电力电子技术及其应用

电力电子技术及其应用

摘要：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技术，即应用于电力领域的电子技术。电力电子技术是目前发展较为迅速的一门学科，是高新技术产业发展的主要基础技术之一，是传统产业改革的重要手段。新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。本文主要阐述了何为电力电子技术及其应用。

关键词：电力电子技术电力电子器件应用

一、什么是电力电子技术

电力电子技术，也被称为功率电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是一门新兴的应用于电力领域的电子技术。电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC）。自20世纪80年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。

二、电力电子技术的应用

电力电子技术的应用范围十分广泛．它不仅应用于一般工业．在交通运输、电力系统、计算机系统、通信系统、新能源系统等也有广泛的应用，在与我们生活息息相关的照明、家用电器领域中电力电子技术也有广泛的应用。

1、电力电子技术在电力系统中的应用

将电力电子技术引人电力系统并获得广泛应用的领域．首推应是同步发电机励磁系统，这种励磁系统由于动作迅速．容易设计出高顶值电压，并且控制功率小，因而，作为电压调节系统具有优越的性能：另一领域是交流电动机的变频调速．它的应用，节约了可观的电能近年来，国外还研究将电力电子技术引入抽水蓄能电站．以提高水泵水轮机的效率．并已取得成果在电力系统的发电、输电和配电环节中都离不开电力电子器件和电力电子技术。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备．电力电子技术的应用极大地改善这些设备的运行特性。在输电环节中．电力电子器件大量应用于高压输电系统．被称为“硅片引起的第二次革命”．大幅度改善了电力网的稳定运行特性配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和小对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用成功地解决了这些难题。

2、电力电子技术在一般工业中的应用

在工业中大量应用交直流电动机进行电力拖动，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。近年来电力电子变频技术的迅速发展，使交流电机的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。3、电力电子技术在家用电器中的应用

照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可

节省大量能源，通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

电力电子技术是以功率和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等各个领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制和高效的处理，所以电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。电力电子技术应用范围十分广泛，国防、工业、交通运输、能源、通信系统、电力系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的成果。下面简单的介绍几种：

1、一般工业电机调速

工业中大量应用各种交、直流电动机。直流电动机具有良好的调速性能，为其供电的可控整流电源或直流折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，使得交流电动机的调速性能可与直流电动机相媲美。因此，交流调速技术得到了广泛的应用，并且占据主导地位。

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采用整流装置供电，交流机车采用变频装置供电。如直流折波器广泛应用与铁道车辆，磁悬浮列车中电力电子技术更是一项关键的技术。

新型环保绿色电动汽车和混合动力电动汽车正在积极发展中。汽车是靠汽油引擎运行而发展起来的机械，它排出大量二氧化碳和其他废气，严重污染了环境。绿色电动车的电机是以蓄电池为能源，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技术。显然，未来电动车将取代燃油汽车。船舶、飞机需要各种不同要求的电源，因此航海、航空都离不开电力电子技术。

3、电子装置用电源

在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、新能源开发和利用

传统的发电方式是火力、水利以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风能发电的发展较快、燃料电池更受关注。太阳能、风能发电受到环境条件的制约，发出的电能质量较差。利用电力电子技术可以进行能力储存和缓冲。改善电能质量。同时，采用变速恒频发电技术，可以将新能源发电与电力系统联网。

6、环境保护

随着工、农业迅速发展，特别是火力发电和水泥业的发展对自然环境的污染越来越严重，未来净化环境，提高人们的生活质量，在某些行业采用高压静电除尘措施是十分有效的，其关键也是微机和电力电子技术。

现代电力电子技术是以高新技术知识为基础的一种知识密集型技术综合，是强弱电相结合的新学科，一方面它是电子学在高电压、大电流等强电或电工领域的一个分支，另一方面它也是电工学在低电压、大电流等电流弱电或电子领域的一个分支。当前，电力电子技术与微电子技术的结合已成为当今技术发展的主流电力电子技术的应用，贯穿在电能的获取、传输、变换和利用的几乎每个环节，使用电效率、节能效益、供电质量大大提高。电力电子技