电力与电子技术精选(五篇)

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篇电力与电子技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

《电力电子技术》是自动化及其相关专业的一门重要的专业基础课程，它的内容繁杂抽象，但是实用性强，技工电气高职班的学生要很好地学习它还不是件易事，这使得教学工作进行起来比较棘手。经过总结多年的教学经验，我们摸索出了以项目教学法为核心，分步骤，对该课程的知识由浅入深，化繁为简进行教学，取得较为明显的教学效果。

1学情分析

首先，我们应对学习该课程的对象进行分析，结合学生接受知识的特点，有的放矢，设计出一套适合学生特点的教学方法，这为取得良好的教学效果打下坚实的基础。该课程是面对技工高职电气相关专业学生所设的，这样的班级在目前的技工教育中，人数一般为35～45人之间，其中有1/3的学生学习较为积极主动，1/3的学生需要在教师和同学的带领下被动地学习，还有1/3是无心向学的“差生”。针对这种情况，我们对全班的学生进行分组，通过以强带弱，以积极带被动的学习形式，同时培养学生的团队协作意识。技工学校电气相关专业的学生还是普遍存在动手能力强，理论分析能力差的情况。针对这样的学情，教师在教学过程中应该注意将难懂复杂的理论知识融入到一个个典型制作电路当中去。另外，因为他们是电气相关专业的学生，有一定电工电子技术的基础知识，为接受繁杂的电力电子知识打下一定的基础。

2制定教学计划

通过学情分析，我们几位一起任教该门课程的教师进行集体备课，这里要特别感谢陈琨韶老师和陈国荣老师，他们为我们上好这门课想出了很多好办法，他们结合深厚扎实的专业知识，将整门电力电子课程转化成几个项目进行教学。项目教学方法是将零散难懂的知识融入到每个具有代表性的项目上，这里是寻找合适的典型工作电路，再自制合理的工作页引导学生参与学习。这样一来，一向被公认难上的一门课，经过我们的努力将其变得更容易教，更容易让学生接受和对学生产生更好教学效果的一门课。

3确定典型工作电路

该门课程主要使用的工具有:示波器，万用表，电烙铁，变压器等。本课程结合重点知识、查找相关资料，设计出学生易学易懂的工作电路，主要用了两个电路作为实训内容。它们分别是调光灯电路———包含单相整流电路和单结晶体管触发电路两大部分;555PWM脉宽调制电路。调光灯电路。在实训室中为了方便学生实训并安全完成任务，我们将该电路的交流电源220V经过变压器把电压将为16～18V交流电，同时所用灯泡也更换为额定电压为8V的小灯泡。另外，为了适应以上改变，电路中的R1和R4两个电阻应被短接，这样才能出现既定实训效果。也就是当调节电位器Rp时，灯泡的亮度会随之改变。555PWM脉宽调制电路，该电路应用555芯片驱动整个电路，以起到控制直流电机速度和灯泡亮度的作用。学生可以通过示波器检测555芯片6脚和2脚连接处的波形，如果电路连接正确，检测出来的波形是锯齿波。如果不能出现该波形，应提醒学生检查电路的焊接是否出错。另外，学生可以通过检测NPN三极管的b极，测出正确波形为方波。

4制作有针对性的工作页

任务的实施通过了解学生的知识结构，我们编写了几个典型工作页，以此来引导学生“在做中学，在学中做”。第一个阶段的工作页是以复习电工电子知识为主，新学的电力电子元件知识为辅。从而引导学生回忆、巩固已学知识，对比、联系地来学新知识。第二个阶段的工作页一共有两个，是围绕图1、2—两个典型工作电路，展开一系列知识点编制的。该工作页的主要内容是设计相关的题目，这些题目主要体现了在学生制作该电路时所需要的电力电子技术方面的理论知识。通过工作页可以让学生边做题边从课本、网络中查找需要的知识。这样就有效地化被动接受知识为主动查找知识，教师在一旁加以点拨和提醒，协助学生完成。教师结合每次讲解的内容布置相应题目，并作为作业要求学生完成。

5项目的实施

项目的实施分为几大部分，分别是查找资料填写工作页、列出元件清单、绘制电路原理图、绘制电路实物图、焊接电路和调试电路。

1)查找资料填写工作页。学生根据教师提供的工作页，通过上网查找资料或者课本完成相关题目，为顺利完成该项目奠定理论基础。

2)绘制电路原理图。学生根据教师提供的原理图，自己动手绘制出来，一来锻炼学生绘图的能力，二来加强学生对原理图的理解。

3)列出元件清单。学生根据原理图和教师分发的元件实物列出元件清单，该清单包括元件的型号、参数、图形符号、文字符号等。

4)绘制电路实物连接图。学生以电路原理图为依据，根据元件引脚实际封装的位置汇出最合理的布线图，避免元件与元件之间的连接线路错乱，要求符合电路布线原则。

5)焊接电路，电路的焊接要求学生掌握熟练的焊接技术，不能出现虚焊、假焊、空焊和冷焊等。

6)调试电路。教师要求高职的学生应自己调试电路板。首先应该对照实物接线图检查成品电路板的连接有无错漏，其次利用示波器测试电路板相应位置的电路波形以检测所焊接的电路板是否能出现正确电路的波形图，如果波形吻合说明电路板制作成功，反之亦然。最后学生根据理论知识分析成功电路板出现对应波形的原理。

6师生小结

每制作完成一个典型工作电路后，教师会根据学生在该项目学习的过程中存在的主要问题进行小结和解答。学生则以小组为单位，上讲台汇报他们的学习成果以及提出学习过程中的疑问。最后教师要求每位学生应自行完成该项目的实训报告，以此作为作业。

7结语

篇2

在1957年，美国生产出了世界上第一个晶闸管，电子技术才开始逐渐的发展，电子技术也进入了晶闸管整流阶段。对于工业用电来说，其功率相对较大，一般采用工频交流发电机进行提供。在电能的实际使用过程中，大约1/5的电能都是由直流的形式所消耗的。在以后的10~20年间，较大功率的硅整流管以及晶闸管有了显著的发展，其推广领域也逐渐的扩大，此时电力电子技术有了长足的发展与进步。上世纪70年代初期，自管段期间的出现与发展，标志着电力电子技术逆变阶段的开始。在此阶段内，世界范围内的能源短缺与危机开始出现，而交流电机变频调速的功能，会使电能的利用率明显提升，因此，交流变频技术被逐渐重视而快速的发展与进步。逆变与整流技术不断发展，但是其工作频率相对还较低。从上世纪80年代开始，电力电子技术中的集成电路逐渐的转向了大规模与超大规模的发展方向，很多的大电流、高频率、高压以及高功率的半导体元件开始出现与使用，此时电力电子技术已经发展到了关键阶段，功能多样的电子元件开始在电路技术中使用，并逐渐走向电路的复合化以及模块化，使得整体的性能不断的改进与完善，使得设备具有更加优越的节能效果。

2电力电子技术的实际应用

现阶段，很多的行业与领域都涉及到了电力电子技术的应用。全球范围内的经济模式都逐渐走向信息化发展方向，这就需要对传统的产业模式进行改革，转变为依靠高新技术的经济发展模式，而电力电子技术在经济模式转变过程中是重要的技术保障。电力电子技术在不断的应用的过程中，也在不断的得到完善与发展，很多高性能、多功能的元件被不断的开发并使用到电力变流设备运行中来。高性能元件的发展与使用，很大程度上推动了电力电子技术的进步，同时也推进了半导体器件、集成电路、自动化技术以及信息技术等领域的发展。所以，电力电子技术在实际应用中展示出了越来越多的优势，并逐渐的被广泛推广。

1）电力电子技术在交通设施中的应用。电力电子技术随着自身不断的改革与进步，其应用范围也越来越广，而电力电子技术在交通运输中的应用尤为广泛。例如铁道运输中的电气机车，其分为直流机车与交流机车两种，这两种机车就是分别对整流以及变频装置的实际使用。此外，最新开发的磁悬浮列车，电力电子技术在其中起着重要的作用，很多的设备以及元件都需要借助电力电子技术才可以进行正常运转。例如，在磁悬浮列车的牵引机传动过程中以及辅助电源运行过程中，都需要利用到电力电子技术。目前所研发的绿色节能汽车，就是依靠电力作为汽车运行的动力。而电力在通过电机转化为动力的过程中，也需要电子装置将电力转换处理，才可以达到有效控制驱动的效果。船舶以及飞机等交通工具其电源在使用过程中差异也非常大，也需要采用电力电子技术进行控制与改进。

2）电力电子技术在家电中的应用。越来越多的家用电器开始应用电力电子技术，以更加方便的为人们的生活服务，提高人们生活的质量。例如，日常中经常用到的洗衣机，通过应用电力电子技术就能够实现洗衣过程的自动化控制，减少了人力工作，我们仅仅把衣服放置到洗衣机中，通过给定制定的操作，就可以借助电力电子技术的功能实现我们想要的目的。才出现时间不长的洗碗机，其工作原理与洗衣机相似，都是通过电力电子技术来完成的。空调也逐渐的向变频节能的功能转变，利用电力电子技术的变频功能，可以为我们降低近1/3的电能消耗，不仅节省了日常开销，也在很大程度上节约了资源与能源的消耗。电频荧光照明灯泡同样要比白炽灯泡拥有更好的节能性能，其中也是电力电子技术所应用的效果。

3）电力电子技术在工业节能中的应用。随着我国的社会经济不断发展，工业对于能源以及资源的消耗也在逐渐的增加，特别是对于电力能源的消耗数量尤为高。由于电力能源具有性能稳定、利用率相对较高的特点，工业生产中大多都采用电力作为能源的主要来源，使得电力的消耗随着经济的不断发展而大幅增加。就目前工业发展的大体状况上来说，其用电过程中依然出现较多不科学现象，特别是工业用电效率普遍偏低，使得电力能源大量的浪费。随着我国可持续发展战略的不断深化与改革，电力能源的节约使用已成为一个重大的社会问题，而电力电子技术可以在很大程度上降低对于电力能源的消耗。很多的企业开始逐渐使用电力电子节能设备，使得设备的运行更加优化，极大提升了电力能源的使用效率。

4）电力电子技术在发电站的应用。世界能源的短缺促使了人们加快开发新能源的步伐，我国也逐渐的重视风力发电以及水力发电的工程建设，在这些电力设施建设与运行的过程中，发电机电流频率的转换是非常关键与重要的技术。对于水力发电来说，发电的功率大小跟水压头的大小以及水流量的大小有直接关系，也在很大程度上影响着发电机组的转速改变，为了获得发电机组的最佳运转功率，就要借助电力电子技术来改变电流的频率，以达到改变发电机组转速的目的。

3结语

篇3

【关键词】电力电子技术；虚拟实验平台；研究与实现

虚拟实验室这一概念最先被提出，是在1989年，它所主要描述的是一个通过计算机网络来实现的虚拟实验环境，它是一个不同于信息化网络的综合集成环境，因此其可以更为有效的为用户提供各种数据信息和人力设备等资源。

1 电力电子技术虚拟实验平台的总体设计

1.1 虚拟实验室设计目标

在现实实验室中，我们进行实验教学时，需要先令学生们阅读实验指导书，然后按照要求选择适当的元件，并将其按照电路的原理进行连接，之后再对各部分电路进行检查确认，确认无误后便可以打开电源进行实验了。试验中要对相关数据进行记录，最后完成实验报告。

通过上述流程，我们可以确定虚拟实验平台的基本构成要素包括：实验帮助、实验所需元器件、电路图形连接、计算机仿真电路、结果显示。根据虚拟实验室的构成要素，我们可以基本确定虚拟实验室的设计目标为“控制（输入）部分”、“计算机仿真电路部分”、“实验结果显示（输出部分）”。

1.2 控制（输入）部分

对于控制部分的设计，首先需要对电路元件的相关参数进行设置，如“独立直流电源电压”、“独立直流电源电流”等；然后对其进行触发脉冲信号相关参数的设置，如“触发脉冲信号周期”、“触发脉冲信号占空比”等；最后是对电路的产生进行设置，这部分设置需要对元器件的图片模型进行事先布置，然后通过鼠标进行电路连接，检查无误后点击“确认”或“连接完成”。

1.3 计算机仿真电路部分

计算机仿真电路事实上就是通过计算机程序的自动求解，来根据相应程序建立的一个电路方程。在整个电路方程程序的设计过程中，由数据的结构来决定编程的思路，而如何进行数据结构的选择，则完全取决于实现实验平台的软件选择。然而只要建立了实验方程，那么就可以通过数值方法来进行编程的求解了。

1.4 实验结果显示（输出部分）

关于实验结果的显示，通过有两种形式，一种是随着实验的进行，直接显示出实验当时的实验数值；而另外一种显示方式，则是将整个实验的某一段时间内的所有相关数据计算出来，并将其存储起来，在某些特殊情况下还需要经过数据的二次处理，然后才能输出相应的实验数据结果。

1.5 平台软件的选择

在进行虚拟实验的设计时，我们需要一个“放置”虚拟实验的平台，因此这个平台软件的选择，将对整个虚拟实验的设计起到不可忽视的承载作用。而在平台软件的选择上，我们通常将“减少开发工作的工作量”、“减少低级以及重复工作的开发”、“软件本身的运行效率”等因素放在首位。现今我们所使用的软件，通常都是将若干软件通过取长补短的方式组合在一起的成熟方案，如“Lab VIEW”和“MATLAB”混编、“VB”和“MATLAB”混编等。

2 电力电子技术虚拟实验平台的实现

虚拟实验平台的实现，首先采用了VB和MATLAB混编的方法进行编程，然后再通过对VB中MatrixVB的矩阵函数与绘图函数进行调用，最终将复杂的计算与图形描绘变为简单的编程。

首先在计算机上安装MatrixVB，建立Visual Basic的新项目，添加MatrixVB库，待系统对MMatrix.DLL文件加载完成后，便可以在Visual Basic中使用MatrixVB函数了。

然后将Visual Basic的数组当做矩阵来对待，生产矩阵，来丰富MatrixVB的功能函数，将更多处理问题的先进技术融入到VB编程中去。然后利用括号、实部rN、虚部iN等方式来对矩阵元素进行定位操作，从而精确的对相关矩阵数据进行快速定位，利用simple函数将矩阵转化成为最简单的形式。

最后利用软件Psim对这种方法的可行性进行验证，通过实验的结果确认了这种方法在某些问题范围内，对含有开关器的非线性器件可以被视为理想开关，与独立电源的电力电子形成电路时，这种方法具有有效的可行性。

3 结束语

随着社会经济的发展以及教育事业规模的不断壮大，师资力量薄弱成为了制约教学开展的重要问题。特别是硬件资源的缺失，伴随着信息技术以及计算机技术的发展，成为了促进电力电子技术虚拟实验平台出现的重要因素。而电力电子技术虚拟实验平台的实现，切实有效的缓解了师资资源匮乏这一难题。

【参考文献】

[1]陆地，于瑛，刘晨，朱磊，耿素花，沈虹，孟欣.电力电子技术课程虚拟实验及演示平台的开发与研究[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）.2009.

[2]王伟，李伟，马景兰，郭屹松，张永丽.基于CDIO的“电力电子技术”课程教学改革与探索[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）.2009.

篇4

关键词：电力电子技术；教学改革；仿真

作者简介：李林琳（1977-），女，辽宁沈阳人，长春工程学院电气与信息工程学院，配电自动化吉林省高校工程研究中心，讲师；邢顺涛（1976-），男，吉林延吉人，长春工程学院电气与信息工程学院，讲师。（吉林 长春 130012）

基金项目：本文系2011年长春工程学院教学研究课题的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0064-02

“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，在人才培养方案和课程体系中起着至关重要的作用。通过“电力电子技术”课程的学习，使学生掌握电力变换的基本理论知识，为后续专业课程打下坚实的理论基础。本课程来源于工程实践，理论与实践并重，因此，本课程将实践贯穿始终，具有层次性和互补性。通过理论教学、实践锻炼、MATLAB仿真等教学活动，有助于提高学生理论联系实际和应用创新的能力。

一、“电力电子技术”课程教学改革的必要性

目前“电力电子技术”的教学仍然停留在传统的教学模式上，即在课程教学中依照教材的内容和顺序讲述各种电力变换原理。[1]这种传统的教学模式存在以下弊病：第一，传统的教学思想重视学生对书本知识的掌握程度，忽视学生的素质教育，忽视学生应用创新能力的培养；第二，传统的教学形式方法单一，课堂上教师讲授课程，学生只是被动参与，这样很难激发学生的学习兴趣；第三，由于现行教材不能很好地体现电力电子技术的应用和发展，且教材中讲授的理论都只集中在技术层次，而忽略了现场应用的实际因素。因此现有的教学存在与实际脱节的情况，从事电力系统及相关行业工作的学生走上工作岗位后，还需投入大量的时间去了解电力电子技术的新原理和在电力系统中的应用，以及电力变换对电力系统的影响。

本文主要是针对长春工程学院（以下简称“我校”）电气自动化专业的“卓越工程师培养计划”，在“电力电子技术”课程教学中探索科学合理的教学方法，加强实践教学工程针对性，培养学生创新思维，提高学生理论联系实际的能力，为成就未来的“卓越工程师”奠定基础。

二、探索“电力电子技术”课程的教学方法

1.采用多媒体教学，增加教学的直观性

由于“电力电子技术”课程中有很多电力变换的原理需要画波形，受板书的限制，授课的信息量很有限，所以可将“电力电子技术”课程的有关内容制作成多媒体课件进行讲解。讲述时多媒体教学可与黑板手写教学同时进行，将多媒体教学和手写的重点、难点知识相结合，增强教学效果。

现在“电力电子技术”课程的多媒体课件有很多，但是这些课件普遍存在一个共同的缺点：课件制作过于简单，缺少动画和过程讲解，很多原理图都是直接出现，很多结论也是直接给出，这样对于刚刚接触电力电子的学生来说很生硬，很难提高学生的学习兴趣。对于“电力电子技术”课程的改革，首先从课件入手，重新制作课件，在课件中增加大量动画和工程实例。比如在讲授整流电路时，对于每一种整流变换的电路图结合工作原理都制作了动画。教师在上课时，讲到某一回路和器件时，该回路和器件都有明显的标注、声音和动画变换。这样，学生有更直观的视觉和听觉感受，加深对工作原理的理解。

2.引入问题教学法，激励学生自主学习

该方法是指采用互动学习的方式，在引出一个新的知识点时，教师首先将问题提出，让学生先进行充分讨论，通过问题来激发学生学习的自主性，然后由老师进行总结，得出一个正确的结论。例如，老师在课堂上给学生提出问题：如果三相桥式整流电路中，某一相触发电路的触发信号丢失，整流电路负载侧输出的波形会是什么样？先请学生阐述自己的观点，然后由老师理论讲解。教师还可以利用MATLAB程序，在课堂上演示，使学生加深对理论知识的理解。这种方法可以极大地激发学生的兴趣，使学生成为主动的学习者。问题式教学方法与国际教育相接轨，国外的教育跟注重人的培养，老师不会每天给学生留作业，通常会让学生准备课题，上课进行讨论。国际教育更需要学生自己主动学习，学习完全是自己的事，这样更好地培养学生的逻辑思维、语言表述和创新意识。

3.推进案例教学法，引领学生探究工程实践

“电力电子技术”的理论教学应与电力企业及日常生产、生活实例相结合。实例可根据教学内容穿插引入，课堂上引用的例子尽可能是学生日常接触过的或电力行业中的设备，这样学生会更感兴趣。相关章节举出相应实例，指出课本上的基本电路、基本原理是怎样运用的实际中去的。这样一方面能深刻地讲述教材上的基础知识，另一方面能扩大学生的专业应用能力，将会有更好的教学效果。例如，在讲完脉冲宽度调制技术（PWM）基本原理内容后，通过风力发电生产案例引入变频器。首先给出变频器的主电路及各部分参数要求，其次根据变频器的主电路图，结合理论课讲过的整流、逆变和PWM控制理论给出变频器的工作原理，最后可以利用MATLAB仿真软件给出逆变器各参数波形图。

同理，在讲授电力电子各部分基本知识的基础上，可以适时地引入电力企业生产实际案例，使学生对电力电子技术在电力系统中的应用和电力变换对电网稳定性和电能质量的提高、及电力电子新技术的发展对新能源、高压直流输电和柔流输电技术等的影响有所了解，以提高学生的理论知识和实践能力。

三、加强实践教学

“电力电子技术”是一门实践性很强的课程，实验实践环节占据十分重要的位置。通过“电力电子技术”课程实验、实习、教学仿真及学生的科技创新活动等活动，构成了螺旋上升式的实践教学体系，逐步提高学生的实践动手及应用创新能力。

1.课程实验

电力电子实验室实行开放式管理，开设近十个实验，教师教学中可根据需要从中选做5个的实验。每个实验每个班级分批、分组进行，每组最多不超2人，每次实验都由任课教师和一名电力电子实验室老师共同指导，这样教师可以对每组学生进行详细指导。通过课程实验，可以增加学生的感性认识，提高学生的动手能力，激发学生对所学知识的探索欲望，加深对理论知识的理解。

2.仿真教学

仿真实验模块主要是根据教学内容设计了相关的仿真实验内容，要求学生完成简单的电路设计，实现所要求的电路功能。为完成“卓越工程师培养计划”的目标，现将MATLAB仿真引入到电力电子技术的理论与实践教学中，培养学生分析解决问题的能力，在掌握基本理论知识的前提下，培养学生创新意识。

在对比目前比较流行的仿真软件后，发现MATLAB更适合电力电子仿真。用计算机仿真可以方便地进行不同器件、不同参数的比较，进行反复试验。MATLAB提供的仿真工具箱SIMULINK，是一个功能十分强大的仿真软件，可以根据用户的需要方便地为系统建立模型，并且十分直观，它的仿真精度很高，仿真结果准确。应用计算机仿真来研究电力电子技术，有利于提高研究效率，降低研发成本。

“电力电子技术”仿真所用到的电气、电子元件模型全部都包含在MATLAB元件库里面。在MATLAB提示符下键入Powerlib命令，这个命令将打开SIMULINK仿真窗口，同时显示出电力系统模块工具箱。电力系统仿真环境简称“psb”，它几乎提供了组成电力系统的所有元件。其中包括：同步机、异步机、变压器、直流机、线性和非线性模块、传输线路、断路器、负荷模型、电力半导体器件、控制元件、测量元件以及信号显示模块等等。

应用MATLAB软件，着重研究整流、逆变、斩波及变频等基本电路的仿真及其波形结果分析，验证课本中的基本原理。例如整流电路中，对不同的触发角、不同的负载时参量输出波形会产生什么样的差别等，使学生能够对这些比较难以理解的抽象内容有一个直观的认识。如图1单相桥式可控整流电路原理图。

在仿真电路中，更改负载的参数就可以得到不同负载类型，如电阻性负载和阻感负载。对于相位控制的整流电路来说，控制角的相位直接影响输出波形，可以利用MATLAB仿真调整控制角α数值，观测单相桥式整流电路的输出波形，及晶闸管两端的电压、电流的波形图。当α=60°时，各参量输出如图2。

MATLAB软件也可以对一些复杂电路进行模拟仿真，如改变触发角对波形的影响、缺相对波形的影响等等，并对其波形结果进行量化分析研究。通过改变各项输入参数观察其波形变化，从而使学生对电路模型能够熟知和精通，加深印象，改善课堂教学效果。

3.体验式教学

根据卓越工程师培养计划，为提高学生的实践能力，部分课程的实践环节可占总学时的50%，根据“电力电子技术”课程的特点，可将课堂直接搬到仿真实验室、实训基地甚至单位现场。根据现场实际设备结合所学的理论知识进行讲解，加深学生对电力电子技术一些抽象概念的理解，做到理论与实际相结合。

对一些有兴趣的学生，可以组织参加教师的科研实践、学校或省级科技创新计划、全国电子大赛等。很多学生在比赛中获得优异的成绩，取得良好的效果。通过引领学生参与学科竞赛及科技创新活动，使学生对于知识的应用与创新有了完整的体验。

四、结论

电力电子技术在不断地发展，教学内容与方式也要相应地变化。结合教学方法的改革，可引入新的教学内容；理论授课结合仿真、工程案例和实践教学环节，使枯燥的理论变成体验式课程，激发学生的学习兴趣，使学生牢固地掌握电力变换的基本理论和当今电力电子技术发展的新动向，丰富知识面，为今后的工作打下坚实的基础。

篇5

【关键词】电子；技术；应用；发展；分析

电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气勤务员三大主要领域—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.我国电力工业面临的挑战

（1）电力供需矛盾难以根本缓解。按照统计分析，每个国家的人均GDP与人均的能耗有十分密切的相关关系。我国要在下世纪中叶达到中等发达国家水平，人均用电水平的增长是不可避免的。人口增长和现代化进程使用我国对电子表力需求不断增加，按照规划，2050年我国发电装机应超过15亿千瓦，比现有的装机净增13亿千瓦以上，按常规格化的发展模式几乎不可能达到这个目标，除非寻求新的发展途径。

（2）有限资源的制约日趋严重。我国去年已成为石油进口国，不能指望靠石油发电。水电可发容量不足3.7亿千瓦，在相当长的时期内煤碳仍是主要的一次能源，但燃煤生产的环境污染的治理是一个极为困难的问题，此外，煤炭基地资源短缺是我国发展水电的又一重要制约因素。

（3）对电网可靠性和电能质量要求不断提高。20世纪电力系统发展的特征常以“大机组、大电网、高电压”来描述。近二十年的世界各国的经验表明，在下世纪，这个趋势不会再继续下去，研究表明，机组的单机容量和交流输电电压等级的发展已出现饱和趋势，单机容量120MW和电压等级800KV已达到由电网可靠性决定的极限。尽管现代电网的设计运行技术近年取得了长足发展，但仍不能完全避免大电网的瓦解事故的发生。近几年内，世界上的达电网事故仍有发生，有时还造成了灾难性的后果。

2.电力电子技术的发展概述

（1）整流器时代。大功率的工业用电由工频交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的电解，牵，直流传动等大三领域。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是以很大发展，当时国内曾经掀起了一股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

（2）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制功率器件，首先是功率MOSFET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年底下，功率MOSFET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在电力电子领域已成定论，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，而且仅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。

3.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，使得交流电机的高速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的各种轧网机，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。

（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，而近年来交流变频器调速已成为主流。

4.电子电力技术关键技术在电力方面的应用

（1）智能电网应用的关键技术。采用电子传感技术，对电子表网用户端，电网设备，电网运行状况进行适时监控，确保智能电网稳定性与经济性，以便实现电力资源最大利用率，增强电网运营的高效低耗。在智能电网中采用先进的电子电力装置，诸如故障电流限制器，人性化交流输电设备，储能控制装置，智能保护设备等，这些装置与其它技术相结合，保障了智能化电网的可靠性。采用系统控制技术，能够对电网故障作出快速诊断并根据专家系统对电网诊断结果给出处理方案，控制系统从电网相关设备采集数据信息，通过系统运算确定电网的运行是否正常，藉此实现配电，变电自动化，继电的自适应保护，电网智能化等功效。

（2）电力系统中的太赫兹技术。在电力系统中，电缆通常埋于地下，故障查找非常麻烦，采用太赫兹探测器能够透射探测碳板，塑料，沙尘等，还能探测厚墙，干燥土层等，可以突破传统探测技术的10米极限，目前亟待研制便携式太赫兹探测器，可以利用太赫兹波的敏感性查找随时查找电缆的损坏情况和无破损故障。

（3）窃电行为给供电企业造成了极大的经济损失。而查处窃电者需要时间和程序，给窃电者销毁证据提供了机会，使窃电行为难以举证，供电企业在证据不足的情况下，不敢贸然查处窃电行为，导致窃电行为不能及时受到惩处，供电企业查处窃电的技术不足，不能查处较为隐蔽的窃电手段，导致企业损失惨重，采用太赫兹技术进行窃电监测，可以实现远距离线损监控，窃电取证举证功能，有效防止窃电行为。

5.结束语

电力电子技术的应用范围十分广泛，从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力，这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习，研究电力电子技术并使其飞速发展，电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源，恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术，电力电子技术对节省电能有重要意义。

【参考文献】

[1]王锋，华胜，万浩平.我国电力电子技术发展展望[J].科技广场，2008（8）.

[2]冯藏娥.浅谈电力电子技术发展对我国社会经济的影响[J].现代企业文化，2009（27）.