(yù)習(xí)，從而在觀察現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等方面充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注意考察每個(gè)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，針對(duì)性提出線路連接和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象方面的問(wèn)題。讓學(xué)生邊做邊答，防止學(xué)生機(jī)械接線，使實(shí)驗(yàn)走過(guò)場(chǎng)。注意介紹新儀表、新儀器的使用，例如數(shù)字式示波器的使用，這樣學(xué)生會(huì)直接感受到科技發(fā)展帶來(lái)的巨大方便。
計(jì)算機(jī)仿真是使用計(jì)算機(jī)對(duì)已經(jīng)存在或正在設(shè)計(jì)的對(duì)象的模型進(jìn)行研究，具有精度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，是進(jìn)行科學(xué)研究的重要手段之一?，F(xiàn)在出現(xiàn)了大量的仿真軟件，將電子仿真設(shè)計(jì)軟件PSPICE和科學(xué)計(jì)算軟件MATLAB等引入到電力電子技術(shù)教學(xué)中，讓學(xué)生按研究的側(cè)重面或?qū)嶋H需要對(duì)實(shí)際對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)化提煉，而不是原型的復(fù)現(xiàn)，這樣有利于抓住其本質(zhì)或主要矛盾，對(duì)所學(xué)理論有深刻的理解，也為學(xué)生今后從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。
在課程結(jié)束前安排一周的課程設(shè)計(jì)，可將電力電子技術(shù)及其他先修課程(電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等)中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)全面地結(jié)合起來(lái)，同時(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生自我獲取知識(shí)的能力。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)具有一定的系統(tǒng)性、新穎性。教師要發(fā)揮指導(dǎo)作用，指導(dǎo)學(xué)生閱讀參考文獻(xiàn)，審閱設(shè)計(jì)方案，檢查設(shè)計(jì)進(jìn)度，及時(shí)指導(dǎo)和幫助其解決存在的問(wèn)題，逐步培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)技能和建立正確的設(shè)計(jì)思想，重視學(xué)生的具有創(chuàng)新精神的見(jiàn)解。
五、結(jié)束語(yǔ)
電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其學(xué)術(shù)性和技術(shù)性較強(qiáng)，涉及面很廣。而教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，我們只有不斷積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，充實(shí)自己，以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的需要。
【摘要】本文介紹了“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)方法改革。研究、探索和實(shí)踐與教學(xué)體系相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段。提出了全方位教學(xué)的改革與實(shí)踐的新思路，為社會(huì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型人才。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)教學(xué)方法教學(xué)改革
參考文獻(xiàn)：
2增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)后可參加課程設(shè)計(jì)，并在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生需要通過(guò)自學(xué)相關(guān)內(nèi)容才可以設(shè)計(jì)出方案，課程設(shè)計(jì)是在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的綜合實(shí)踐，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)．以往電力電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有課程設(shè)計(jì)，部分學(xué)生學(xué)完課程后，僅僅知道書(shū)本上的一些原理知識(shí)，對(duì)于電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用并不了解．課程設(shè)計(jì)可以是3～4名學(xué)生做一個(gè)專題，學(xué)生相互合作完成設(shè)計(jì)題目．由于時(shí)間的限制，課程設(shè)計(jì)要求用仿真軟件仿真出結(jié)果．通過(guò)課程設(shè)計(jì)促使學(xué)生把電力電子技術(shù)及其它課程的理論知識(shí)相融合，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程之間的知識(shí)點(diǎn)是相互聯(lián)系的，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題的綜合能力．
3利用仿真軟件增加虛擬實(shí)驗(yàn)
電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用到的是各功率器件，三相交流電源與示波器等，其成本高昂且具有危險(xiǎn)性．可以在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中引入計(jì)算機(jī)仿真，把電子仿真軟件PSPICE和MATLAB引入到電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，不僅可彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足的缺點(diǎn)，還不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞和人身安全問(wèn)題．仿真實(shí)驗(yàn)沒(méi)有時(shí)間與地點(diǎn)的限制，學(xué)生也可在課外用計(jì)算機(jī)仿真，從而克服了實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限的不足．計(jì)算機(jī)仿真是使用仿真軟件對(duì)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，直觀地顯示電路的工作狀態(tài)與系統(tǒng)波形，可以起到虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)點(diǎn)是精度高和重復(fù)性好．讓學(xué)生按照課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和需要對(duì)實(shí)際模型進(jìn)行建模，這樣有利于學(xué)生加深所學(xué)的理論知識(shí)，而且為學(xué)生將來(lái)從事工程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)．
一、前言
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開(kāi)發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。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)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、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。
(一)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)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制
靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組)，機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機(jī)組變速運(yùn)行，通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8％，風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65％，且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并不完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國(guó)內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開(kāi)發(fā)。
(二)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。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術(shù)
直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術(shù)
FACTS技術(shù)的概念問(wèn)世干20世紀(jì)80年代后期，是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外在研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上開(kāi)始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無(wú)功的大小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，成本較低，所以較早得到應(yīng)用。
(三)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)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(customPower)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(lái)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(kāi)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。
(四)在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
1變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
電動(dòng)機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個(gè)方面，通過(guò)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電又是另一個(gè)方面，只有將二者結(jié)合起來(lái)，電動(dòng)機(jī)節(jié)電方較完善。目前，交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會(huì)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。首先是風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國(guó)外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國(guó)正在推廣應(yīng)用中。
變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速。在調(diào)速過(guò)程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達(dá)30％左右。其缺點(diǎn)主要為：成本高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
2減少無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)
