主頁 > 技術文章 > 探索現(xiàn)代電力電子技術應用狀況 2024-10-29

探索現(xiàn)代電力電子技術應用狀況

概述：電力電子技術是以培養(yǎng)"工程實施型人才"為目標,結(jié)合多年課程實踐教學的經(jīng)驗積累,對目前國內(nèi)高校采用的《電力電子技術》教材進行了深入的研究,充分收集電力電子技術的前沿新技術內(nèi)容,補充和完善以往教材的不足。該教材在保證知識先進性和系統(tǒng)性的同時,合理對理論教學內(nèi)容進行弱化整定,增加實踐性的內(nèi)容,著重培養(yǎng)和提高學生的工程實踐能力和科學創(chuàng)新素養(yǎng)。成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術領域不可缺少的關鍵技術，可以有效地節(jié)約能源。
一、電力電子技術的發(fā)展：
　　現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。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體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。
　　 1、整流器時代：
　　大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。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)與應用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。
　　 2、逆變器時代：
　　七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關鍵技術是將直流電逆變?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)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)�。這時的電力電子技術已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
　　 3、變頻器時代：
　　進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結(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)化的標志。
二、電力電子技術的應用：
　　 1、一般工業(yè)：
　　工業(yè)中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調(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的迅速發(fā)展，使得交流電機的調(diào)速性能可與直流電機相媲美，交流調(diào)速技術大量應用并占據(jù)主導地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業(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。電力電子技術還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
　　 2、交通運輸：
　　電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機、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。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。
　　 3、電力系統(tǒng)：
　　電力電子技術在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應用。據(jù)估計，發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。可以毫不夸張地說，如果離開電力電子技術，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)男阅�。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。
　　在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
　　 4、電子裝置用電源：
　　各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機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電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術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離不開電力電子技術。
　　 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)器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
　　 6、其他：
　　不間斷電源（UPS）在現(xiàn)代社會中的作用越來越重要，用量也越來越大，在電力電子產(chǎn)品中已占有相當大的份額。航天飛行器中的各種電子儀器需要電源，載人航天器中為了人的生存和工作，也離不開各種電源，這些都必需采用電力電子技術。傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電、水力發(fā)電以及后來興起的核能發(fā)電。能源危機后，各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來越受到重視。其中太陽能發(fā)電、風力發(fā)電的發(fā)展較快，燃料電池更是備受關注。太陽能發(fā)電和風力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電力質(zhì)量較差，常需要儲能裝置緩沖，需要改善電能質(zhì)量，這就需要電力電子技術。當需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，也離不開電力電子技術。為了合理地利用水力發(fā)電資源，近年來抽水儲能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動機的起動和調(diào)速都需要電力電子技術。超導儲能是未來的一種儲能方式，它需要強大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術。核聚變反應堆在產(chǎn)生強大磁場和注入能量時，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置�？茖W實驗或某些特殊場合，常常需要一些特種電源，這也是電力電子技術的用武之地。以前電力電子技術的應用偏重于中、大功率。現(xiàn)在，在1kW以下，甚至幾十W以下的功率范圍內(nèi)，電力電子技術的應用也越來越廣，其地位也越來越重要。這已成為一個重要的發(fā)展趨勢，值得引起人們的注意。
　　總之，電力電子技術的應用范圍十分廣泛。從人類對宇宙和大自然的探索，到國民經(jīng)濟的各個領域，再到我們的衣食住行，到處都能感受到電力電子技術的存在和巨大魅力。這也激發(fā)了一代又一代的學者和工程技術人員學習、研究電力電子技術并使其飛速發(fā)展。電力電子裝置提供給負載的是各種不同的直流電源、恒頻交流電源和變頻交流電源，因此也可以說，電力電子技術研究的也就是電源技術。電力電子技術對節(jié)省電能有重要意義。特別在大型風機、水泵采用變頻調(diào)速方面，在使用量十分龐大的照明電源等方面，電力電子技術的節(jié)能效果十分顯著，因此它也被稱為是節(jié)能技術。

其他產(chǎn)品鏈接：
加強中職學生對弱電與強電認識
好氧堆肥實驗裝置使用說明
電機及電氣技術實訓裝置
傳感器實驗臺溫度控制儀表操作說明
太陽能光伏發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)使用說明
電動機技術工作原理及運行維護
電機與拖動實驗實訓報告
光機電一體化實訓設備實驗室介紹
機械設計實驗室
齒輪范成儀使用說明書
基礎電工電子實驗室設備
定制熱管換熱器實驗臺
家用電器之電子消毒柜實驗指導書
物聯(lián)網(wǎng)射頻識別綜合應用實驗箱
初級維修電工實驗臺
臭氧氧化脫色實驗說明書
萃取精餾教學實驗指導書
二氧化碳PVT關系測定實驗指導書
空氣絕熱指數(shù)測定裝置實驗指導書
填料吸收實驗裝置使用指導書
超濾、納濾、反滲透多功能膜分離實驗裝置說明
孔口管嘴實驗儀說明書
熱電偶制作校驗儀說明書
好氧堆肥實驗裝置實驗說明書
沿程阻力系數(shù)測定裝置說明書
文丘里除塵器性能實驗指導書
制冷壓縮機性能測試實訓裝置指導書
化工傳熱實驗裝置使用說明書
數(shù)據(jù)采集板式靜電除塵器指導書
《臺虎鉗》實測繪圖組合訓練裝置
自由對流橫管管外放熱系數(shù)測試裝置使用說明書
流體力學綜合實驗裝置使用說明書
《典型零件》實測繪圖訓練裝置
制冷制熱工作原理及實驗目的
挖掘機液壓模擬訓練平臺操作說明
中溫法向輻射率測量儀實驗裝置的介紹及使用說明
傳感器實驗臺的特點及維護
熱電偶校驗儀使用說明
熱電阻校驗裝置使用說明
做燃料電池教具實驗要注意什么
電機及電氣技術實驗的基本要求及安全操作規(guī)程
交流及直流電源實驗操作說明
傳感器實驗臺溫度控制儀表操作說明
沖擊水浴除塵器實驗裝置使用說明
變壓器耦合推挽功率放大器實驗說明
平面磨床面板器件布局圖及電路實訓單元故障現(xiàn)象
定時兼報警記錄儀的使用方法
淺談職高《電子線路》教學中學生能力的培養(yǎng)
試析自動化專業(yè)實驗實訓室建設與實踐教學體系改革
淺析創(chuàng)新電工電子實訓教學模式提高學生自主操作能力
談《維修電工》工學結(jié)合一體化教學
電氣自動化技術專業(yè)生產(chǎn)性實訓模式創(chuàng)新
淺談電工學實驗在中專專業(yè)課教學中的作用
化工電氣自動化專業(yè)實訓室建設探討
淺談液壓系統(tǒng)污染物的防與治
關于《液壓與氣動技術》課程教學探索
試析“新能源導論與創(chuàng)新實踐”教學體會與實踐
淺談電力局辦公自動化系統(tǒng)的開發(fā)模型
兩電極電化學CO傳感器的研制
傳感器教學中學生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)
中職實訓基地建設的探索與實踐
基于ＰＬＣ多臺空調(diào)機組的自動控制設計
淺談析基于FMS的機電一體化教學培訓系統(tǒng)開發(fā)
電工電子實驗技能正確使用的認識
改善機電一體化傳動管控教學改革
淺談電工電子設備中的各種“地”作用
光機電一體化設備中變頻器怎么判斷故障
中職學生實驗中對二極管電路認識
電工電子實訓中常見問題總結(jié)
工程機械實訓室建設的實習報告
中職學生為什么要學電工電子嗎
在電工電子實訓中幾種二極管的測試技巧
關于中職機電一體化專業(yè)技能體系的構建
關于中職機電一體化專業(yè)學生技能實訓探索
電工電子實驗中對輸入電阻和輸出電阻的認識
中職學生如何上好機電一體化課程
淺談PLC可編程序控制器在電氣設備中作用
中職機電一體化設備組裝與調(diào)試競賽規(guī)程
淺談中職機電一體化實習（實訓）教學考核規(guī)范與標準
淺談中職教師汽車專業(yè)技能標準的差異及對策
淺談煤礦自動化機電技術探索
淺談中職汽車一般常見故障的診斷方法
中職對機電一體化計算機基礎探索
機電一體化技能競賽促進教學質(zhì)量的提高
淺談中職汽車電氣設備構造與維修課程實踐教學探索
對機電一體化設備安裝中幾個要點認識
對新型傳感器提升電動機性能并降低功耗作用
講解光機電一體化具體內(nèi)容包括
淺談機電一體化技術專業(yè)如何適應應用性本科教育
探索中職學校汽車修理專業(yè)如何適實踐作業(yè)
讓高職學生了解熱電偶現(xiàn)場使用的注意事項
淺談教學電梯安裝實訓教學的分析
淺析電梯電氣故障原因及解決措施

上一篇：淺析電梯電氣故障原因及解決措施
下一篇：如何提高職業(yè)學校電子技術教學質(zhì)量

探索現(xiàn)代電力電子技術應用狀況

我們的優(yōu)勢：