我国电力电子与电力传动系统的发展状况分析
电力电子与控制技术在交流传动系统中的应用
电力电子与控制技术在交流传动系统中的应
用
近年来,电力电子技术及其应用已经成为电力系统中的一个重
要领域。随着电力电子技术的不断进步和应用范围的扩大,交流
传动系统中的电力电子和控制技术已经成为电力系统的一个分支,并在现代电力系统中得到广泛应用。
一、电力电子技术在交流传动系统中的作用
电力电子技术是将半导体器件和功率电子器件应用到电力传动
控制中的技术,它能够改变传统电力传动方式,实现电力传输、
转换和控制的精细化。电力电子技术在电力系统中有很广泛的应
用领域,包括了电机控制、变频传动、高压直流输电等。
在交流传动系统中,电力电子技术的主要应用包括了变频传动、静止无功补偿和有源电力滤波。其中,变频传动技术是电力电子
技术在交流传动系统中最重要的应用。变频传动是一种通过变频
器将电机的电源频率转换成不同频率的供电方式,以达到传动控
制或节能减排的目的。通过变频传动技术,电机能够实现速度无
级调节、启停平稳等特点,使传动效率和控制性能得到大幅度提升。
二、电力电子在交流传动系统中的发展
随着电力电子技术的不断发展,交流传动系统中的电力电子和
控制技术也在不断升级。近年来,交流传动系统中的电力电子装
置也逐渐演化为集成化、模块化和智能化等方向。其中,模块化
技术的应用使得传动系统的维护和管理变得更加简单和灵活。
同时,电力电子技术的进步也使得交流传动系统中的特殊需求
得到了满足。比如,高速电机传动在风力发电中的应用,需要电
机能够在宽速范围内调节,而电力电子技术的提升使得实现这一
目标变得更加容易。
三、电力电子技术应用的优势
电力电子技术在交流传动系统中的应用,带来了很多优势。首先,电机的能效得到了提升,传动过程中的能量损耗降低了,从
我国电力传动系统的发展状况
展 。随 着 改革 开放 以来 ,市 场经
济 的 逐 步 确 立 和 发 展 , 电 力 能 源 是 维持 人 民生 活和驱 动 工农 业发 展 的 重要 能 源 。在 环 境 日益 恶 劣 ,
资源 紧张 的今 天 ,电力 本身 是一 种 清 洁 能源 日益 受到 各 国重视 。 科技 的发展 也推 动 着 电力传 动技 术不 断向 前 ,下面本 文 简要 拖 西 了我 国在店里传动 系统 的概 况。
邑 力电子 ・ P o we r E l e c t r o n i c s
我国电力传动 系统 的发展状况
文/ 周 涵
自电 发 明 并 应 用 在 人 类 社 会 之 后 ,人 类越 来 越 需 要 电 力 能 源 , 电力也 直接 影 响着 经济社 会 的发
进行改造 ,能够提高用 电效率 ,节约 能源 ,在 电力 系 统 的产 生 输 送 和 分 配 方 面 的 作 用 巨 大 。 1 . 4我 国电力 电子技术的发展 方向 电力 电子变 换器技 术,这 项技 术主 要研 究节 约 电能,新能源 空 间 以及军 事等领域 中 特 殊 电子 变 换 器 技 术 。 电力 电子 系 统 的集 成 : 在 这 方 面 主 要 研 究标 准 化 电力 电子 模 块 ,芯 片 系 统集 成 , 以及 电力 电子 系 统 的性 能研 究 。 功 率集成 电路和 电力电子元件 电力电子技术 的应 用 ,这方面主要研 究了钢铁 ,电力 ,新 能源等 工业方面 的超 高功率转换器 的应用 ,这推动 了 电 力 电子 系 统 向 网络 化 信 息 化 方 向 发 展 。
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状
随着社会经济的高速发展与科技技术不断提升,电力电子技术得到更广泛应用。本论文主要从电力电子技术的发展历史开始介绍,讲述了现代电力电子技术在发电侧、输电侧以及用户侧的应用,对比了未使用电力电子器件以及使用了电力电子器件之后对于电力系统运行性能、经济效益差异,并展望未来电力电子技术发展的趋势。
标签:电力系统;电力电子技术;应用;发展趋势
引言
电子技术作为新兴技术,能够促进电力系统的快速发展。将电子技术应用于电力系统,可以发挥其优质高效的特点,保证电力系统的可持续运行,同时促进电力系统稳定发展。
1电力电子技术的起源与发展
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整电子产品流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,促进了电力电子技术在许多新领域的应用。上世纪六十年代至七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用,开启了电力电子技术的整流时代,电解、牵引、传动等工业得到飞速发展。七十年代到八十年代,交流电机的变频调速技术发展迅速。变频调速技术是将直流电逆变为0-100赫兹的交流电,GTR和GTO的大规模使用将电力电子技术带入到了逆变时代,但当时的逆变还只停留在低频范围内。八十年代,由于计算机的发展,大规模集成电路向着超大规模集成电路迅速迈进,因此电力人们想到了将将集成电路与高电压、大电流结合到一起。于是,IGBT和MOSFET应运而生。由此完成了传统电力电子技术向现代电力电子技术跨越。之后,现代电力电子技术与计算机通信设备相结合,应用到了我们生活中的方方面面。
中国电力电子与电力传动应用及发展分析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·150·2019年第22期
文章编号:2095-6835(2019)22-0150-02
中国电力电子与电力传动应用及发展分析
丁皓天
(哈尔滨理工大学,黑龙江哈尔滨150080)
摘要:电力电子与电力传动在当前和今后具有越来越广泛的应用领域和市场前景,电力电子与电力传动学科和技术发展迅速,要特别重视对学科和技术的研究,推动重点领域将其作为核心技术给予高度重视和大力支持,破解技术难题,抢占核心高地,不断拉近中国电力电子与电力传动学科和技术与国际的水平,提升中国经济社会高质量发展水平。
关键词:电力电子;电力传动;电质量控制;电质量控制
中图分类号:TM921文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2019.22.063
1引言
电力电子和电力传动是合理、高效使用各种形式电能,为经济社会发展提供高质量电能、磁能的重要技术支撑。电力电子和电力传动在涉及电的各行各业无处不在,尤其是随着学科和技术的不断完善和发展,市场的需求量越来越大,电力电子与电力传动作为交叉学科将会越来越受到重视;电力电子与电力传动作为高新技术将会展现强大的技术优势,应用方向也将从传统工业领域走向信息化领域,向着更加智能、更加环保的方向加速发展。
2电力电子与电力传动
2.1电力电子与电力传动学科特征
电力电子与电力传动学科是综合电能变换、电磁学、自动控制、微电子及电子信息、计算机等技术的新成就而迅速发展起来的交叉学科。研究的内容是电力电子器件的原理、制造及其应用技术,电力电子电路、装置、系统及其仿真与计算机辅助设计,电力电子系统故障诊断及可靠性,电力传动及其自动控制系统,电力牵引,电磁测量技术与装置,先进控制技术在电力电子装置中的应用,电力电子技术在电力系统中的应用,电能变换与控制,谐波抑制与无功补偿等。研究目的是通过电力电子器件、变流器拓扑及其控制、电力电子应用系统等,实现对电能、磁能的变换、控制、传输和存储。
电力电子与电力传动
电力电子与电力传动
随着电力系统的不断发展与进步,电力电子技术在电力传动领域的应用
日益广泛。电力电子技术通过控制和调节电力通路中的电流、电压和频率等
参数,实现了电力的高效传输、转换和利用,对电力传动系统的可靠性、高
效性和节能性起到了重要作用。
电力电子与电力传动系统密切相关。传统的电力传动系统主要采用机械
传动形式,如齿轮传动、皮带传动等,其效率相对较低,对环境的影响也比
较大。而电力电子技术的引入使得电力传动系统的效率得到了极大的提升。
通过电力电子技术的应用,电力可以被有效地转换、控制和传输,使得传动
系统更加高效、可靠,并且能满足不同负载的要求。
首先,电力电子技术在电力传动系统中的应用使得能源的转换更加高效。例如,在电动机驱动系统中,电力电子变频器可以将电能转换为恰好与所需
负载匹配的电力输出,以提高传动系统的效率。电力电子技术的使用还可以
实现电动机的无级变速,进一步提高电力传动系统的效能。
其次,电力电子技术在电力传动系统中的应用使得传动系统的控制更加
精确。传统的机械传动系统通常需要借助机械元件来实现转速或转矩的控制,但这种控制方式受到许多因素的影响,控制精度较低。而电力电子技术的应
用可以实现对电力信号的精确控制,通过调节电流、电压和频率等参数,使
得传动系统实现更加精准的运动控制。
另外,电力电子技术在电力传动系统中的应用还可以实现能量的回收与
再利用。在传统的机械传动系统中,能量常常以热的形式散失掉,造成能源
的浪费。而电力电子技术可以通过逆变器等设备将电力转换为其他形式,例
如将制动过程中产生的电能回馈到电网中,实现能量的回收与再利用,提高
浅议我国电力电子技术的现状及发展前景
3 、 应 用 电源 系统
应用 电源 系统 主 要 指 的是 直 流 电源 , 电焊机 , 脉 冲电源 , UP S 电源 , 稳 压 电源等 等 。这 些应 用也 是 电 力市 场 的主 要用 户 之 一 。开 关 电源 技 术 随 着 电 力 电子技 术 的发 展 也得 到 了促 进 和 发 展 其 高
1 、 整 流器 时 代
方便 , 可 随意 控 制有 功 和无 功 等 优点 。 对 于 大容 量 远 距 离输 电 来说 HV DC 技 术具 有 很 强 的经 济 性 . 并 具 备交 流输 电所 没 有的 优越 性 。经 过多 年 的改 革及 发 展 虽然 我
.wk.baidu.com
国 的 电 网建 设 已经 比 较成 熟 ,但 是 类似 三 峡这 样 一 些 大 的发 电站 的建 成 并 逐 渐投 产 ,对 我 国 的 电网输 电能 力及 输 电安 全性 还 是新 的挑 战 ,直 流输 电以 它 优越 的特性 在 三 峡 向华 东 电网输 电 的任 务
.
少 电路 的 损耗 , 可 以利 用超 导储 能 。超 导 储 能还 具 备 响 应快 联 系
,
受 高 电压 , 而 且还 有在 大功 率情况 下 , 器件发 热 、 运 行效 率 的 问题 。 电 力 电子技 术 分为 两个 分支 : 电力 电子器 件 制造技 术和 交流 技术 。
电力电子与电力传动2篇
电力电子与电力传动
电力电子与电力传动是现代电气工程的重要领域,涉及到电能的转换、传输和控制。本文将从电力电子和电力传动的基础概念、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。
第一篇:电力电子的基础概念与应用领域
电力电子是一门研究电力系统中的电能转换与控制的学科。它利用半导体器件和电子控制技术,将电力系统中的电能转换为适合特定需求的形式。电力电子主要包括直流-直流、直流-交流和交流-交流等转换方式。
电力电子的应用领域非常广泛。在能源领域,电力电子技术被广泛应用于可再生能源发电系统,如风力发电和光伏发电。通过电力电子装置,可以将不稳定的可再生能源转换为稳定的电能输出,并与电网进行互联。另外,电力电子还被应用于传统能源发电系统的调节控制,提高发电效率和稳定性。
在交通运输领域,电力电子技术在电动汽车和高铁系统中得到广泛应用。电力电子装置可以将电能转换为驱动电动汽车或高铁的动力,提高能源利用效率,减少污染物的排放。此外,在工业领域,电力电子技术被应用于工艺过程控制和能源管理,提高生产效率和节能环保。
电力电子还在电力系统中起着重要的作用。通过电力电子装置,可以实现电网的无功功率控制和电力质量控制,维持电力系统的稳定和可靠性。此外,电力电子还被应用于大型的电网互联和分布式发电系统的接入与管理。
电力电子的发展趋势主要包括器件技术的进步和系统级
集成的发展。随着功率半导体器件的不断改进,电力电子装置的效率和可靠性得到了大幅提升。同时,电力电子装置的体积和重量也得到了显著减小,使得其在各个领域中的应用更加广泛。此外,随着电力电子的不断进步,系统级集成也成为了发展的趋势。通过将多个电力电子装置进行集成和协调控制,可以实现更高效、更智能的电能转换和控制。
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇
1. 本文概述
随着我国经济的快速发展和工业化进程的深入推进,电力电子与电力传动技术作为现代工业的核心技术之一,正面临着前所未有的挑战与机遇。本文旨在深入分析我国电力电子与电力传动领域当前所面临的挑战,并探讨在这一背景下所涌现出的新机遇。文章首先对电力电子与电力传动的概念及其在我国经济社会发展中的重要性进行简
要介绍。随后,文章将详细分析我国在这一领域所面临的技术挑战,包括技术创新不足、设备老化、能效低下等问题。同时,本文也将探讨在新能源革命、智能制造、数字化升级等新兴趋势下,电力电子与电力传动领域所展现出的新机遇,如高效能源利用、系统智能化、网络化控制等。通过本文的分析,我们期望为我国电力电子与电力传动领域的发展提供有益的参考和启示,以促进该领域的持续健康发展。
2. 电力电子与电力传动技术概述
电力电子与电力传动技术作为现代电力系统的核心组成部分,涉及电力转换、控制、传输和利用等多个方面。这些技术在实现能源的高效利用、提高电力系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用。
电力电子技术主要关注电力转换和控制,其核心是电力电子器件,
如晶闸管、IGBT(绝缘栅双极晶体管)等。这些器件可以实现电能的高效转换,广泛应用于变频调速、电力质量控制、可再生能源发电等领域。随着半导体材料和技术的发展,电力电子器件的性能不断提高,体积减小,成本降低,为电力电子技术的广泛应用奠定了基础。
电力传动技术则侧重于电能到机械能的转换,广泛应用于工业、交通、家电等领域。电力传动系统通常由电机、控制器和驱动器组成,通过精确控制电机的转速和转矩,实现高效、精确的动力输出。随着电力电子技术的发展,电力传动系统的控制策略和控制精度得到了显著提高,进一步提升了系统的能效和性能。
基于我国电力电子与电力传动系统的发展状况分析论文
浅析基于我国电力电子与电力传动系统的发展状况分析摘要:在人类所利用的能源当中,电能是最清洁最方便的;电气传动无疑有着很大的意义,随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展,电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上,总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。
关键词:电力工程电力电子电力传动系统
从学术的角度来看,电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件(功率半导体)设备,转换器拓扑结构,控制和电力电子应用,实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储,以便实现合理和有效使用的各种形式的能源,高品质的人力的电力和磁场的能量。
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言,我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括:1)电力电子元器件及功率集成电路;2)电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子,军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换
器技术,控制电力电子系统和计算机仿真建模;3)电力电子技术的应用,其研究内容包括超高功率转换器,在能源效率,可再生能源发电,钢铁,冶金,电力,电力牵引,船舶推进应用,电力电子系统的信息化和网络;电力电子系统的故障分析和可靠性;复杂的电力电子系统的稳定性和适应性;4)电力电子系统集成,其研究内容包括标准化电力电子模块;单芯片和多芯片系统设计,集成电
力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是:中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管,虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备,但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法,尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口,而许多关系到国民经济和国家安全,在一些关键领域的核心技术,软件,硬件和关键设备,我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全,更多先进水平的核心技术差距的关键领域,这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。
电气传动技术的发展现状及趋势探讨
电气传动技术的发展现状及趋势探讨
作者:黄晖
来源:《科学与财富》2018年第33期
摘要:电气传动的概念是指,电动机将电能转换成机械能,然后带动生活生产设备、交通工具等物品运行。现在我国的大部分机械传动主要依靠电动机,电动机的产生改变了整个世界,为后期工业的发展奠定了一个很好的基础。随着科学技术的发展,现在的电动机已经达到自动化的程度了,而且未来的科技会更加信息化和智能化。电气传动技术正面临着一场前所未有的大改革,一些非常先进的技术会被引进进来,随着科技和时代的发展,电动传动技术跨入全信息化、智能化时代。
关键词:电气传动、发展现状、趋势
前言:电气传动技术是工业生产中一项极为重要的技术。其对工业的发展极为重要。以往的电动机带动机械的方式已经不太适用了。而且现在的工业生产极其讲究效率和速度,而电气传动技术就可以很好地满足这些要求。随着经济领域的不断向前发展,消息科技领域也在不断进步和壮大,我们的电气传动技术会更加先进和实用,从而造福工业生产,给我们的生活带来更大的便利。
一、电气传动控制的主要措施
现在的电气控制手段比较先进,一般都是电气控制和电子控制,而且主要是电子控制。相比之前的机械控制,其具有很多优点,比如体积小、耗电少、成本低、速度快、功能强、可靠性高等。以微处理器为核心的数字控制成为现代电气传动的系统控制器的主要形式。由于计算机除一般的计算功能外,还具有逻辑判定和数值运算功能,因此数字控制与模拟控制相比有两个突出的优点:一是数字模拟可以实现比较复杂的控制策略,二是数字模拟可以进行自我控制。
关于电力电子技术的发展及应用分析
一
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
Baidu Nhomakorabea
长期 以来我 国工业用 电的的功率都较 大, 所 以利用工频 ( 5 0 H z ) 交流发 电机 来为其提供 电 能 ,但 提供 的这 部分 电能在 四分 之一左右用于 直流形式 的消费,如在 电解 、牵引和直流传 动 三 大 领 域 中所 需要 使用 的都 是 直流 电 。而在 将 交 流 电转 变为 直 流 电过程 中,大 功率 的硅 整流器发挥 了非常重要 的作用,所 以在上世 纪
电子行业电力电子与电力传动
电子行业电力电子与电力传动
1. 介绍
电子行业是一个充满竞争和创新的行业。在电子设备的设计和制造
过程中,电力电子和电力传动是两个重要的方面。本文将介绍电力电
子和电力传动在电子行业中的应用和意义。
电力电子是指用于控制和调节电能的电子设备和技术。它主要包括
电源、逆变器、变频器和电机驱动器等。电力电子技术在电子行业中
的应用十分广泛,可以说是电子设备发展的核心和关键。电力电子的
主要作用是将电流、电压和频率进行调整,以提供所需的电能给各种
电子设备。
电力传动是指将电能转化为机械能的过程。它通过电机和传动装置,将电能传输到机械设备中,实现运动和驱动。电力传动在电子行业中
扮演着重要的角色,可以用于各种电子设备的动力输出,例如电动汽车、机器人、工业设备等。
2. 电力电子的应用
2.1 电源
电源是电子设备的基础组件,它将电能转化为所需的直流或交流电。在电子行业中,电源的稳定性和效率非常重要。电力电子技术可以帮
助设计和制造高效、低噪音、稳定的电源,并且可以适应不同的输入
电压和输出电流要求。电力电子在电子设备的电源设计中起到了至关
重要的作用。
2.2 逆变器和变频器
逆变器和变频器是电力电子的重要组成部分。逆变器可以将直流电
转换为交流电,而变频器可以改变交流电的频率。逆变器和变频器在
很多电子设备中都有广泛应用,如太阳能发电系统、无线通信基站等。
它们可以提供所需的交流电源,并且可以通过控制频率和电压来满足不同设备的需求。
2.3 电机驱动器
电机驱动器是指控制和调节电机运行的设备。在电子行业中,电机驱动器广泛应用于各种设备中,如电动汽车、机器人、工业设备等。电机驱动器可以通过控制电机的电流和电压,实现对电机的精确调节和控制。电力电子技术的发展,为电机驱动器的设计和制造提供了更高的效率和性能。
对我国电力电子与电力传动系统的发展状况分析
推进应 用 . 电力 电子 系 统 的信 息 化 和 网 络 : 电 力 电 子 系 统 的 故 障 控 制 非 常令 人 满 意 的结 果 的特 点 7 O年 代 初 提 研 究 交 流 电机 分 析 和 可靠 性 : 复杂 的 电力 电子 系 统 的稳 定 性 和 适 应 性 : 的控 制 过程 的动 态 . 不 仅 要 控 制 每 个 变 量 的振 幅 , 而控 制 的 阶 段 , 促 使 高性 能 4 ) 电 力电子系统集成 . 其 研 究 内容 包 括 标 准 化 电力 电 子 模 为 了实 现 交 流 电机 磁 通 和 转 矩 的解 耦 矢 茸 变 换 方法 . 块 : 单 芯 片 和 多芯 片系 统 设 计 . 集 成 电力 电 子 系 统 的 稳 定 性 和 可 交 流 驱 动 系 统 逐 渐 向实 际使 用 高 动 态 性 能 的 电流 矢 量 控 制 变 靠性, 频 器 已成 功 应 用 于 轧 机 主传 动 .电 力 牵 引 系 统 和 数 控 机 床 此 外. 为了解决系统的复杂性和控制精度之 间的矛盾 . 但也 提j ¨ 一 如 直接 转 矩 控 制 . 方 向控 制 电压 , 特 别 是 与 微 当前 的 t要 问 题 是 : 中 国 的 电力 电予 产 品 和 设 备 目前 生 产 个 新 的 控 制 方 法 . 的 大 部 分 是 也 主 要 是 晶 闸 管 .虽 然 它 可 以 创 造 一 些 高 科 技 电 子 处 理 器 控 制 技 术 . 现 代 控 制 理 论 在 各 种 控 制方 法 也 得 到 了应 用 . 产 品 和 电 气 设 备 .但 他 们 都 使 用 电 力 电子 外 国 生 产 设 备 和 多 组 如 二 次 型 性 能 指 标 最 优 控 制 和双 位 模 拟 调 节 器 控 制 ,可 以提 高 分 组 装 集成 的制 造 方 法 . 尤 其 是 先 进 的全 控 型 电力 电子 器 件全 部 系统 的动 态 性 能 . 滑( 滑模 ) 变 结 构 控 制 可 以提 高 系 统 的 鲁 棒 性 , 依 赖进 口 . 而 许 多关 系 到 国 民经济 和 国 家安 全 . 在 一些 关 键 领 域 的 状 态 观 测 器 和 卡 尔 曼 滤 波 器 可 以 得 到 状 态 信 息 不 能 测 量 . 自适 智 能控制技术 , 如 模 糊 核 心技 术 , 软件 . 硬件 和 关键 设备 . 我 国 的外 资控 制 和封 锁 特 别 是 应 控 制 能够 全 面提 高 系 统 的性 能 此 外 . 神经网络控制 . 也 开始 在 交 流 变 频 调 速 驱 动 系 统用 于 提 高 柱 戈 系 国 民经济 和 冈 家安 全 .更 多 先进 水 平 的核 心 技 术差 距 的 关 控制 . 2 . 我 国 电 力 电 子 发展 中存 在 的 问 题
电力电子技术在电力机车牵引电传动系统中的应用与发展
0引言
随着电力电子技术的快速发展,电力机车牵引电传动系统发生了巨大的变化。20世纪中后期,采用交直传动系统的韶山型电力机车在我国铁路交通运输中占主导地位,但随着现代科学与技术的快速发展,采用交直交传动系统的和谐系列电力机车,在生产实际中得到广泛的应用,并逐渐取代了韶山型电力机车。在电力机车牵引电传动系统的发展历程中,电力电子技术承担着举足轻重的作用,因此,电力电子技术在电力机车牵引电传动系统中的应用研究具有重要意义。
1电力电子技术的发展1947年,第一只晶体管的研制成功,开创了半导体固态电子学,20世纪50年代功率半导体二极管的出现,提高了整流电路的效率。1957年美国通用电气公司研制出第一只可控型电力电子器件———晶闸管,次年得以商业化,标志着对电能变换与控制的电力电子技术诞生。电力电子技术是一门新型技术,但是发展快速,其原因有两个:
一是:人类电气化时代,电能在国民工业中的应用比重已成为衡量一个国家发展水平的重要指标,电力电子技术适应了当今世界人们对电能的巨大需求以及能源利用效率的不断追求,利用电力电子技术可以实现交流到直流(AC/DC )、直流到交流(DC/AC )、交流到交流(AC/AC )、直流到直流(DC/DC )等多形式的能量变换,这为太阳能、风能等清洁能源的利用,高效的交流传动,以及高压直流输电等各领域的应用打开了广阔的前景。
二是:电力电子器件的发展极大地扩展了电力电子技术应用的功率范围,微处理器的出现实现了控制数字化,快速推进了电力电子技术的应用发展。
1.1传统电力电子技术
电力电子与电力传动学科
电力电子与电力传动学科
电力电子与电力传动学科是电力工程领域里的两个关键领域。它们是一种综合性学科,涵盖了电力电子技术和电力传动技术的理论和应用。这些领域的研究和应用对电力系统的现代化和全球能源转型具有重要意义。在这篇论文中,我将说一下电力电子和电力传动的概念、应用和未来发展方向。
一、电力电子
电力电子是一种研究电能控制与变换技术的学科,旨在研究在电路与系统中的电流、电压等信号的控制与变化。电力电子已成为当今电力工程领域重要的子领域,同时也是应用最广泛的学科之一。电力电子技术可以用于近代电网的无功电流调节和有功电能调节,以及交直流电源之间的转换。电力电子技术还可以用于现代照明、家电、通讯、车辆、船舶和离岛等电动力驱动系统的设计、控制与管理。电力电子技术主要指研究电力电子器件及其控制和电力电子应用设备设计、制造和应用控制等方面的学科。
电力电子学的发展史可以追溯到20世纪40年代,当时美国在航空航天和军工方面需要使用高质量的直流电源,研究人员发现电力电子技术可以解决这个问题。从70年代开始,电力电子技术在日本、欧洲等地区得到广泛应用,其重要性为人们所认识。随着交直流电网的发展和现代化电力电子器件的开发,这个学科变得愈发重要。
电力电子技术在现代电力系统中的应用已被广泛认可。对变频驱动器来说,为变频控制确保高效的电气能量转换是至关重要的。同时,这种控制通过有效的电气调整,有助于实现对特定应用的适应性,并有助于有效降低电网对峰值负载的要求。因此,电力电子技术所提供的控制和执行能力在许多领域(例如,可再生能源电力产生,电动力驱动器,照明系统等)中仍然非常关键。
电力电子与电力传动
电力电子与电力传动
电力电子与电力传动
电力电子是指利用电子器件和电子技术来实现对电能的
控制、转换和调节的一门学科。它在电力系统中起到了至关重要的作用,不仅提高了电能的利用率,还有效地改善了电力质量和系统的稳定性。而电力传动则是指通过电力装置来驱动机械设备进行工作的过程,它是现代工业生产中不可或缺的一部分。
电力电子技术的发展为电力传动系统带来了许多优势。
首先,电力电子能够实现电能的高效转换和精确控制,提高了能源的利用效率。其次,电力电子器件的快速开关特性可以实现对电能的精确控制,使电力传动系统能够更好地适应负载变化和工作条件的要求。此外,电力电子技术还可以提高电力传动的稳定性和可靠性,减少系统的损耗和噪音。
在电力电子与电力传动中,最常见的应用之一是变频调
速技术。通过电力电子装置将电能进行变频转换,可以实现对电机的调速控制。变频调速技术具有精确控制、启动平稳、节能高效等优点,在工业生产中被广泛应用于各种机械传动系统,如电机驱动、制动系统、风力发电等方面。
电力电子与电力传动的应用还涉及到电力系统的稳定性
和质量控制。通过电力电子技术可以对电网进行有源功率调节,调整并补偿电力系统中存在的功率因数、谐波和电压波动等问题,从而提高电力系统的稳定性和电能质量。此外,电力电子技术还可以实现电网对分布式电源的接入、能量的存储和调度
等功能,提高了电力系统的可靠性和灵活性。
在电力电子与电力传动领域,还存在着一些挑战和问题
需要解决。首先,电力电子设备常常工作在高温、高电压和大电流等恶劣环境下,其可靠性和稳定性的要求较高。因此,如何提高电力电子器件的可靠性和耐久性是当前的研究热点之一。其次,电力传动系统中存在大量的谐波和电磁干扰,对电力电子设备和传动系统的工作造成了一定的影响,如何有效降低谐波和电磁干扰是当前的研究难题之一。
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我国电力电子与电力传动系统的发展状况分析
传动无疑有着很大的意义,随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展,电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上,总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。
从学术的角度来看,电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件(功率半导体)设备,转换器拓扑结构,控制和电力电子应用,实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储,以便实现合理和有效使用的各种形式的能源,高品质的人力的电力和磁场的能量。
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言,我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括:1)电力电子元器件及功率集成电路;2)电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子,军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术,控制电力电子系统和计算机仿真建模;3)电力电子技术的应用,其研究内容包括超高功率转换器,在能源效率,可再生能源发电,钢铁,冶金,电力,电力牵引,船舶推进应用,电力电子系统的信息化和网络;电力电子系统的故障分析和可靠性;复杂的电力电子系统的稳定性和适应性;4)电力电子系统集成,其研究内容包括标准化电力电子模块;单芯片和多芯片系统设计,集成电力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是:中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管,虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备,但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法,尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口,而许多关系到国民经济和国家安全,在一些关键领域的核心技术,软件,硬件和关键设备,我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全,更多先进水平的核心技术差距的关键领域,这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。
在过去,虽然我国国民经济的各个部门,先后引进了国外先进技术,已开始注意到国内突出的问题,从表面上看,虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70%的要求,但只要仔细分析,不难发现,并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件,都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。
目前国外和问题的主要区别是:电力电子器件的全面控制,不能制造国内制造的高功率转换器,低技术,设备可靠性差,电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段;应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低;缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。
3 电力传动系统的发展现状分析
目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开,随着交流电动机调速理论的突破和调速装置(主要是变频器)性能的完善,电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器,直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速,和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件(包括半控型和全控型)的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能,国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开:
1)输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径
高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛,PWM 技术的研究更深入。PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭,成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化,为了实现频率,变压器,有效地控制和消除谐波的直流电压。PWM技术可分为三类:正弦PWM,优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压,电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现,在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备,高开关频率将导致大的开关损失,以及高功率设
备,如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下,在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
2)应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论
交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象,变频调速控制,电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态,不仅要控制每个变量的振幅,而控制的阶段,为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法,促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动,电力牵引系统和数控机床。此外,为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾,但也提出一个新的控制方法,如直接转矩控制,方向控制电压,特别是与微处理器控制技术,现代控制理论在各种控制方法也得到了应用,如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制,可以提高系统的动态性能,滑(滑模)变结构控制可以提高系统的鲁棒性,状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量,自适应控制能够全面提高系统的性能。此外,智能控制技术,如模糊控制,神经网络控制,也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
3)广泛应用微电子技术
随着微电子技术的发展,数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性
得到很大提高,这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器(Digital Signal ProcessorDSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated CircuitASIC)等。其中,高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现,为交流传动系统的控制提供很大的灵活性,且控制器的硬件电路标准化程度高,成本低,使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
4 结论
虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展,但与发达国家相比仍然存在较大差距,许多关键技术有待突破,关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。