研究电力电子系统集成系统

研究电力电子系统集成系统

胡泊

保定吉达电力建设集团有限责任公司河北省保定市071000

摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，我国社会以对电力电子技术的应用也是越来越普遍，这使得我国社会以及个企业也越来越重视电力电子的系统的集成研究。对于电力电子技术的本身来说，它是一种能够实现电能的高效变换以及能够对电能进行高度控制的技术。在现代社会，由于电的利用更加频繁以及广泛，最典型的如现在交通行业的电气化铁道也即是目前我国的电气机车以及磁悬浮列车、小区的电动汽车和目前先进的航空电源系统，还有拥有高速处理器的电脑以及电信设备都应用到了电力电子系统，这也表明电力电子系统的集成研究对于这些领域的发展具有极大影响，因此，对于电力电子系统的集成研究是具有极其重要的社会意义以及现实意义。

关键词：电力电子系统；系统级；模块级；标准控制和通信结构

引言

电力电子技术被广泛应用在各行各业，尤其是建筑工业中，电力电子技术设备使用率较高。电力电子技术的应用不仅提高了这些应用行业的技术性、安全性以及工程成本管理质量，还极大的增加了人们对电力电子技术的信任。电力电子技术的应用不仅能够降低工程对人力的使用，在降低人员雇佣成本的同时降低了事故发生的概率，尤其是一些危险性较高的行业如煤矿开采。电力电子技术的应用是时代发展、人们需求日益提高、企业发展的要求，因此，对电力电子集成技术畸形研究和探索是极其有必要的。

1电力电子系统的发展历程

50年代末，随着人类的第一支晶闸管的研发，电力电子技术这一学科也正式诞生并开始迅速的发展，历经五十余年的不断进步与改革，现今已经成为了融合控制、电子与电力技术的综合性科目，在人们的生活中也更多的被投入使用，电力电子技术的使用在现今人们的生活中可以说是无所不在的，比如手机、电视机及电脑等电子设备的生产及组装过程中，都要使用到电力电子的技术。尽管新的素材在不断的投入使用，而且随着电机建模的改善与电脑辅助设计软件的陆续研发，电机在各方面的性能上也有了很大的改善，但是在进步的速度上是较为缓慢的，而变频调速技术却让电机发展呈现了显著的转变，电机与变频调速驱动电源的结合，被更多的运用并受到广泛的认可，所以可以见得，电力电子正在向更加专业化与广泛化的方向发展。

2电力电子系统集成的系统级分析

电子电路系统集成的系统级研究分析的主要内容主要就是建立电力电子系统的架构，以及研究电力电子系统集成的稳定性以及系统正常运行的可靠性，进而能够解决电力电子系统在集成的各标准模块有关的问题，本文主要分析的是电力电子系统的界面定义，交互作用，系统的容错能力以及各模块在系统中的并联问题，下面是简单的阐述分析：

界面定义。界面的定义指的是在电力电子系统的集成中，应该建立合理实际以及科学的集成系统架构,也就是指的是要制定符合系统集成要求的标准规范,这有利于解决系统集成研究中个模块间的技术参数和指标的分配,从而能够使得集成系统结构性能的优化以及系统模块的标准化。

交互作用。交互作用，具体指的就是在进行电力电子系统进行集成时,系统中的滤波器模块DC/AC,AC/DC以及DC/DC（下文将主要分析）间的作用，这些模块间的交互作用是能够影响电力电子系统的性能以及稳定性。

系统的容错能力。系统的容错能力的分析也就是为了提高电力电子系统集成后的系统的可靠性,也就是指的是集成系统后系统本身应该具备的处理系统的欠压以及短路、过流等等一般故障的能力。

模块的并联。这主要指的是如何提高集成系统的扩充性以及可靠性的问题,具体方法就是采用模块的输入端并联以及输出端并联的方式使得系统的扩充性更强以及可靠性更强。

3电力电子系统集成的模块级分析

对于电力电子系统的集成的模块级的分析也即是对电力电子标准模块的研究，就目前我国的电子电子系统集成的模块级分析来看，主要可以从标准模块的这子系统中典型的DC/DC模块为例进行分析，下面对此进行简单的阐述：

对标准模块典型的的DC/DC模块的分析，可以从系统中的三种不同功率对变流器的筛选入手，从筛选之中的条件看出其基本的原理：一般功率，这种功率的标准模块DC/DC变流器拓扑初步筛选的标准基本就是按标准模块的输入电压高低，输出电压高低以及输入输出范围宽窄，还有就是输出输入的功率等级大小入手，确定最适合的DC/DC变流器；中等功率，这种功率的标准模块DC/DC变流器拓扑的筛选和优化是在以一般功率DC/DC变流器拓扑初步筛选的标准的基础，以及注意拓扑的适应特性和变换效率以及拓扑损耗可集成性等等；小功率。小功率的标准模块DC/DC变流器拓扑初步筛选的标准由于其基本应用于当前的通信网络以及计算机等等的设备适配器以及各种分布式的电源系统，显得有点特殊，对于这种小功率的标准模块的DC/DC变流器拓扑主要的还是注重的是同步整流驱动也即是整流的效率最为重要。

4电力电子系统的标准控制和通信结构

电力电子系统的集成研究中，标砖控制以及通信结构的研究是极其重要的，下面面就从电力电子系统控制中的三相VSI逆变器为基础，讨论分析电力电子系统的标准控制体系以及通信结构，下面是简单的阐述：

4.1电力电子集成系统通信结构。

在电力电子集成系统中，数字式控制通信的一般模式的分析了解，我们可以知道通信结构的组成基本是以三层结构为主的：核心结构，也即是通信结构系统中的标准功率模块控制器HM以及执行PWM，和通信结构中的空间矢量控制驱动的信号生成以及结构本身的过电流保护等等，控制结构，主要就是指应用控制器AM，AM的任务就是完成集成系统中的标准功率模块的信号同步和协调模块的工作、以及对系统的输入/输出电流和系统电压的控制等等，要注意的是它受到了系统管理器SM的控制；系统结构，也即是指系统管理器SM，它主要的功能是与集成系统的仪表板和系统的外界的联系，以及协调系统中的多个标准功率模块的正常运行。

4.2三相升压整流器标准控制体系。

三相升压整流器的标准控制结构的分析可以知道该标准控制的主回路拓扑与三相VSI逆变器结构基本一样，而且它的控制结构也也和三相升压整流器本身的控制结构一样，简单的说三相升压整流器标准控制体系就是以触发脉冲产生器、SVM调制器、电流调节器、电压调节器和坐标变换器和A/D变换电路构成的，但是要注意的是在系统集成中不同的接口有着不同的要求。

5结束语

总而言之，电力电子系统集成研究这涉及到了当前许多的研究领域，也关系到很多电力电子应用基础理论以及关键技术问题的解决，这可以说电力电子系统的基础研究是电工学科、信息学科以及材料学科等等多学科的综合研究，是一个能够使得电力电子系统集成形成产业的过程，这代表着了当前电力电子技术的研究的方向以及表明了电力电子技术发展的趋势。这也就是说电力电子系统的集成研究能够具有促进当前我国的电力，能源以及其他领域的工业生产过程中自动化变革，能够提高工业生产效率，推动社会的前进，所以，对于电力电子系统集成的研究不仅仅具有极其重要的学术研究和实用意义，还具有极其重要的社会意义。

参考文献

[1]钱照明,张军明,谢小高,顾亦磊,吕征宇,吴晓波.电力电子系统集成研究进展与现状[J].电工技术学报2012，(15).

[2]王建冈,阮新波,陈乾宏,陈军艳,严仰光电力电子系统集成研究[J].探索创新交流—中国航空学会青年科技论坛文集.

[3]赵良炳近十年我国电力电子领域的新进展及未来主要研究课题[A].全国电源技术年会论文集(14届).