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现代电力电子技术论文

2017-11-16 15:26:09  字体:   打印 收藏 

摘 要:现代电力电子技术的应用与展望 摘 要:电力电子技术以功率处理为对象,以实现高效率用电和高品质用电为目标,通过采用电力半导体器件,并综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术,实现电能的获

关键词:现代电力电子技术论文


  现代电力电子技术的应用与展望

  摘 要:电力电子技术以功率处理为对象,以实现高效率用电和高品质用电为目标,通过采用电力半导体器件,并综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术,实现电能的获取、传输、变换和利用.现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术.在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用.

  推荐期刊:《电气时代》

  期刊简介:《电气时代》 :坚持实用性为主,实用性与前瞻性相结合;技术为主,技术与产业相结合。面向电力、石化、冶金、纺织和环保等行业的电气&自动化技术应用部门的管理、技术及采购人员。一、电力电子技术的发展

  1957年美国通用电气公司研制出了第一个晶闸管,标志着电力电子技术的诞生。而1958年以集成电路的诞生为标志的微电子技术带动了一系列高新技术产业的发展,标志着第一次电子技术革命的开始。现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子器件按照能被控制电路信号所控制的程度分为不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指电力二极管、该二极管虽不可控,可因为结构简单,使用方便成本低,仍被广泛应用。半控型器件主要指晶闸管,由它所组成的电路灵活成熟、开关损耗小、开关时间短,在电源、通用逆变器、电机控制等电路中应用广泛。但驱动电流大、耐浪涌电流能力差、容易受二次击穿。以电子技术和微电子技术的发展为背景,全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期发展起来了,主要有电力晶体管(GTR)、电力场效应晶体管(电力MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)。其特点是集高频、高压和大电流于一身,是大型的功率半导体复合器件,全控型器件的诞生表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

  二、现代电力电子的应用领域

  (一)电力系统及节能方面

  电力电子技术在电力系统领域中的应用着非常广泛和重要,在发电通过改变设备的运行特性为主要目的;而电子技术在高压输电领域的应用,极大的提高了电网运行的稳定性,被称为“硅片引起的第二次革命”;在配电领域,则通过电力电子装置来防止电网瞬间停电、瞬间电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,加强供电可靠性,改善供电质量。同时还通过减少无功损耗,提高功率指数,来达到节能的目的。在发达国家有60%以上的电能至少经过一次以上的电力电子变流装置进行处理。通过这种处理可以节约能源和提高用电设备的性能。直流输电在长距离、大容量输电中有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都使用晶闸管变流装置。

  (二)交通运输

  电子技术在铁路运输、船舶、航天、电动汽车等行业都有广泛的应用,称为新兴产业不可缺少的重要技术。新型环保绿色电动汽车与混合动力电动汽车都正在积极的发展中。汽车是靠汽油引擎的运行发展起来的一种机械,它排出大量的二氧化碳与其他废气,严重污染了环境。而绿色电动汽车的电机用蓄电池为能源,靠电力电子装置来进行电力变换与驱动控制,其蓄电池的充电也是离不开电力电子技术的。显然,未来电动汽车大有可能取代燃油汽车。。而在电气机车中的直流机车就是采用整流装置来供电的,而交流机车则采用变频装置来供电,都离不开电子技术的应用,直流折波器和铁道车辆、磁悬浮列车中的电力电子技术更是关键技术的应用实例。船舶、飞机也需要各种不同要求的电源,所以航海、航空都离不开电力电子技术。

  (三)开关电源

  首先高速发展的计算机技术在带领人类进入了信息社会的同时,也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化,关键技术是高频化。由于开关电源轻、小、薄的特点,其应用日益广泛。现在开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。

  (四)不间断电源(UPS)

  电子技术带给计算机领域的还有不间断电源技术。所谓不间断电源(UPS)是指计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

  三、总结

  90年代以后,电子技术朝着大功率化、模块化、变频化和智能化发展。电化学专业、铁道电气车、钢铁工业、电力工业的迅速发展给电力电子器件提供了用武之地。通过电子技术和微电子技术的结合,促成了功率集成电路的诞生,最终促使了大量新结构、新材料器件等电子器件的诞生和发展,给工业、航天等带来了极大的帮助和便利,对节约能源、改造传统产业、发展新型产业作出了巨大的贡献。总而言之,电力电子因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。

  参考文献:

  [1]周明宝.电力电子技术[M].北京:机制工业出版社,1985.

  [2]陈国呈,周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报,1995(6):23-26.

  [3]王正元.面向新世纪的电力电子技术电源技术应用,2001

  [4]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2007

  作者简介:李玲慧,女,1989年――,籍贯:山东省德州禹城市,本科学历,研究方向:电力电子。

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