电力电子技术在节能领域中的应用

电力电子技术在节能领域的应用

高熹 168615140001

摘要：电力电子技术，也称为节能技术，在节能工作中发挥着重要

的作用。

关键词：电力电子；节能

0 引言

如今，能源危机已经成为未来全球发展一个必须面对和必须解决的大问题。在我国，人均占有的能源远远低于世界平均水平，在未来，中国经济的快速增长对能源的需求将有越来越高的要求，在能源相对紧缺的情况下，节能和开发利用可再生能源是保障经济发展的必由之路。而电力电子技术在优化电能方面作用突出。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。不仅可以提高效率，优化性能，还节约原材料。推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。

1 电力电子节能的关键技术

1.1高频技术

改变频率能够增加电源的利用率，因此，在改变频率的基础上，再使频率增大，就能够更加有效充分地利用材料和能源，由此可以达到节能的效果。

1.2开关变频技术

开关变频技术是一种有效的节能技术，主要针对的是固定工频的。

开关变频技术可以有效的解决设备在低功率状况下运行等相关的问题。因为工频作为发电的最佳频率，并不是所有用电设备的最佳频率，因此会导致很多设备长时间在低功率因数以及低效率状况下运行。并且，开关电源有性能好，体积小，效率高等优点，在电力电子装置中已成为一项关键的技术。

1.3有源功率因数校正技术

在功率因数增大时，输出的有功功率也在增大，因此，无功功率就会减小，这样电能的利用率就提高了，因此，此技术可以利用在节能工作中。

1.4软开关技术

软开关技术是相较于硬开关技术而言的。硬开关技术指的是在开关过程中电流和电压都不为零，并且会出现重叠。但是硬开关技术会使得电压以及电流的变化过快，导致开关噪声。软开关就是可以降低开关噪声和开关损耗，同时进一步提高开关频率。

2电力电子在节能中的实例

2.1LED

发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED 和无机发光二极管LED。

LED 具有寿命长、耐展、温升低、光利用率高、低电压、显色性好和节电等优点。

2.2电机调速

在过去，电机调速技术上的应用仅是在对直流电机的调速和控制，同时还可利用在的是晶闸管可控整流。由于全控器件的出现和发展，促进了交流电机的变频调速技术的发展。采用变频调速的交流电机可以减小阀转角度，使得流量减小了，但是提升了流体经过阀门的阻力，所以功率消耗的变化非常小，可以带来的节能效益十分巨大。可以同时可以采用电磁转差离合器或液压离合器来改变输出轴的转速，电机转速保持不变，事实上是以离合器消耗功率来降低转速。

2.3 电车

用栅极可关断晶闸管（GTO）开发的直流高效调速方式的载波调波装置，以取代电阻器，用于城市电车、工矿电机车和电瓶车调速运行，可节电20％左右。沈阳市改造了500辆无轨电车，年节电400多万千瓦时。如将GTO载波技术推广到全国，则可节电10～30亿千瓦时。

2.4 高频感应加热设备

在金属淬火、弯管、特殊材料的熔炼等方面，有效率更高的高频感应加热设备，频率范围在100～300kHz居多，国外有的达465kHz。值得注意的是，高频设备不仅具备可取代燃烧、电阻加热和工频感应加热设备的优越性，而且还具备自身不断更新的优势。传统的电子管高频设备换代为全固态化即全半导体化高频设备，在烟叶烘干、塑料

粘合等行业，高频介质加热显示出更大的威力，比电阻等加热方式节电30％～50％，其有效频率在1～30MHz之间。

2.5变频空调

变频空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器。压缩机是空调的心脏，其转速直接影响到空调的使用效率，变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统，使之始终处于最佳的转速状态，从而提高能效比（比常规的空调节能至少30%）。

2.6新能源

利用风能、太阳能、潮汐能、地热能等新能源发电，是克服能源危机(煤、石油、天然气等化石类能源匮乏)的重要措施，它们是可再生的绿色能源：对环境和气候的影响也会得到缓解，但是这些能源转换的电能，其电压、频率难免波动，也无法并网应用。通过电力电子变换装置，能使这些波动能的电能以恒压恒频方式输出，以便这些新能源发电实用化。

3电力电子技术在节能领域的现状与展望

现在发达国家电能的75％要经过这种变换或控制后使用，预计21 世纪将达到95％以上。目前我国经过变换或控制后使用的电能仅占30％，70％的电能仍采用传统的传输方式，可见电力电子技术在国内发展的潜力是十分巨大的。

在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，一般运用电力电子技术

节能效果可达10%-40%。从整体上来说，对传统电器设备利用电力电子技术来进行改造。在电能节省效率上可以达到20％，如果该技术可以实现在全国范围内的广泛应用，其节省的电能可以达到500亿千瓦时，这个数值是非常可观的。

同时，由于电力电子理论的不断更新完善，新型电力半导体器件的不断发现，以及更具有高效节能性质的电路拓扑的不断出现，电力电子技术未来还有非常大的发展空间，这个行业也必将进一步得到发展，必将节省更多的能源，为国民经济服务，成为国民经济中的一个重要产业。