电力电子技术的产品、技术及前沿动态(完整资料).doc

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电力电子技术的简介、产品、技术及前沿动态摘要：本文简要地介绍了电力电子技术的内涵、产品；回顾了电力电子技术的发展历程以及主要应用；介绍了我国电力电子技术产业的发展现状以及电力电子技术将来的发展趋势。

关键词：电力电子、电力电子器件、电力电子设备和系统

如今，公认的是“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，因为在保证相同的能源服务水平的前提下, 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。以下将对若干电力电子技术的产品，发展历史，以及前沿技术的现状和未来发展前景进行论述。

一、电力电子技术简介

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。现在已经进入现代电力电子时代。

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。它包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率变换。

二、电力电子技术的应用及产品

电力电子设备和系统种类繁多、行业应用范围极广，主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。

电力电子技术应用领域十分广泛几乎涉及到国民经济各个工业部门和社会生活各个方面。下面具体说一下其的应用领域。

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。例如，很多交流电机都广泛采用电力电子交直流调速技术来提高调速性能。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。

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；车辆中的各种辅助电源、蓄电池的充电也应用了电力电子技术；此外，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。

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。直流输电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。此外，近年发展起来的柔性交流输电也是依靠电力电子装置才得以实现的。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。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。

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。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

力电子技术在家用电器控制中应用主要包括电风扇、洗衣机、吸尘器、排风机、电动缝纫机、空调机、电冰箱以及电动自行车等器具中电机的转速控制；电熨斗、电吹风、保温瓶、电热杯、电烙铁以及电饭锅等电热器的温度控制；白炽灯、荧光灯等的光亮控制；用于微波炉、冰箱定时器、自动开关以及触摸开关中的电源关断控制。

6、其他

不间断电源（UPS）在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大，在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，必需采用电力电子技术；各种新能源、可再生能源及新型发电方式如太阳能发电和风力发电也都

需要电力电子技术。此外，超导储能、核聚变反应堆都需要电力电子装置；科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源，这也需要电力电子技术。

总而言之，电力电子技术的应用范围越来越广领域也越来越多，因而其地位也越来越重要。

三、电力电子的前沿技术及发展前景

1、分布式电源

分布式发电装置是指功率为数千瓦至50 MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机、微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池。

A、应用背景

由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。其次，与大电网配合分布式电源可大大地提高供电可靠性，在电网崩溃和意外灾害情况下，维持重要用户的供电；对供电网难以达到的边远分散用户，分布式电源在技术经济上具有竞争力。

B、微型燃气轮机燃料电池

微型燃气轮机是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500 ℃，其发电效率可达30%。

C、燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放，省水。（4）安装周期短，安装位置灵活。

然而，由于，目前燃料电池造价高因而还未做到大规模应用。燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，现在需要解决的问题是电池构成材料的腐蚀以及电极细孔构造变化使电池性能下降等。

2、大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第二次革命”

A、大功率电力电子器件的重大进展

大功率电子器件的快速发展引起了电力系统的重大变革，被称为硅片引起的第二次革命。近10多年来，可控整流器、可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等大功率高压开关器件的开断能力不断提高。大功率电子器件应用于灵活的交流输电、定质电力技术以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为下世纪的电力研究前沿。

B、新型直流输电技术、同步开断技术

新一代的直流输电是指进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术。

同步开断是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。如今由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”已问世。

C、未来全可控的电力系统

如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实。

3、状态维修技术

状态维修技术包含可靠性为中心的维修技术和预测维修技术。这2项技术最初是应用于航空航天系统，后来移植应用于核电站的维修，近年已成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修。

4、电磁兼容技术

电磁兼容是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、