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现代电力电子技术精选(五篇)

发布时间:2023-09-19 17:51:38

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇现代电力电子技术,期待它们能激发您的灵感。

现代电力电子技术

篇1

关键词:浅谈 现代 电力电子技术

中图分类号:TM1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0229-01

现如今的高新技术有很多都是和电网的相位、电压、电流和频率等基本参数的转换与控制相关。现代电力电子技术能实现对这些参数的高效处理与精确控翻,对大功率的电能频率的变换能够得到很好的实现,这样可以支持多项高新技术的发展。

1 现代电力电子技术的内涵

现如今电力电子技术主要是处理的对象时功率,主要是来实现高效率和高品质的用电。电力电子技术主要通过电力半导体器件和自动控制技术、计算机和电磁技术的三者综合运用来实现获取、传输、变换和利用。在各种高质量、高效和高可靠性的电源中能够起到非常重要的作用,可以让当代的电力电子技术得到很充分的运用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性,其功率半导体复合器件主要具有高频、高压和大电流等的特点。这类的特点也意味着传统的电力电子技术不能够适应现如今的社会发展,电力电子技术已经进入了一个全新的高速发展的时代。具有功能驱动、节能明显和先进等特点的IGBT,MOSFET等新型电力电子器件,所以可以在新型家电、感应加热、通信、计算机电源和电动交通工具等领域中有很好的发展前景。

2 现代电力电子技术的历史沿革

电子技术和微电子技术在80年代以来在各自的发展滞后得到了有效的结合,也就产生了全新概念的全控型的高频化电力电子集成器件。可关断晶体管(GTO)电力晶体管(GTR)以及此类晶体管的模块也得到了实用化。从此滞后,各种高频化和全控化的新型器件也相继出现,例如(功率MOSFET)绝缘门板晶体管(IGT或IGBT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(srrH)、MOS晶阐管(MCT),MOS晶体管(MGT)。这也意味着一个具有高频化和全控型的全新电力电子器件时代的诞生,传统的电力电子技术即将被淘汰。代电力电子技术大跨步进入高速发展的新时代。新一代电力电子器件的特点主要有多功能化、高频化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出现促进了控制系统和变流电路的技术不断发展和成熟。现如今电力电子技术主要是由各种PWM电路、高频斩波电路和脉宽调制双零谐振电路组成。因此从今天的时代进入变频器,极大地丰富了电力电子技术的功能,不断开拓新的应用领域的时代的传统不断变化的需求的电力电子技术。

3 现代电力电子技术的发展

电力电子技术的发展自从20世纪90年代以来主要具有两个方面的特点:电子技术与微电子技术的不断完善结合和现有的各类新型电力电子技术器件参数的不断完善和提高。电力电子器件的发展特点使其迅速的想着大容量化和智能化的方向不断的发展,也预示着一个电力电子技术来到全新的时代。电力电子技术是多技术和多学科的相互渗透和创新结合的技术,在工业领域中对具有很强的渗透性。80年代后期,主要是以各种PWM电路和全控型新器件的现代化电力电子技术为代表。在此时代主要是家用电器等、交流电气牵引以及交流调速系统等领域运用的比较频繁。这个时代的发展预示着电力电子技术进入了新的发展阶段。在这个时代的电子电力系统当中,大型机组工作状态的改变和运转变流装置起着非常重要的作用。现代主要是给与直流输电以及系统运行的成熟控制和测试等安全保护提供一些技术手段。超导磁浮铁道系统主要有机车牵引、轻轨车以及地铁在电力电子技术应用领域已经非常普及。日本在火车在高速运行时有PWM逆变交流牵引系统取代原来的直流系统的技术是世界第一。先进的国家都非常的关注超导磁浮铁道系统的研究,其能够让火车高达500公里每小时。这样能够解除交通压力和提高运输能力,对国民经济的发展有着非常重要的作用。现如今的电力电子技术是传统产业和信息产业的主要是被控强电、弱电和接口桥梁。此技术的发展能够提高生产效率、降低消耗和节能。

4 结语

电力电子技术能能够让国家的基础产业得到非常快速的发展,其与国家发展的方针和政策的配合下能够在21世纪显得尤为重要。因此,电力技术成为了21世纪可持续发展不可或缺的组成部分,成为高科技产业链的关键所在,能够推动我国的工业技术创新。

参考文献

[1]刘莉宏.现代电力电子技术的发展及其应用[期刊论文]《北京工业职业技术学院学报》,2006年3期.

[2]赵玉冰.浅谈现代电力电子技术的应用和发展[期刊论文]《科技咨询导报》,2007年3期.

篇2

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。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1、整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

2、逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

3、变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统,电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,改善供电质量。

在变电所中,给操作系统提供可靠的交直流操作电源,给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6、其他

篇3

关键词:电子;技术;应用;发展

中图分类号:F062.9 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 17-0000-01

Modern Power Electronics Technology Application and Prospects Analysis

Liu Jianjun

(Information Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)

Abstract:Modern power electronics technology is a high-tech knowledge-based knowledge-intensive technology,power electronics and microelectronics technology with technology has become mainstream.Therefore,its production and life will be like as microelectronics technology plays a transformative role.It will revolutionize the power supply and power system changes.

Keywords:Electronic;Technology;Applications;Development

一、现代电力电子技术

将实现高品质与高效率用电作为目标的现代电力电子技术,采用电力半导体器件、电磁技术、计算机(微处理技术)、综合自动控制技术等进行功率处理,达成电能的传输、获取、变化与利用。采用电力电子半导体器件、电磁技术、计算机(微处理技术)、综合自动控制技术等多学科交叉技术的现代电源技术,是现代电力电子技术的具体应用,在保证高可靠性、高效、高质量的电源的供应中发挥着关键作用。以功率IGBT与MOSFET为代表的、集大电流、高压与高频于一体的功率报道提复合器件,将传统的电力电子技术引入了现代电力电子技术时代中。因为MOSFET、IGBT等新型的电力电子器件具有显著的节能和功能驱动作用,具有先进的性能,所以新型的电力电子器件在绿色电源、电动交通工具、新型家电、感应加热、变频调速以及通信与计算机电源等领域均有着广泛的应用前景。

二、现代电力电子技术的应用

(一)高频开关整流器。具有效率高、重量轻、体积小等特点的高频开关整流器从各种仪器仪表、计算机、电视机等小功率的应用上推广到电力工程直流电源系统、通信基础电源、CT机、X光机和照明等特种电源领域。高频开关电源又可以称之为开关型整流器,其通过IGBT或MOSFET的高频工作,一般将开关频率控制子50~200KHZ的范围之内,进而实现小型化和高效率等目标。目前,高频开关整流器的功率容量一直都在增加,单模块容量从几十瓦、上百瓦快速提升到15KW。德国BENNING公司出产的Tebechop15000系列的整流模块的质量只有39KG,然而容量却已经到达了15KW(48V/225A)。TYCO公司出产的GALAXY系列的整流模块的质量只有30KG,容量却达到了12KV(48V/200A)。

(二)直流-直流(DC/DC)变换器。直流-直流变换器能够将固定的直流电压转换成可变的直流电压,广泛地应用与电动车、无轨电车、地铁列车的无级变速与控制领域,能够实现具有快速响应、加速平稳等性能的控制,并同时达到节约电能的目的。用直流斩波器取代变阻器能够节约20%~30%的电能。直流斩波器不但可以进行调压,还能够显著地消除电网侧谐波电流噪声。在通信电源领域的二次电源直流-直流模块已经商品化,采用高频PWM技术等模块具有5~20W/in3的功率密度,500KHZ左右的开关频率。

(三)不间断电源(UPS)。不间断电源普遍采用了功率IGBT、MOSFET等电力电子器件和脉宽调制技术,能够有效地降低电源的噪声,显著地提高可靠性与效率。DSP技术和微处理技术的实现了远程诊断、远程维护以及不间断电源的智能化管理。近年来,不间断电源的最大容量已经高达800KVA,而且能够利用多机并联的方式,获得超大容量的不间断电源系统。

(四)大功率开关型高压直流电源。大功率开关型高压直流电源的电流能够达到0.5A以上,电压能够达到50KV~159KV,电流能够达到100KV。大功率开关型高压直流电源在医用CT机、医用X光机、水质改良和静电除尘等大型设备上有着广泛的应用。国内研制了静电除尘高压直流电源,将市电转化成直流,将直流电压逆变成高频电压,通过高频变压器进行升压,接着整流成直流高压。通常,在电阻负载的情况下,输出直流电流可达15mA,直流电压能够达到55KV,工作频率是25.6KHZ。

(五)高压直流输电系统。适合于大容量输电、远距离输电、跨海输电、大区交流电网互联的直流输电方式是除了交流输电方式外的另一种有效的输电方式。直流输电需要安装换流桥阀和换交流变压器等主要的换流设备,需要在受电端和送电端建设换流站,以解决交流电和直流电之间的转换问题。在送电端换流站安装使用电力电子装置将交流电转换为直流电,使用直流输电线路将直流电输送到受电端换流站。安装使用电力电子装置在受电端换流站将直流电逆变为交流电。

(六)电力有源滤波器。电力有源滤波器能够对幅值与频率变化的谐波进行补偿的电力电子装置,其基本原理为在补偿对象中进行谐波电流检测,再由补偿装置产生一个和谐波电流极性相反、电流大小相等的补偿电流,使电网电流只含有基波分量。电力有源滤波器在补偿时不受电网阻抗的干扰,已经左键在国内推广使用。

(七)静止无功功率补偿装置(SVC)。目前,国内最有效的无功补偿装置是静止无功补偿装置。静止无功补偿装置一般使用晶闸管控制电抗器加固定电容器的方式,能够进行补偿装置无功功率的连续调节。目前,静止无功补偿装置主要运用与轧机、电弧炉等设备的无功补偿当中,容量能够到达±50VA,能够直接用于10KV、35KV等级的电压母线。

三、现代电力电子技术的发展

近年来,电力电子技术的发展具有以下特点:不断地提高原有的各种类型的电力电子器件的额定参数;电力电子技术进一步结合用用微电子技术,电力电子器件不断地朝着智能化、大容量的方向迅速发展,电力电子技术从全控型器件、半控型器件时代迈入了智能型器件时代。与多种学科相互渗透的电力电子技术创新不断渗透到多种相关的工业领域。电力电子技术和国家基础产业的关系也越来越密切,电力电子技术的发展和创新是可持续发展的重要环节。加强现代电力电子技术的不断创新和应用力度,是推动我国工业领域技术创新,形成高科技产业链的必由之路。

参考文献:

篇4

关键词:电力电子;技术;应用

随着经济技术水平的不断提高,电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面,现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用,它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门,将成为21世纪的重要关键技术之一。

一、电力电子技术的应用

1、电气节能的应用

节能是当前社会发展的必然趋势。电气节能主要包括变频调速、电能质量控制、有源滤波等,当前阶段,在电气节能的应用中又以变频调速为主要研究内容。电机变频调速节能是当前工业节能发展的一个主要途径,在未来的发展时期,三大发展因素将会进一步促进电机变频调速行业的快速发展:一是变频器产品日趋成熟,应用范围越来越广,技术越来越新,企业投资产品的成本将会越来越低;二是电机变频调速节能的效果非常明显,具有广泛的社会效益,这样能够更好的调动企业生产的积极性;三是国家对重点耗能企业也会采取一系列措施,发展电气节能能够有效的降低企业能源消耗,减少资源浪费,为社会创造财富。

2、新能源发电的应用

当前,社会发展的速度越来越快,人们消耗的资源也越来越多,全球范围内的石油储量、煤炭资源总量逐步在减少。在传统能源逐步减少的同时,生态平衡也受到严重的破坏,环境污染日益严重。因此,新能源在未来的一段时期有很大的发展前景。现在通过新能源发电的方法越来越多,比如通过地面太阳能发电、风电等,其中太阳能光伏发电在上海世博会上被充分利用,这对于新能源的开发有很好的借鉴意义。上海世博会的太阳能发电项目不仅是我国当前规模最大、采用技术最多的项目,同时也是世博会历史上新能源发电技术的最大规模应用,可以说,新能源的世界已经离我们越来越近。新能源发电中的电力电子技术应用特点主要有:新能源在供给过程中能源供给随机性较大,比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化,并对电网发电的要求比较高,在新兴的能源使用中,可以充分考虑海洋能等随意性不大的资源。

3、电力牵引的应用

电力牵引是利用电能为动力的轨道运输牵引动力形式。它是以电力系统或发电厂为电源,通过牵引变电所使电力系统受电,经过降压、变频成交流电源,由接触网向电力机车、动车组供电。比如电力机车或动车的牵引电动机将电能充分转换为机械能,驱动铁路列车运行,这给人们的生活提供了极大的方便。但电力牵引也存在一些不足,主要表现在增加了供电系统装置,使其一次性投资比其他牵引动力形式要高些,同时,电力机车在运行时,会产生高次谐波和负序电流,谐波的存在和高压接触网及其回流网的不对称,对沿线不平行接近的电信线路将产生干扰电压,对电力系统的安全、经济运行有一定的影响,对通信质量和人身安全也存在一定的影响。因此,需要采取有效措施进行防护和限制,要在以后的发展过程中不断改进技术,通过新技术来改进电力牵引的缺点,使其达到合理,为社会发展贡献力量。

4、智能电网的应用

智能电网,就是将电网进行智能化改造,它是建立在集成的高速双向通信网络的基础之上的,在运行的过程中,通过先进的传感和测量技术、控制技术以及先进的决策管理体系的应用,实现电网的可靠运输、实现经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从更高的层次来讲,当前社会发展的电网变得比以往更大、更安全及更高能效,但其智能化程度仍旧较低,因此,其在未来的发展过程中有很好的发展前景。智能电网的核心就是智能电表。通过借助智能电表,电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能,便于他们根据用户的个性化需求提供针对性的服务,不断的满足社会的需求。

5、在工业中广泛应用

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的凋速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展。使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千Kw的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

6、在交通运输中的应用

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并拧制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。

7、计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,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。随着计算机技术的发展,人们提出绿色电脑和绿色电源的概念。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署 “能源之星”计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

二、电力电子技术发展趋势及应用前景

电力电子技术已进入高频化、标准模块化、集成化和智能时代。理论和实验证明电气产品的体积与质量反比于供电频率的平方根,频率提高对其设备的制造省材,运行节能和系统性能改善意义十分深远。电力电子器件高频化是其创新的主导方向,硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势。目前先进模块已和包括开关元件和与其反向并联的续流二极管及驱动保护电路多个单元且均以器件标准化和产品系列化,其一致性与可靠性达到极高水平。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。电力电子及开关电源技术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。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋。

结语

电力电子技术随着新元器件的研发及现代计算机、控制技术的迅速发展而应用领域更加广泛,应用性能更加完善可靠,并引起了电力系统的重大变革,新的大功率电力电子器件的研发和应用将成为21世纪电力研究的前沿,必将为人类社会的发展与进步作出更大的贡献。■

参考文献

篇5

【关键词】 电力电子 可控整流 变频装置 柔流输电 有源电力滤波器

电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程,研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学,是介于电气工程三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科,在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面,成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术,可以有效地节约能源。

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。

3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统,电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等,以进行电能质量控制,改善供电质量。 在变电所中,给操作系统提供可靠的交直流操作电源,给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为"节能灯",它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6、其他