电力电子技术节能

。电子信息产业推

出的新技术和新产品，例如电源管理芯片、新型半导体照明技术等有助于节能，应该大力推广这些产品和技术实现节能。电子信息产业的节能不光是为了降低成本和少用能源，更重要的是为了以此来促进提高设备利用效率，提高产品的成品率。用更少的投入取得同样的甚至更多的效益就要求电子信息产业提高效率，促进工艺和技术升级，加快整个产业的技术进步。目前我国的能源利用率与发达国家和地区相比差距很多，单位产出下我国消耗的能源是美国的

2 . 5 倍、欧盟的4 . 9 倍、日本的8 倍以上。能耗高必然带来高污染，经验表明，污染减少的70% 是靠降低能耗实现的，也就是说少用少排放。因此，节能对于降低污染意义重大。目前，国际上贸易壁垒林立，电子信息产业的节能则有助于打破贸易壁垒。例如，电视机出口欧美时有待机功耗限制，要求待机功耗低于1W ，目前很多国内电视机的待机功耗高达15W ，平均为8W ，出口到国

际市场时面临着巨大的贸易技术壁垒。为了打破壁垒，注重节能，进行技术升级就成为必然的选择。让厂家执行节能措施，很现实的问题就是厂家的成本要增加，综合竞争力要降低。这就需要一个切入点，既要照顾到厂家的成本优势，又必须兼顾国家节能及欧盟和美国等地的环保节能要求。在推进节能工作方面，国家应起到绝对的主导作用。全国人大代表、皇明太阳能集团有限公司董事长黄鸣建议国家应该出台强制措施确保国家节能降耗目标的实现。他认为应该从五个方面着手加强节能工作：进一步健全相关法规和标准体系，加强执法监督；完善相关政策，包括价格政策、税收政策、投融资机制以及引入市场机制大力发展节能产业；健全社会监督机制；适当调整能源资源价格；深入开展节能降耗宣传教育。国外半导体巨头对于中国如何更好地开展节能工作给出了建议。飞兆半导体公司亚太区总裁兼董事总经理郭裕亮建议中国可以设立一系列鼓励政策来鼓励消费者和制造商，让他们能够更好地利用能源，提升能源的利用效率，他认为政府对节能工作的指导非常重要。英飞凌科技(中国)汽车、工业及多元市场高级技术总监Loe Lorenz 认为中国政府最好出台一些政策，鼓励企业实施节能方案，也就是说给企业一些节能补贴。在这方面，国外的经验值得借鉴。例如，美国环保署从1991 年开始实施绿色照明计划，每年投资10 亿多美元用于推广高效照明产品；美国《能源政策法》规定，2004 年起国家每年拨款3. 4 亿美元给州政府，用于鼓励购买节能新产品；从2000 年起，德国实行“税收返还”政策，给太阳能产品提供商每千瓦时电力输出50 欧元补助，以此降低销售价格帮助产品普及。可喜的是，信息产业“十一五”规划明确表示将鼓励新型元器件和半导体照明产品等节能产品的发展，随着全行业节能意识的提高以及节能技术水平的提升，电子信息产业将为建设节约型社会做出更大的贡献。，提高能源效率还是减少二氧化碳排放量、减缓全球变暖速度的重要途径。在最为行业关注的效益问题方面，根据国际能源机构的减排战略，在提高能源效率方面每投入1 美元就能省下超过4 美元，而且回报期通常不超过4 年。

能源问题和资源问题,环境问题,人口问题,粮食问题并称当今世界共同关注的五大问题。因此节约能源，实现经济可持续发展，对于一个国家来说尤为重要。

本文从能源有效利用的角度出发，阐述电力电子技术在提高能源利用率方面所起的关键作用，重点介绍了使用电力电子技术进行节能的一些相关的关键技术，并分析了现在所成形的节能产品。同时，文章的最后也对现阶段电力电子技术在能源方面的应用情况做了介绍，并作出合理的展望。

关键词：电力电子，节能，变频

第一章引言

1．1电力电子技术

电力电子技术是一项综合了控制、电力、电子等技术于一体的技术，它利用大功率电子器件对能量进行高效变换，控制其输出，从而为各种用电设备提供所需要的电。它的核心是电能形式的转换，它的主要特征是控制和变换的高效率。[1]源

1．2 能源与节能

能源与水、土地一样都是人类赖于生存和发展的基础，它关系到经济社会的可持续发展。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。1．3 电力电子与能源

目前在所有的能源中电力方面的能源约占40 ，因此，降低电能消耗对于解决能源问题具有相当重要的意义，而提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。而如何提高电源效率？这就要运用电力电子技术。电能经过电力电子技术处理之后，不仅可以提高效率，优化性能，还节约原材料，因此在节约能源方面，电力电子技术有很大的发挥余地。[2]%

第二章电力电子节能的关键技术

2．1开关变频技术

开关变频技术是针对固定的工频而采取的高效节能措施。工频可谓发电的最佳频率，但它并不是所有用电设备的最佳频率，因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因数运行的现状。据统计，占全国总耗电量近2/3的交流电动机目前大多数处于全压、额频、恒速下运行，运行效率只有60%左右，功率因数仅为0.7左。[3]右

电力行业中的变频技术改造，可在很大程度上提高用电效率，降低用电率，，降低线损，减少污染物的排放量，提供持续、可靠、优质的电能。

有研究表明，三台300kW的水泵用1台400kVA的变压、变频装置进行变频调速，调节流量的大小，一年运行8000h，可节约电600kW。这个数字足以说明变频技术在提高能源利用率方面有非常明显的效果,同时这个技术也在不段发展,将来的开关变频技术对于电能的利用将越来越有良好的效果.据统计,早期开关电源刚设计出的时候其效率有65－70％，而现在其效率可以达到更高，小功率开关电源的效率可达到80－85％，在通信电源中甚至可达到93％，而在开关电源之前的线性电源的工作效率只有30－40 。开关技术使电源效率翻了两番.

[4]h[5]%

开关电源由于效率高、性能好、体积小等优点，已成为电力电子装置的一个典范，应用十分广泛，发展相当快。同时，开关变频技术也被业界称为“节能之冠”。

2．2软开关技[6]术

前面我们提到了通过开关电源来节约电能，但是开关在开通到关断和从关断到开通的过程中引起的开关损耗随带也引起了能耗，如何再把这些能耗降低，那就要采用软开关技术。

软开关技术可以降低开关损耗和开关噪声，进一步提高开关频率。软开关技术是相对于硬开关技这种方法导致电压、电流变化很快，波形出现明显的过冲，导致了开关噪声。

而软开关技术是在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。如下图：

这样做使得器件在零电压或零电流条件下进行状态转换，从而把器件的开关损耗降到最低，即可以降低开关损耗和开关噪声。通过降低开关损耗,可以更有效的通过开关技术提高电源利用效率,从而达到节能的目的.

2．3高频技术

之前我们说过，变频可以提高电源的利用率，基于变频，如果把频率再提高，那么对于能源和材料的的利用将更加的充分。

理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比，所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5％-10%。根据这一原理，对传统行业的电镀、电解、电加工、充电等各种电源进行改造，不仅其主要材料可以节约90％或更高，还可节电30％或更。因此采用高频技术，还可更进一步的提高电能的利用率,而相对于变频之前,其效果将更为明显。

[7]多

2．4 有源功率因数校正技术

功率因数，是指任意二端网络两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦，功率因数的