电力电子技术的发展及应用

电力电子技术的发展及应用

牟雁飞1刘庆明2

（1.山东迅风电子有限公司济南250000；2.北京和信瑞通电力技术股份有限公司北京100000）

摘要：电力电子技术的不断发展下，在实际生产生活中起到的作用也愈来愈突出，尤其是在当前电力系统中的电力电子技术应用下，对电力系统的整体质量水平得到了提高。通过从理论层面加强电力系统中电力电子技术的应用研究，就能从理论上为实际技术应用提供支持。

关键词：电力电子技术；电力系统；应用

1电力系统中电力电子技术应用重要性和技术特征

1.1电力系统中电力电子技术应用重要性分析

电力系统中电力电子技术的应用比较重要，有助于电能优化使用。在电力系统运行中，要想将系统运行效率整体提高，在新技术的应用上就比较重要，电力电子技术对电力系统的正常优化运行，以及资源的合理科学应用有着积极意义，在电能层面的优化作用发挥比较突出。在电力系统中，电力电子技术应用，能有助于机电一体化的生产发展，从整体上提高电力系统的安全稳定性。

电力系统中的电力电子技术科学化应用，可有效提高电力系统的智能化发展，促进电力系统的二次改革发展，对高频化以及变频化发展也有着积极促进作用。通过电力电子技术应用下，就能有助于电力系统综合运行能力优化。

1.2电力系统中电力电子技术应用特征分析

电力系统运行中的电力电子器件以及技术的特征都比较鲜明，从电力电子器件自身的特征上来看，在电力电子器件的高耐压水平以及高频化和大工作电流等特征上比较鲜明。这就对电力电子技术的优化发展有着促进作用。电力电子技术的应用中，也有着鲜明特征呈现，主要体现在，集成化特征方面，和传统的电力电子器件分立方式有着不同，在全控型器件方面，都是多单元器件实施的并联集中在基片上，所以在集成化的特征层面就比较突出。

电力系统当中的电力电子技术应用特征中的全控化也比较突出，主要是通过半控型普通晶闸管进行逐步发展形成的。在自断器的应用下，从而实现了全控化，在电路层面有了很大程度的简化。电力电子技术应用中的高效率以及高频化特征也比较突出，对导通损耗有了很大降低，使得整体运行效率有了很大程度提高，在高频化的作用发挥上也比较突出。

2电力电子技术的发展概况

现代电力电子技术的发展方向由低频技术处理问题为主转向高频技术处理问题为主，自五十年代末六十年代初的硅整流器件诞生了电力电子技术以后，先后通过整流器时代、逆变器时代和变频器时代不断完善和发展。现代电子时代的起源于八十年代末期和九十年代初期的功率半导体复合器件，代表传统电力电子技术被现代电力电子技术取代已经进入新的电力电子时代。下面对电力电子技术所经历的发展时代做依次概括说明：

整流器时代的工业大功率用电主要是交流发电机提供的电能，发电机产生的电能消费形式决定了其直流消费形式，在行业领域中直流用电消费集中在有色金属及化工原料的电解、以电能为牵引动力的电气机车、地铁机车、无轨电车、轧钢、造纸的直流电能传动三方面行业。在当时工业大功率用电的电能转换主要依靠主要为大功率硅整流器，其中大功率硅整流管、晶闸管的开发应用得到快速的生产和应用。

七十年代能源危机遍及全球，交流电机开始寻求节能的出路，交流电机变频技术开始广泛应用生产。至八十年代，变频调速设备电力电子器件以适用于大功率逆变、巨型功率门级可关断的晶闸管为代表。这个时期的电力电子技术已经实现了逆变和整流，不足的是功能局限在中低频，工作频率较低。

大规模以及超大规模集成电路技术在二十世纪八十年代开始迅猛发展，为之后步入现代电力电子技术时代提供坚实的技术保障基础。大规模和超大规模集成电路技术将集成电路技术和高压电流技术结合，研发了具有新特性的全控型功率功率电力电子器件，其典型代表是带动中小率功率电力电子技术开始迈向高频技术的MOSFET的研发应用，IGBT后绝缘门级双极晶体管又将中高功率电力电子技术带向高频技术的发展，MOSFET及IGBT标志着现代电力电子技术时代的到来。电流电机的变频调速在这个阶段已经完全实现较高频率的工作功能，新型电力电子器件的性能趋向完善，增加了使用的安全可靠性，现代电力电子技术的高频化研发过程，使其性能具备高效节能的性质，电子器件的结构越来越精巧化，为机电一体化以及智能化操作打下良好的基础。

3电力电子技术的应用

3.1电力能源

目前的能源结构除了被开发应用的自然资源化石燃料能源之外，随着科学进步的发展，更多而定新型能源被发现而且运用在社会的方方面面，新型能源包括太阳能、海洋能、核能、风能、水能、地热能等，较之以往的化石燃料具有清洁、无污染、可再生的特点，新型能源的发现缓解了储存量日益严峻的化石燃料危机，新的能源在社会的应用实现了环境保护的可持续经济发展。对于新型能源在电能发电技术的应用，电力电子技术的高科技占据了主导地位，对于新型能源的发电控制、高效利用、电能的转化等各环节的工作提供了技术保障。

3.2电力节能

世界能源消耗面临的危机使得社会各界不得不面对电能消耗带来的问题，发达国家电能的75%要经过这种变换或控制后使用，但是目前我国经过变换或控制后使用的电能仅占30%，70%的电能仍采用传统的传输方式，可见电力电子技术在国内发展的潜力是十分巨大的。工业能源在用电消耗方面比较严重，当前工业与电力电子技术的结合应用范围越来越广，电力电子技术在工业电机和电机控制工作方面的充分利用，极大地提高了电能使用效率，极大的降低了电能的严重消耗，并为我国节省总电量的80%电能。

3.3家用电器

变频空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器。变频空调工作原理是根据需要的多少来决定功率。另外，由于压缩机几乎没有反复的启动或者停止，所以不消耗多余的电能。与一般空调相比，耗电量为一般空调机的约2/3。

变频洗衣机关键技术包括两方面，一是电机技术，特别是直流无刷电机制造技术；二是电机的控制与驱动技术。由于变频洗衣机每次启动时，通常采用是采用的是软启动方式，没有普通电机的瞬时过电流，节能效果可比普通产品提高1/3。

4电力系统中电力电子技术应用发展

电力系统中的电力电子技术应用中，要注重實施可靠性的评估，这是对电力电子装置安全可靠性保障的重要基础，对电力系统的优化作用发挥也比较突出。通过电力系统的可靠性评估，对电力电子装置的优化设计和运行管理的水平提高比较有利，能在可靠性评估工作实施下，对电力系统的可控性预测上有效提高。在具体的可靠性评估过程中，能从元件以及系统多层面实施建模，在功率器件以及电解电容的核心元件建模方面进行优化。

电力系统运行中的电力电子技术应用的故障管理方面需要加强。在遇到比较重要的应用场合，电力电子的装置故障维护工作就显得比较关键，其中的功率器件的故障对整体电力系统的良好运行就有着很大影响。在故障运行管理层面的加强就显得比较重要，故障管理工作的实施中，在故障预测以及故障诊断是比较常用的方法。电力电子器件以及系统故障出现的时候，就能在这些方法的应用下得以有效诊断和及时性解决。

5结束语

综上所述，加强电力系统中电力电子技术的科学应用，就要注重从实际出发，对电力系统的整体质量提高打下基础。通过此次对电力系统中电力电子技术的应用研究以及发展策略的简析，能从理论上对实际发展提供理论依据，从而更好的促进实际发展。

参考文献：

[1]陈焜权，李旭升.现代控制技术在电力系统控制中的应用[J].科技风，2016（01）

[2]邵鹏.电力系统中电子电力技术的应用[J].电子技术与软件工程，2015（15）