電力電子技術范文

導語：如何才能寫好一篇電力電子技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：電力；電子技術；電力電子

電力電子技術分為電力電子器件制造技術和交流技術（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支。現已成為現代電氣工程與自動化專業不可缺少的一部分。

一、電力電子學

電力電子學（Power Electronics）這一名稱是在上世紀60年代出現的。1974年，美國的W.Newell用一個倒三角形（如圖）對電力電子學進行了描述，認為它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而形成的。這一觀點被全世界普遍接受。“電力電子學”和“電力電子技術”是分別從學術和工程技術2個不同的角度來稱呼的。

利用電力電子器件實現工業規模電能變換的技術，有時也稱為功率電子技術。一般情況下，它是將一種形式的工業電能轉換成另一種形式的工業電能。例如，將交流電能變換成直流電能或將直流電能變換成交流電能；將工頻電源變換為設備所需頻率的電源；在正常交流電源中斷時，用逆變器（見電力變流器）將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。應用電力電子技術還能實現非電能與電能之間的轉換。例如，利用太陽電池將太陽輻射能轉換成電能。與電子技術不同，電力電子技術變換的電能是作為能源而不是作為信息傳感的載體。因此人們關注的是所能轉換的電功率。

電力電子技術是大功率的電技術，又大多是為應用強電的工業服務的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術的內容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統。電力電子器件以半導體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎為半導體物理學；它的工藝技術為半導體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應用了微電子學的技術。電力電子電路吸收了電子學的理論基礎，根據器件的特點和電能轉換的要求，又開發出許多電能轉換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發、保護、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及電路。利用這些電路，根據應用對象的不同，組成了各種用途的整機，稱為電力電子裝置。這些裝置常與負載、配套設備等組成一個系統。電子學、電工學、自動控制、信號檢測處理等技術常在這些裝置及其系統中大量應用。

二、電力電子技術的應用作用

1、優化電能使用。通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用達到合理、高效和節約，實現了電能使用最佳化。例如，在節電方面，針對風機水泵、電力牽引、軋機冶煉、輕工造紙、工業窯爐、感應加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調查，潛在節電總量相當于1990年全國發電量的16%，所以推廣應用電力電子技術是節能的一項戰略措施，一般節能效果可達10%-40%，我國已將許多裝置列入節能的推廣應用項目。

2、改造傳統產業和發展機電一體化等新興產業。據發達國家預測，今后將有95%的電能要經電力電子技術處理后再使用，即工業和民用的各種機電設備中，有95%與電力電子產業有關，特別是，電力電子技術是弱電控制強電的媒體，是機電設備與計算機之間的重要接口，它為傳統產業和新興產業采用微電子技術創造了條件，成為發揮計算機作用的保證和基礎。

3、電力電子技術高頻化和變頻技術的發展，將使機電設備突破工頻傳統，向高頻化方向發展。實現最佳工作效率，將使機電設備的體積減小幾倍、幾十倍，響應速度達到高速化，并能適應任何基準信號，實現無噪音且具有全新的功能和用途。

4、電力電子智能化的進展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術與電力電子技術一體化，其發展有可能引起電子技術的重大改革。有人甚至提出，電子學的下一項革命將發生在以工業設備和電網為對象的電子技術應用領域，電力電子技術將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。

三、電力電子技術器件

02年出現了第一個玻璃的汞弧整流器。1910年出現了鐵殼汞弧整流器。用汞弧整流器代替機械式開關和換流器,這是電力電子技術的發端。1920年試制出氧化銅整流器，1923年出現了硒整流器。30年代，這些整流器開始大量用于電力整流裝置中。20世紀40年代末出現了晶體管。20世紀50年代初，晶體管向大功率化發展，同時用半導體單晶材料制成的大功率二極管也得到發展。1954年，瑞典通用電機公司(ASEA公司)首先將汞弧管用于高壓整流和逆變,并在±100千伏直流輸電線路上應用，傳輸20兆瓦的電力。1956年，美國人J.莫爾制成晶閘管雛型。1957年，美國人R.A.約克制成實用的晶閘管。50年代末晶閘管被用于電力電子裝置，60年代以來得到迅速推廣,并開發出一系列派生器件,拓展了電力電子技術的應用領域。 電力電子電路 隨著晶閘管應用的推廣，開發出許多電力電子電路。

四、電力電子電路器件類別

1、將交流電能轉換成直流電能的整流電路；

2、將直流電能轉換成交流電能的逆變電路；

3、將一種形式的交流電能轉換成另一種形式的交流電能的交流變換電路；

4、將一種形式的直流電能轉換成另一種形式的直流電能的直流變換電路。這些電路都包含晶閘管，而每個晶閘管都需要相應的觸發器。于是配合這些電力電子電路出現了許多的觸發控制電路。

五、電子電路器件分類

1、控制電路主要由分立的電子元件（如晶體管、二極管）組成。直到80年代后期，還用得不少。

2、由集成電路組成。自從1958年美國出現了世界上第一個集成電路以來，發展異常迅速。它應用到電力電子裝置的控制電路中,使其結構緊湊,功能和可靠性得到提高。

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【關鍵詞】電力電子技術 專業基礎課 電類專科專業 反思

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）24-0078-01

電力電子技術是電類專科專業重要的專業基礎課。該課程涉及的教學內容相對較多，課時相對本科較少，并且近年來內容更新速度較快。以長春工程學院發電專科為例，該課程共為48學時，其中實驗6學時，如何在有限的學時內獲得最好的教學效果，使學生在有限的課堂時間中較好地掌握課程內容，并最大限度地培養學生的工程實踐能力和創新能力，增強學生的學習興趣，是一個急需解決的問題。課程組成員根據多年對本課程的教學經驗的總結，從其特殊地位、大綱、教學內容、教學方法與手段、考核等方面對該課程的教學改革進行了探索，并與電類本科專業的教學進行了比較。

一 電力電子技術課程在專科專業中的特殊地位

電類專科專業是長春工程學院多年來具有重要地位的老牌專業，學生畢業后基本都從事和電力相關的工作，電力電子技術就成為該專業的重要專業基礎課程。通過本課程的教學，使學生獲得電力電子技術必要的基本知識、基礎理論、基本方法以及基本技能的培養和訓練，為學習專業課程以及從事與電類專業有關的技術工作奠定必要的基礎。與電類本科專業相比較，雖然學時較少，但有著同等重要的地位。

二 修改教學大綱，編寫有針對性的教材

課題組成員經過反復研究和討論，根據專業特點的不同，電力電子技術課程安排在發電專業第四學期，這之前已經學習了電子技術等先修基礎課程，有助于對本課程的理解和接受。但與本科教學不同，需要根據專科的實際情況，有針對性地修改教學大綱，章節內容和學時分配進行了大的調整。如總學時由56改為48，實驗學時由10改為6。各章的教學重點和難點也做相應調整，尤其是最后的考核方法，希望更能體現專科教學的特點，適合應用型人才培養的目標。課題組成員根據電類專科學習電力電子技術的特殊要求，編寫授課教材，特別指明專科和本科學習的不同。另外，課題組成員定期集體備課，查找問題，相互學習和促進，積極申請電力電子技術教研和教改課題。

三 調整教學內容

由于電類專科的學時比本科要少8～10學時，而教學內容較多，在教師授課過程中更需要突出重點，使學生做到觸類旁通。如第二章“電力電子器件”中的二極管、晶體管、場效應管等內容電子技術中都已詳細介紹，所以本課程中簡略帶過。而對應用較為廣泛的晶閘管和IGBT，則作為重點內容，尤其是它們的原理和參數。從教材整體教學來看，整流電路、逆變電路、直流—交流變換電路以及交流—直流變換電路是教學的重點，占用大部分學時，而PWM控制技術需要一定的理論基礎，專科學生很難接受，只介紹基本概念。

四 改進教學方法和手段

由于該專業學生的選修課程電路理論基礎較為薄弱，并且沒有接觸過電機學，所以對課程內容的接受有難度。根據這一特點，課題組成員經過反復研討，認為在授課過程中適當占用一定的學時來回憶復習基爾霍夫定律、直流電機工作原理等知識，讓學生更容易接受本課程內容。

根據波形直觀地分析電力電子器件和電路原理是電力電子技術課程教學過程中的鮮明特點，從而確定電路中能量的變換和傳遞。所以“黑板+粉筆”的授課方式一直被教師應用，但該方法的缺點是花費時間較多。而多媒體教學的優點是可以形象地表達一些語言難以描述清楚的問題，所以我們采用多媒體和板書有效結合的方式，對單相橋和三相橋等比較重要的電路采用板書手工繪圖，尤其是這兩種電路的阻感負載情況。而對于單相半波和三相半波等電路則直接通過PPT給出。并且無論采用什么方法，我們都專門制作了Flas進行演示，這樣可以更有效地讓學生理解電路工作原理，提高學生的感性認識，激發學生學習的興趣。

五 電力電子技術課程的考核方式

在期末考核方式上，我們也進行了相應改進。為了督促學生充分利用課堂時間，我們增加了平時成績在最后考核中的比重。本科專業的平時成績占總成績的30%，而電類專科本課程最終考核包含以下幾部分內容：期末試卷卷面成績60%、實驗成績10%、平時考核（考勤、課堂提問和作業等）30%。通過這種考核可以使教師能及時了解學生學習狀態，并且根據反饋信息及時調整教學；學生也能在學習過程中及時發現存在的問題，改進學習方法。這樣能改變課程結束時“一考定成績”的做法，防止考前突擊的行為。學生反映良好，教學效果較好。

六 結論

隨著科學技術和各學科教育的發展，電力電子技術在高等學校電類專科專業中發揮著越來越重要的作用，同時又與本科專業的教學有著很大的不同。所以要求教師能跟上時代步伐，因材施教，不斷改進教學方法，并學習其他專業和院校的經驗，為社會培養出優秀的應用型專科人才。

參考文獻

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一、電力電子技術應用

用電領域中的電力電子技術，電動機的優化運行。全世界的用電量中約有60％左右是通過電動機來消耗的。高能量密度的電源應用，電化學電源廣泛應用在作為國民經濟的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產業中；體積小、重量輕、效率高的各種開關電源應用也是十分廣泛；信息領域中的電力電子技術，電力電子技術為信息技術提供先進的電源和運動控制系統，日益成為信息產品中不可缺少的一部分；發電領域中的電力電子技術，發電機的直流勵磁。常規發電機中勵磁的建立已經由傳統的直流磁勵機轉變為由中頻交流勵磁機加電力電子整流的方法，并已取得良好的經濟效益，可靠性較高。水輪發電機的變頻勵磁。發電頻率取決于發電機的轉速，采用了電力電子技術后，將水輪發電機直流勵磁轉變為低頻交流變頻勵磁。當水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發電頻率補償到額定，延長水輪發電機的發電周期，解決了水力發電中發電機工作時間受季節性水流量影響而導致的頻率無法調節、浪費較多水能的問題；環保型能源發電，利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等新能源發電，是解決一次能源危機（煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏）的重要途徑，它們是可再生的綠色能源。

二、電力電子器件發展趨勢

縱觀幾十年的發展歷史，半導體器件起到了推動電子技術發展的作用，晶閘管等電力半導體器件扮演了電力電子發展中的主要角色。電力電子技術的創新與電力電子器件制造工藝，己成為世界各國工業自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地，各發達國家均在這一領域注入極大的人力，物力和財力，使之進入高科技行業，就電力電子技術的理論研究言，目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進，在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發完善，促進電力電子技術向著高頻化邁進，實現用電設備的高效節能，為真正實現工控設備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術基礎，也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創新描繪了廣闊的前景。

1.全球范圍內石油儲量、煤儲量逐漸在減少，生態平衡也嚴重受到破壞，環境污染越來越嚴重,現在世界各國普遍關注新能源的應用..新能源發電中的電力電子技術應用特點如下：一次能源供給隨機性大，風能、太陽能都隨天氣情況而有很大變化;并網發電要求高，電網側要求輸入電能波動小，電能質量高等。

2.電力牽引（electrictraction）是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電力機車或動車的牽引電動機將電能轉換為機械能，驅動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通電動車輛組運行。因此，在以后的發展中，要不斷應用先進的技術來扼殺電力牽引的缺點，達到盡量完美。

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關鍵詞：電力電子技術　工業　節能　變頻

中圖分類號：TM92　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)010-042-02

1、引言

電力電子技術是一個新興的領域，它將電子技術應用到電力領域，將強電和弱電結合控制。從電力電子技術問世至今，在各行各業都有廣泛的應用，尤其在工業上發揮著重要的作用。在工業方面，電力電子技術主要應用在電力牽引、電機驅動和先進裝備制造業等。在電力電子技術的基礎上實現的大功率變流器及其控制系統，大功率高精度可程控交、直流電源系統，高精度數控機床的驅動和控制系統，這些技術不但提高了工業制造精度和效率。更重要的是有效地降低了能耗，實現綠色工業。

2、電力電子技術的發展歷史

從1958年美國通用公司研制出世界第一個工業用普通晶閘管開始，電能的變換和控制就開始了從旋轉的變流機組和靜止的離子變流器進入由功率半導體器件構成的變流器時代。雖然早在20世紀初就已經出現在了可以控制電流的真空管和水銀整流器，但電力電子技術真正得到飛速發展并被廣泛應用，還是在硅整流器件誕生之后。硅整流器件包括從半控型晶閘管(SCR)到全控型的門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場效應晶體管(Power-MOS．FET)?隨著硅整流器件的發展，電力電子器件的控制能力和開關速度得到了提高，而電力電子技術的發展也相應先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代。

3、電力電子節能技術的典型應用

3.1變頻調速系統　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流／過壓／過載保護等功能。變頻器的功能很多，比如其優化電機運行，全世界中用電量有60％左右是通過電動機來消耗的，因此變頻器在提高電動機的電能利用率上有很大的作用。根據全球著名變頻器生產企業ABB的測算，單單該集團全球范圍內已經生產并安裝的變頻器每年就能夠節省1150億千瓦時電力，相應減少9700萬噸二氧化碳排放，這已經超過芬蘭一年的二氧化碳排放量。　在一般的工業領域，通常場合下的電機調速均采用電力電子技術與電力傳動技術，目前該技術已經比較成熟。在異步電動機運行時，需要同步進行調壓和調頻使電機在獲得良好的運行性能，同時保持控制的靈活性。目前主要通過交-直-交變頻調速系統來實現這一目標。包括可控整流調壓、方波(六脈波)逆變調頻和不控整流器整流、脈寬調制逆變器同時調壓調頻兩種主要結構形式。但一些高壓大功率應用(電力牽引，中高壓高性能電機驅動等)場合，依然是這一領域的技術制高點，仍在進行不斷的研究。　據最新資料統計。在美國大約有8％的發電量消耗與照明負載有關，約50％－60％的發電量用于電動機的驅動。近年來，由于美國應用高度發展的電力電子變頻技術對白熾燈和各種電機進行改造，使電能節約15％－25％左右，在日本，由于廣泛使用變頻技術，使得目前單位國民總值平均能耗居世界最低的情況下，又再把全國發電量的10％節約下來。

3.2高頻開關電源技術　電氣產品的體積、重量與供電頻率的平方根成反比，所以當我們把頻率從50Hz提升到200Hz時，用電設備的體積重量大體下降至原來的5％-10％，基于這個原理，對傳統行業的電鍍、電加工、充電等各種電源進行改造，不僅其主要材料可以節約90％或者更高，還可節電30％或者更多。　目前，高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流，傳統的相控式穩壓電源已逐步被高頻開關電源所取代，高頻開關電源通過MOSFET或IGBT在高頻下工作，其開關頻率一般在50Hz-100Hz之間，以實現高效率的小型化。

3.3新型靜止無功發生器(ASVG)　變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載，這些設備在運行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此無功電源與有功電源一樣，是保證電能不可缺少的部分。隨著電力電子技術的進一步發展，逐步出現在了應用變流技術進行動態無功補償的靜止補償器。它是通過將自換相橋梁式電路直接并聯到電網上或者通過電抗器并聯到電網上。ASVG根據直流側采用電容和電感兩種不同的儲能元件，可以分為電壓型和電流型兩種，圖1所示的原理圖為電壓型補償器，如果將直流側的電容器用電抗器代替，交流側的串聯電感用并聯電容代替，則為電流型的ASVG。交流側所接的電感L和電容C的作用分別為阻止高次諧波進入電網和吸收換相時產生的過電壓。當逆變器脈沖寬度恒定時，調節逆變器輸出電壓及系統電壓之間的夾角，就可以調節無功功率及逆變器直流側電容電壓Uc，同時調節夾角和逆變器脈寬，既可以保持Uc恒定的情況下，發出或吸改所需的無功功率。

4、我國電力電子技術應用于工業節能情況

我國電力電子行業起步較早，1957年美國發明了晶閘管，1962年我國就研制出自己的晶閘管，電力電子節能技術遍布工業制造、交通運輸、電力系統、電子裝置等各個領域，包括一大批軋機、無軌電車、電焊機、電鍍和電解電源以及風機和水泵等機電設備，由于采用現代電力電子技術進行改造，其效率大大提高。電力電子技術已經滲透到日常生活的各個角落：上班乘坐的交流調速地鐵；上下樓用的交流調速電梯；室內用的變頻調速空調；照明用的高頻振蕩熒光燈；計算機用的開關電源和UPS．家用電炊具中的電磁爐等。這些新型設備大大提高了效率，降低了能耗。

5、結論

通過以上分析，可以看出電力電子技術能夠實現工業上高效節能的目的，具有非常高的實用性，應用范圍也相當廣泛，在工業中很多領域已經開始發揮出重要的節能作用。隨著電力電子技術的發展，其必將為綠色工業提供更好的指導和更強的動力，為節能減排創造更廣闊的發展空間，從而造福全人類。

注釋：

①唐政．淺談電力電子技術發展與應用[J]中國科技博覽,2010,30：　635．

②李澤元．21世紀的電力電子技術[J]電信技術．1999,11：1．3．

③林輝．異步電動機的軟起動技術[J]I電機技術．2010,3：32-34．

④劉冬巖，韓直．電力電子技術與節能[J]．中國能源，1997,10：　43-44．

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一、電力電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。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,其發展先后經歷了整流器時代、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,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1、整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,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變為直流電,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與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-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物。

2、逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,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補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

3、變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。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合,出現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展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

二、電力電子技術的應用

1、一般工業

工業中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調速性能，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展，使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美，交流調速技術大量應用并占據主導地位。大至數千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調速技術。一些對調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，以達到節能的目的。還有些不調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速系統，而近年來交流變頻調速已成為主流。3、電力系統

電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。據估計，發達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統在通向現代化的進程中，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，電力系統的現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。近年發展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現的。無功補償和諧波抑制對電力系統有重要的意義。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。近年來出現的靜止無功發生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優越的無功功率和諧波補償的性能。在配電網系統，電力電子裝置還可用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，改善供電質量。

在變電所中，給操作系統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、微型計算機內部的電源現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壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現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、發光效率高、可節省大量能源，通常被稱為“節能燈”，它正在逐步取代傳統的白熾燈和日光燈。變頻空調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

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【關鍵詞】電力電子技術；MATLAB；仿真

作者簡介：趙娟（1982—），女，碩士，講師，主要從事高職院校應用電子專業教育教學

前言

電力電子技術是電氣控制等專業的一門基礎性較強且與生產緊密聯系的課程，主要研究各種電力電子器件，以及由電力電子器件所構成的各種電路或變流裝置，以完成對電能的變換和控制。由于電力電子器件自身的開關非線性，給電力電子電路的分析帶來一定的復雜性，學生在學習時覺得枯燥，對波形的變化難以理解，在很大程度上影響學習效果和學習興趣。根據目前電力電子技術教學現狀，本文介紹了利用MATLA仿真軟件來完成對實際電路的仿真，實踐證明，借助這種輔助教學手段，更好的幫助同學們對本課程理論知識的理解，同時有效的激發學生的學習興趣。

1MATLAB簡介

MATLAB是一種科學計算軟件，SIMULINK是掛接在MATLAB環境上，以MATLAB的強大計算功能為基礎，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。在SIMULINK環境下的電力系統模塊庫(SimPowerSystem)可以方便地進行RLC電路、電力電子電路、電機控制系統和電力系統的仿真。本文所介紹的電力電子電路的仿真就是在MATLAB／SIMULINK環境下，主要使用電力系統模塊庫和SIMULINK兩個模塊庫進行。通過電力電子電路的仿真，不僅展示了MATLAB／SIMULINK的強大功能，而且有助于同學們學習仿真的方法和技巧，研究電路的原理和性能。

2仿真實例

整流電路是電力電子技術中出現最早的一種變換電路，廣泛應用在直流電動機調速、電焊、電鍍等場合。本文以晶閘管組成的單相橋式可控整流電路為例說明MATLAB／SIMULINK/SimPowerSystem工具箱的應用。單相橋式全控整流電路如圖1所示。電路由交流電源、晶閘管、負載以及觸發電路組成。改變晶閘管的控制角可以調節輸出直流電壓和電流的大小。

2.1仿真建模

在MATLAB環境下，點擊圖標，點擊菜單File，選擇New，新建一個空白的仿真平臺，在SimPowerSystem及相關的模型庫下提取所需的模塊放到仿真窗口，將電路元器件模塊按單相橋式可控整流電路的原理圖連接起來組成仿真電路。

2.2模型參數設置

設置模型參數是保證仿真準確和順利的重要一步，雙擊各模塊圖標彈出參數設置對話框，根據參數要求設置。單相交流電源參數設置：幅度220V，頻率50HZ，相位00。四個晶閘管參數設置：使用默認值。兩路脈沖參數設置：pulse1周期0.02s，初始相位600（對應參數600/3600*0.02s），即0.003s，pulse2與pulse1相位互差1800，，即0.013s。負載RLC參數設置：電阻性負載時R為2Ω，L為0H，C為inf；電感性負載時R為2，L為0.01H，C為inf.

2.3模型仿真

參數設置完后，設置仿真時間，開始時間0，結束時間0.1s，選擇ode23tb仿真算法，最大步長設為1e-3。觀察在交流輸出信號下，觸發角為600時的輸出直流電壓和直流電流波形，如圖3、圖4所示。

3結束語

以上仿真結果中給出了α＝60°時帶不出負載時輸出直流電壓和電流的波形圖，實踐證時，利用MATLAB仿真電力電子電路時，不需要再重新構建仿真模型圖，只要對模塊的參數稍作修改即可得到在不同的條件下（如控制角不同，負載不同）所對應的輸出波形，操作靈活方便，便于激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力，是一種較為理想的實踐教學軟件。

參考文獻

[1]林飛等主編.電力電子應用技術的MATLAB仿真[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]徐立娟主編.電力電子技術[M].北京:人民郵電出版社,2010.

[3]劉雨棣主編.電力電子技術及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2006.

篇7

1.課程建設與改革思路

教學內容和教學體系的改革是“電力電子技術”課程改革中最重要的環節，直接關系到教學質量的提高，關系到應用型人才培養的要求。我校按照電力電子器件—電力電子變換電路—電力電子電路的微機控制技術—電力電子技術應用的思路，以電力電子器件為電路服務，電路為電力電子系統服務，系統為電力電子應用服務的理念作為教學內容設置的主導思想，以應用能力和工程素質培養為核心，精選理論內容，強化技術應用，及時而恰當地引入電力電子技術的新知識、新技術、新工藝。

2.調整教學內容

在教學設計上理論與實踐相結合，知識傳授與應用能力培養相結合，課內與課外相結合，講授與研討相結合。將電力電子器件、變換電路作為傳統內容，將電力電子技術應用作為實用內容，將最先進的自動控制生產線作為新技術，對典型電力電子及電氣傳動系統分析作為討論內容，將科研課題引入課堂作為啟發內容，通過典型案例分析，將理論與實際結合，培養學生解決實際問題的能力，并通過滲透行業規范、安全操作規程、文明生產等知識培養學生的工程素質。課程的講授以電力電子器件的工作原理、特性、參數、選擇、驅動與保護電路為基礎，以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC變換電路結構、工作原理、波形分析和參數計算及電路設計為核心，以微機控制的脈寬調制技術（PWM）和各種軟開關技術作為新的控制方法和新技術，把電力電子學科的發展方向引入課堂。以電力電子器件的應用電路為教學的重點，解決實際工程問題，使學生能充分認識現代電力電子技術對交、直流電路的控制和變換能力，并掌握各種變換原理和方法，為后續課程“運動控制系統”深入學習及畢業設計打下堅實的基礎。

二、強化實踐教學，提高學生實踐能力和創新能力

1.完善實踐教學條件

“電力電子技術”課程具有很強的工程性和實用性，而實驗是培養學生理論聯系實際、動手能力、嚴謹的態度和科學研究方法的重要手段。因此，以營造真實的、先進的工程環境為目標，緊密結合工程實際應用，投入100多萬元建設和完善了電力電子技術實驗室。現實驗室擁有實驗設備24臺套，開發了電力電子技術仿真研究平臺，構建了電力電子技術實踐教學體系（包括課內實驗、課外實驗、課程設計、生產實習和畢業設計等），編制相關的教學文件。實驗室向學生全面開放，學生以團隊的形式開展自主性實驗和學科競賽培訓，并為學生提供實際工程技術資料、仿真實訓教學軟件，培養工程實踐應用能力。

2.精心設計實驗內容

課程組精心設計了實驗教學項目和內容，引導學生從問題出發，逐步由基礎實驗走向設計性和綜合性實驗，再過渡到創新性實驗。開設了晶閘管整流、逆變的驗證性實驗，使學生對本課程的應用有初步認識；對直流斬波、交交變換以及PWM控制技術部分的實驗，則由教師給出電路參數要求，由學生自行設計主電路、驅動電路等，完成設計性實驗，培養學生分析問題，解決問題的能力；軟開關技術的實現等具有較高實用價值的實驗項目，密切聯系著當今電力電子技術發展的最前沿技術，并且在國民經濟發展中起著重要作用。通過實驗學生了解了電力電子新技術的發展動態，同時對本課程的應用領域、可以解決的問題有了更直觀感性的認識。實驗項目與科研、工程、社會應用實踐密切聯系，形成良性互動，實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合，有利于學生創新能力的培養和自主訓練。3.增設課程設計與調試環節開設了1周“電力電子技術”課程設計與調試實踐環節，以完整的電力電子系統為載體，將電力電子器件選擇以及電力電子主電路、驅動電路、保護電路、檢測電路、控制電路等內容有機地結合起來，使學生通過設計、組裝、實驗和調試“四位一體”的訓練，培養學生的實踐能力和創新能力。同時，在教學中使用計算機仿真軟件Matlab/Simulink搭建各種常用電力電子電路，且可方便地調整電路的參數進行仿真，培養學生應用計算機處理復雜電力電子電路的能力，也為日后從事工程設計和科學研究打下良好的基礎。

三、改進教學方法與手段，調動學生學習主動性和積極性

在實際教學實踐中，筆者始終堅持以學生為主體、教師為主導、能力為主線的教育理念，根據課程內容合理采用不同的教學方法組織課堂教學，將“理論+實踐+應用能力”的教學模式貫穿在整個教學活動中，由傳統的教師滿堂灌唱獨角戲變成了教師學生共同參與的互動學習，教與學融為一體。教師有所教，學生有所學，極大地調動了學生的學習積極性，加深了學生的理解，加快了學習步伐。通過啟發教學法、案例教學法、任務驅動教學方法等，增強學生主觀能動性，活躍課堂氣氛，挖掘學生潛力，增強專業素養，逐漸讓學生由“學會”變成“會學”，由被動變主動汲取知識。為了分析電力電子器件和電路的工作狀態，使學生弄清電路中能量的變換和傳遞，筆者制作了本課程比較完善的多媒體教學課件。利用多媒體技術將實際應用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上，結合典型工程實例，并把電力電子前沿的研究狀況、最新的研究成果以圖表、圖片等方式充實到教學課件中，提高學生的感性認識，激發學生學習的興趣，不斷提高教學效果及教學質量。同時，建設了本課程的教學網站，網站資料豐富，包括教學資料和典型工程實例等，學生可以在網上學習，教師可以在網上進行答疑，激發了學生學習的興趣，提高了教學效果。

四、改革考核方式，提高學生對知識的綜合運用能力

1.考試過程全程化

教師根據“電力電子技術”課程性質和不同階段的教學要求，通過課堂提問、討論、平時作業、單元測驗、實際操作、撰寫報告或論文等方式加強形成性考試評價，并安排階段性考試以強化學生平時對課程教學內容的學習和掌握，弱化期末終結性考核。

2.考核內容能力化

考核內容圍繞應用能力和工程素質培養為核心這個目標設置，結合新的“電力電子技術”教學內容體系，加大電力電子器件特性分析、實際電路分析、應用案例分析、實踐技能的比例，側重考查學生對知識的綜合運用、解決問題的能力。

3.考核方式多元化

根據不同階段的教學要求，考核采取口試、筆試（開卷、閉卷）、開發設計相結合的形式，變單一形式的考核為多種形式的考核。

五、組織課外科技創新活動，探索課內與課外培養的有效機制

按照課內培養與課外培養相結合的原則，把培養學生實踐創新能力固化在教學任務中，成立了課外科技活動小組，注意引導和鼓勵學生積極參加各種科技競賽活動。依托電力電子實驗室的硬件設施，積極組織學生參加全國大學生電子設計大賽和“挑戰杯”競賽，以培養和提高學生的自學能力、實踐能力和創新意識。在運行中，加強課外實踐活動的組織和管理，制訂《大學生課外科技創新實踐活動運行管理辦法》和《實驗室開放運行管理辦法》，對大學生第二課堂教育的條件保障、激勵政策、管理辦法、評價辦法等做了明確規定，形成了有效的大學生科技創新實踐活動保障體系。

六、加強青年教師培養，提高課程組教師整體水平

師資隊伍建設是課程建設的關鍵，課程組教師的理論教學水平、工程實踐能力、科研水平直接關乎“電力電子技術”課程建設水平。按照校內培養與校外培養相結合、教學培養和科研培養相結合的原則，通過建立青年教師“導師制”、定期開展教學研討和教學觀摩、實行青年教師實驗室坐班制、深入工業企業生產實際、選派教師參加新技術培訓等措施，不斷提高青年教師教學水平、學術水平和實踐能力。

七、結語

篇8

1.1通過課程改革，提高教師教學水平與科研能力新型元器件、電路拓撲和控制技術的不斷涌現，使電力電子技術課程的內容更新較快。通過課程教學改革，激勵教師及時更新知識儲備，做好新知識、新技術的學習與傳授，使課堂教學更能體現時代性，并使教師自覺提高自己的教學水平。同時，依托我校已建成的電力電子實驗室，鼓勵教師開發適用于各層次、滿足不同專業側重點的實驗和實踐環節，使教師通過指導學生課程設計、畢業設計，并結合企業項目需求，開發出多項科研教研項目，使教師科研能力得到提高。

1.2為課程群建設、產學研相結合的進一步探索研究奠定基礎電力電子技術已逐步發展成為一門由現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術多學科相互滲透的綜合性技術學科。通過課程改革，為電力電子技術精品課程建設、課程群建設奠定良好基礎。此外，通過課程改革，探索適用于我校的電類專業卓越工程師特色培養模式，并促進教科研和企業項目合作與承接等工作的深入開展。

2教學改革方案的實施與主要特色

為努力改變該課程原有的難教難學的狀況，教學改革方案從以下幾個方面實施：

2.1重新編排教學內容，突出課程實用性和趣味性改變傳統教學中對四大變流電路孤立、單一的學習模式，引入生活中常見電路以及電子小制作的實例，通過一系列具體電路系統設計過程的演示，將《模擬電路》、《電機與電氣》等前期專業課程的知識與《電力電子技術》所學理論知識相聯系，展現課程強弱電結合、多學科融合的特點。并且，在保證理論基礎扎實前提下，增加日常電路分析和設計實踐環節在整個教學過程中所占比重，以實例激發學生自主學習興趣，以興趣帶動能力培養，在這一過程中培養學生的讀圖、分析、畫圖、簡單電源電路設計等能力，實現理論與應用相輔相成、有機結合，最終提升學生工程應用方面的綜合素質。

2.2采用引導型教學方式，注重教學過程中的互動性和學生分析解決問題能力的培養授課過程中注意開展互動，通過采用提出啟發性問題—共同討論—獲得結論—實驗驗證的方法，在教師“教”與學生“學”的過程中不斷發現問題和新的突破點，將學生被動接受知識的過程轉化為其不斷解決問題的過程，使學生主動學習、開放思維，并在此過程中加深相關理論的理解，訓練其分析和解決問題的能力。

2.3充分發揮多媒體教學優勢，改變理論教學抽象、刻板的現狀電力電子技術重視對電路波形的分析。課程原有的單一的板書或簡單PPT課件加板書的傳統授課形式課堂信息量較少，不夠直觀，不能解決學生缺乏學習興趣，接收效果較差等問題。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，以及課程內容在實際生產中的應用。既可使教學內容更加豐富，還使分析過程不再枯燥抽象，分析結果生動醒目，便于學生理解。

2.4以實際系統分析為手段，提高學生知識融會貫通的能力改變對變流技術中各典型電路孤立的講解，通過帶領學生進行典型的電力電子系統分析，結合系統供電、控制等模塊電路結構、原理的介紹，體現該門課程電力、電子和控制學科間的交叉性，使學生學會將與課程相關的專業課內容靈活運用于電路分析和設計應用中，提高他們對所學知識的融會貫通能力。

2.5引入專業常用仿真軟件，激發學生學習興趣，培養基本專業技能專業仿真軟件在現代工業設計及應用中的作用越來越顯著，掌握一至兩種仿真軟件工具將成為工科學生應具備的基本素質之一。同時，在教學過程中，利用仿真軟件對電路工作情況進行仿真，可以使分析過程更為直觀，有利于激發學生學習興趣。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在開關電源開發應用中具有重要作用，被相關企業廣泛運用[4]。在教學改革中，通過在課堂教學和實驗環節中引入建模的基本原理與過程，既能使課堂教學和實驗更加生動直觀與安全，還能引導學生學習軟件的應用，使他們具備基礎建模能力，有助于滿足企業對于學生基本專業技能的要求。

2.6開發一批設計性、綜合性研究實驗，培養學生的應用、創新能力利用學校電力電子實驗室和軟件仿真的資源，結合當前熱門課題和企業需求，開發一些設計性、綜合性較強的實驗，或通過課程設計、畢業設計的方式指導帶領學生進行研究設計。實驗的開發以培養學生應用創新能力為主要目的，既有助于學生鞏固所學知識，提高知識綜合運用能力，又可為電子設計大賽等專業比賽人才選拔奠定基礎。

2.7以課程改革為契機，積極拓展校企合作途徑，開發產學研項目，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，深化校企合作的內容，將企業實際項目作為教學的實踐、提升環節，依托學校的實驗實訓中心，以教師為主導，學生進行設計、驗證配合，不僅可以極大地激發學生學習和實踐的興趣，同時也有利于教師自身科研水平的提高。

3結語

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關鍵詞：電子電力技術；電力系統；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.167

0 引言

電力電子技術是一種新技術，這種技術包含了電力和電子兩方面的技術，它在新能源發電中具有重要作用，并逐漸在人們的生活中扮演著重要的角色，逐漸成為人們生活中的重要組成部分。隨著經濟的不斷發展，這些器件、技術逐漸應用于各個領域，這為促進電力電子技術的發展起到了積極作用，也為其在電力系統中的應用開拓了空間。

1 電力電子技術的發展

電力電子技術是一門綜合性的技術，它主要包括兩方面技術，分別是制造器件技術和應用電路技術，這兩種技術對于促進電力電子技術的發展具有重要作用。首先器件技術的發展過程中比較曲折，它經歷了半控型-全控型-復合型的發展過程，并將功率、控制驅動器等器件關聯起來，對一些功能進行了集中，這種改進不僅促進了器件結構上的發展，同時還對其功能進行了優化。整流電路系統應用比較頻繁的時代是改革開放以前，而改革開放以后應用最為頻繁的是逆變電路，但是整流電路系統仍然具有較為廣泛的影響。隨著科學技術的發展，脈沖寬度控制技術（PWM）在一定程度上促進了電力電子技術的發展，同時自動開關器件的應用和發展，也使電力電子技術逐漸走向低頻化發展。其中脈沖寬度控制技術（PWM）的控制方式主要包括以下幾個方面：分別是無功率控制、觀測器控制、神經元控制等，這些控制方式在實際中的應用，在很大程度上促進了電力電子技術的發展，并使其進入了一個新的階段。現在電力電子技術有了新的發展方向，數字控制技術的應用，逐漸在電力系統中替代了模擬控制，它也將成為電力電子技術未來的發展方向，并能夠快速促進電力電子技術的發展。

2 電力電子技術在電力系統中的應用

2.1 發電環節

電力電子技術在電力系統中的應用，在一定程度上改變了發電環節涉及以及發電機組中多種設備的運行特性，具體表現在以下幾方面：一是大型發電機的靜止勵磁控制。靜止勵磁主要是采用晶閘管整流自并勵方式，這種方式使其具有較為簡單的結構，性能也比較穩定，造價也低，從而極大地促進了靜止勵磁在電力系統中的應用。并且靜止勵磁的應用，省去了勵磁機這個中間慣性環節，提高了電力系統的工作效率。二是水力、風力發電機的變速恒頻勵磁。水頭壓力和流量對于水力發電的有效功率起到了關鍵性的作用，水頭的變化將會直接影響機組最佳轉速的大小。在實際的應用中發電機的有效功率與風速成三次方正比例，風車捕捉最大風能的轉速與風速有直接關系。為了能夠獲得最大功率，這時可以使機組變速運行，只有這樣才能夠有效提高機組的應用效率。第三，發電廠風機水泵的變頻調速。在傳統的發電過程中，風機水泵消耗的電量比較大，并且其功率較低，這樣損耗了大量的電能，不利于發電廠的發展，低壓或高壓變頻器能夠有效地實現水泵的變頻調速，這樣就能夠達到節能的目的。低壓變頻器技術已經是一種比較成熟的技術，它在國外已經在眾多企業中廣泛應用，并取得了較好的成效，所以為了促進我國發電廠的發展，必須在實際的發電過程中應用該種技術。

2.2 輸電環節

第一，輕型直流輸電和直流輸電技術。在實際的應用中，直流輸電具有輸電容量大、控制調節靈活以及穩定性好等特點，這些特點極大地促進了直流輸電技術的應用，并逐漸在輸電作業中發揮重要作用。隨著科學技術的不斷發展和應用，直流輸電技術有了新的突破性的發展，輕型直流輸電技術的問世和應用，在很大程度上解決了現階段發電過程中遇到的難題。這是一種創新性的技術，并在傳統的直流輸技術上進行了改進，提高了發電效率，促進了輸電工作的有效進行。第二，FACTS 技術。FACTS 技術是一種柔流輸電技術，這種技術出現在八十年代后期，它的主要優勢能夠實現交流輸電功率潮流的控制，提高電力系統的穩定性。

2.3 配電環節

配電環節中比較重要的問題就是要提高電能質量，并保證供電的可靠性，這也是現階段發電廠急需解決的問題，也是阻礙我國發電廠發展的重要問題，這也是電力電子技術在電力系統應用中的重要任務。在對電能質量的控制過程中，應當注意滿足兩方面的要求，分別是抑制各種瞬態的干擾和波動及滿足對頻率、電壓、諧波，只有這樣才能夠保證電力電子技術在電力系統中的應用，才能夠提高電力系統的運行效率。DFACTS 技術是一種新技術，這種技術能夠有效地解決當前配電環節所遇到的問題，它也是在FACTS 技術基礎上發展起來的一門技術。

2.4 節能環節

第一，減少無功損耗，提高功率因素。在電力系統中，各種電力設備都會在一定程度上消耗相應的功率，既包括有功功率也包括無功功率，這都是發電過程中消耗的能量。這兩種功率對于確保電能質量具有重要作用。在電力系統中，保持無功平衡具有重要的作用，如果不能做到無功平衡，那么會造成電壓降低，對于電力系統中的設備具有損害作用，嚴重時甚至會造成巨大的安全事故，所以在發電過程中，應當引起足夠重視。第二，變負荷電動機調速運行。電力電子技術在電力系統中的應用，能夠有效節省能源，主要體現在兩方面，分別是電動機本身技術和變負荷電動機的調速技術，這兩種技術的應用能夠有效節省能源，對于提高電力電子技術在電力系統中的應用具有重要作用。目前，在國內，發電廠發電過程中的節能環節已經成為發電過程中的重要問題，傳統的發電過程成本較高，并且會產生污染，這在一定程度上限制了發電廠的發展，所以應當重視節能環節，降低能耗。

3 結語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，電力電子技術子啊電力系統中的應用越來越廣泛，并逐漸成為電力系統中不可獲取的一部分，在電力系統的供電中起到了重要作用，極大地促進了電力系統的發展。

參考文獻：

[1]徐政，盧強.電力電子技術在電力系統中的應用[J].電工技術學報，2004（08）：23-27.

篇10

1電力電子技術介紹

電力電子技術是一個由多種技術支撐的平臺，不僅包括功率半導體器件和現代控制技術，還包括計算機技術和電路技術。在近五十年來發展迅速，應用的范圍也從傳統產業設備以及電能質量控制逐漸發展到新能源開發，而且在民用產品方面也有較廣泛的應用。在電力電子技術眾多的應用方面中，應用于電路系統，尤其是直流輸電的大功率電力電子技術是其中的重要方面。自本文分別介紹了將此技術應用在電路系統中的發電、輸電、配電和節能這四個環節。

2電力電子技術在電路系統中的應用

自柔流輸電概念出現后，越來越多的學者開始關注電力電子技術，并積極聯合多種技術，開發出許多相關的支持和應用設備。下面對電力電子技術的多個電路系統應用方面進行詳細介紹。

2.1將電力電子技術應用在發電環節

在發電環節，可以將電力電子技術應用在發電環境中的發電環節，涉及到的設備包括發電機組的大多數設備。在這種情況下，電力電子技術能夠實現設備運行特性改善的目的。第一種情況是用于靜止勵磁，尤其是對于大型發電機，采用晶閘管整流方式，利用靜止勵磁的自并勵方式，具有明顯優勢，能夠獲得極高的可靠性，而且結構相對簡單，造價也不高，所以其應用技術已經獲得了國內外相關專家學者的青睞。在這一項應用中，將中間的慣性環節也就是勵磁機部分省去了，所以它的調節速度更快。調節速度的加快對于更好的控制規律的應用更為有益，從而控制效果的進一步優化就能隨之實現。第二種情況是應用于水力和風力發電中。對于水力發電而言，水頭壓力和流量是決定其變速恒頻勵磁的關鍵因素，一旦水頭出現較大的變化幅度，機組將會隨著水頭的變化出現最佳轉速的改變。對于風力發電而言，有效功率的大小正比于風速的三次方，而且風車會隨著風速的改變出現捕捉最大風能的功能的轉變。在上述情況中，為了實現有效功率的最大化，需要實現機組運行的速度的變化，可以通過將轉子勵磁電流進行調整實現。也就是疊加轉子轉速，以保持輸出頻率也就是定子頻率的不變，在這項應用中，涉及的關鍵技術是變頻電源。第三種是應用在變頻調速中。在發電廠中，風機水泵的耗電量是非常巨大的，根據統計，火電設備的總耗能的65%都是風機水泵貢獻的，而其中的8%又是變頻調速消耗的，也就是說風機水泵變頻調速的運行效率是比較低的。如果要實現節能的目的，不管是在高壓還是低壓變頻器中，將變頻調速技術應用于風機水泵是最佳的解決思路。

2.2將電力電子技術應用在輸電環節

在輸電環節，尤其是高壓輸電過程中，電力電子技術應用素有“硅片引起的第”的稱號，它的應用實現了電力網運行穩定性的大幅度提高。在直流輸電技術中，直流和輕型直流輸電具有容量大、性能穩定、易于靈活控制的特點，所以高壓直流輸電在長距離輸電以及在海底電纜輸電中擁有無法取代的優勢。晶閘管換流器于上世紀七十年代第一次出現，代表著直流輸電正式進入電力電子技術應用時代，從此以后，晶閘管換流閥開始廣泛應用于直流輸電工程。在1980年到1990年，柔流輸電技術開始出現，這項輸電技術是以電力電子技術為基礎，借助現代控制技術，實現靈活調節交流輸電系統的電壓、阻抗和相位的技術，能夠充分保證電力系統的穩定性。

2.3電力電子技術應用在配電環節

存在于配電環節的主要問題是電能質量的保證和供電可靠性的保證。其中對于電能質量問題來說，既要滿足控制電壓、頻率和諧波的要求，又要滿足不對稱度的要求，同時還要防止出現瞬態波動和干擾。應用電力電子技術，結合現代控制技術，應用于電路系統中的配電環節，是近些年來發展起來的新型電能質量控制技術。市場對于這項技術的需求比較大，而且由于其開發簡單、成本低廉，所以這項技術的應用前景非常好。

2.4電力電子技術應用在節能環節

電動機運用變負荷方式進行節電只是節能的一個方面，而電動機變負荷調速技術是節能研究的另一個方面，只有二者的有力結合才能實現真正的節能。交流調速是目前廣泛用于冶金和礦山等部門的一項技術。風機、泵類是首先采用調速控制的變負荷機械，此技術用于替代風板或節流閥，在對風流量和水流量進行控制時的效果非常明顯。變負荷的風機、水泵，國外普遍選擇交流調速方式，但在我國這項技術還處于應用推廣階段。變頻調速的具有調速范圍廣，效率和精度高，可以連續無級調速。這種技術具有損耗小，節電效率客觀的優點，但同時也存在成本高，易產生高次諧波，從而對電網造成污染的問題。對于無功損耗的問題，功率因數的提高對于電氣設備節能尤為重要。感性負載一般是指交流異步電動機、變壓器等，在運行這些設備時，會同時消耗有功功率和無功功率，所以為了實現電能質量的優化，要同時保證無功與有功電源的優化。一旦電力網或電氣設備出現無功容量不夠的情況時，為使得設備功率因數提高，需要加設無功補償設備。

3結束語

電力電子技術仍然處于快速發展階段，這個過程中又不斷的有新結構器件、新材料出現，而且不斷進步的計算機技術也為現代控制技術的廣泛應用提供可能。在相關輔助技術的發展支持下，電力電子技術在電路系統中的應用也越來越廣泛。

作者:劉禹延 單位:浙江省杭州市浙江大學

參考文獻