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篇(1)

【關(guān)鍵詞】電力電子;系統(tǒng);集成;標(biāo)準(zhǔn)芯片

電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，尤其是建筑工業(yè)中，電力電子技術(shù)設(shè)備使用率較高。電力電子技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了這些應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)性、安全性以及工程成本管理質(zhì)量，還極大的增加了人們對電力電子技術(shù)的信任。電力電子技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠降低工程對人力的使用，在降低人員雇傭成本的同時降低了事故發(fā)生的概率，尤其是一些危險性較高的行業(yè)如煤礦開采。電力電子技術(shù)的應(yīng)用是時展、人們需求日益提高、企業(yè)發(fā)展的要求，因此，對電力電子集成技術(shù)畸形研究和探索是極其有必要的。

1、標(biāo)準(zhǔn)芯片的集成分析

電力電子集成技術(shù)的運(yùn)用極大的促進(jìn)了電力電子模板的設(shè)計和建成。電力電子模板設(shè)計不同于其他模板設(shè)計，其設(shè)計工作難度更大、對技術(shù)性要求更高，當(dāng)然其成品模板的技術(shù)性優(yōu)勢也更高，具有較高的通用性且無論是接口還是系統(tǒng)都具有標(biāo)準(zhǔn)化水平，能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓、功率以及數(shù)據(jù)的良好傳輸。此外，電力電子模板的接口較為標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)⒄麄€電力電子系統(tǒng)間的各個設(shè)備有效的連接，從而實現(xiàn)整個電力電子系統(tǒng)的集成化效果，便于整個電力電子系統(tǒng)滿足用戶的需求，提高系統(tǒng)的工作效率。

2、對變流器拓?fù)溥x擇的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

變流器是電源產(chǎn)品的核心，在大多數(shù)的通信和移動設(shè)備中使用的都是直流電，照明設(shè)備大多采用的是交流電，然而，現(xiàn)在在電燈等照明的器件中會放入很多強(qiáng)度比較大的氣體，在變流器應(yīng)用的環(huán)節(jié)中，由于LED 技術(shù)的高速發(fā)展，照明電源中的直流電會被分流。

為此，要分析在通信和移動技術(shù)中所使用的直流電，分析這些設(shè)備中使用的變流器的特點，然后制定拓?fù)涞南嚓P(guān)指標(biāo)，對傳統(tǒng)的變流器拓?fù)浜同F(xiàn)代化的變流器拓?fù)溥M(jìn)行比較和評估，分析出變流器拓?fù)溥x擇的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個：

2.1 輸入電壓的差異

如果輸入的電壓過高，就可以采用零電壓的形式，如果輸入的電壓過低，就必須使用同步整流，將電壓提高到標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，現(xiàn)在，如果電壓低于12V 時就必須進(jìn)行同步整流。

2.2 功率等級的差別

如果功率的等級大，在拓?fù)涞臅r候就需要運(yùn)用大量的開關(guān)，如果功率的等級小，只需要幾個開關(guān)就可以進(jìn)行拓?fù)?，在一般情況下，如果功率大于1 千瓦時，就要用4 個以上的開關(guān)，如果功率小于1 千瓦，運(yùn)用兩個開關(guān)即可。電源數(shù)量與拓?fù)渲笜?biāo)的關(guān)系分析見下表。

3、中功率變流器拓?fù)涞倪x擇

全橋的拓?fù)浞椒ㄔ谥泄β实臈l件下應(yīng)用比較多，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，在對全橋拓?fù)湫问竭M(jìn)行選擇的時候，處除了進(jìn)行初步的選擇之外，還要進(jìn)行拓?fù)溥m應(yīng)特征的實驗，對轉(zhuǎn)化的效率進(jìn)行分析，分析拓?fù)溥^程中產(chǎn)生的耗損，分析器件的應(yīng)力是否合適，分析拓?fù)湓诖?lián)和并聯(lián)的效果是否是好的，從而判斷集成性效果。從開關(guān)的方式來分析，全橋開關(guān)能夠使用傳統(tǒng)的OWM 開關(guān)和移向全橋開關(guān)，從拓?fù)涞脑韥矸治觯軌驅(qū)⑵湓O(shè)置成諧振型的拓?fù)浜蚈MW 型的拓?fù)?。為了使拓?fù)涞男Ч?，?yīng)該將電壓設(shè)置成400V，然后輸入，在拓?fù)渲笜?biāo)的基礎(chǔ)上，對全橋拓?fù)涞男ЧM(jìn)行對比分析，從而得出結(jié)論。

4、變流器的對抗特點分析

電力電子集成系統(tǒng)的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)電力電子系統(tǒng)模板設(shè)計的快速化、高效化以及其質(zhì)量保證。電力電子模板的設(shè)計關(guān)乎用戶對電力電子系統(tǒng)性能是否滿意、系統(tǒng)穩(wěn)定性是否合格，而且，電力電子模板設(shè)計工作中會出現(xiàn)諸多問題，例如電力電子模板兼容性以及串并聯(lián)的使用等。尤其要注意對合并模板過程中開關(guān)波紋大小的調(diào)整，保證其數(shù)值穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)。此外，由于模板中設(shè)計的過濾裝置會使得整個電力電子系統(tǒng)電壓錯亂，極易出現(xiàn)設(shè)備燒毀事故，而究其原因，主要是因為過濾裝置安裝后導(dǎo)致整個電力電子系統(tǒng)的大小信號不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致設(shè)備對電壓的失控。鑒于電力電子系統(tǒng)大小信號穩(wěn)定性的重要作用，必須在設(shè)備運(yùn)行期間加強(qiáng)對信號穩(wěn)定性的關(guān)注度，否則將導(dǎo)致電力電子集成系統(tǒng)的整體和局部故障，甚至造成整個系統(tǒng)的毀壞。

5、輸入阻抗的改進(jìn)措施

變流器是整個電力電子集成系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它保證來了電力電子系統(tǒng)對電流的變壓處理，但是，該設(shè)備的應(yīng)用也極大的降低了電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，例如系統(tǒng)電壓失控、電流變壓處理故障等等。面對這些問題，此時最好的解決措施就是對電壓環(huán)的環(huán)路線路進(jìn)行調(diào)整，對環(huán)路中的相位裕度調(diào)整至90度左右，此時會出現(xiàn)電流量以及電流阻抗量數(shù)值變化的情況，這是要對電流環(huán)的穿越頻率進(jìn)行提高并對過濾裝置的波紋進(jìn)行設(shè)置，此時就能緩解電流環(huán)周邊組抗力降低的問題了。

另外，變流器因為電壓變化以及連鑄機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)影響也會出現(xiàn)阻抗力降低的問題，此問題最突出表現(xiàn)在電壓環(huán)穿越頻率和阻抗力的降低。面對這一問題，為了避免阻抗力的下降常見的解決措施為提高電壓穿環(huán)附近的帶寬數(shù)值，并將其相位裕度數(shù)值限定在60度左右。此外，極大影響阻抗力數(shù)值變化的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境還有運(yùn)用峰值的模式對變流器進(jìn)行拓?fù)?，這將導(dǎo)致阻抗力數(shù)值的驟然下降。阻抗數(shù)值是不能隨意變化的，否則將造成系統(tǒng)的損壞。面對這類問題，普遍采取的措施為采取合適的拓?fù)浞绞讲⑾薅ㄏ辔辉６鹊臄?shù)值，調(diào)整電力電子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的荷載條件，降低系統(tǒng)輸出和輸入的功率數(shù)值差異。電壓環(huán)中阻抗力的驟降對整個電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性將造成極大的影響，因此，必須重視這一問題的解決，不斷總結(jié)和記錄，對新出現(xiàn)影響阻抗力數(shù)值問題的原因進(jìn)行探究和分析。

6、阻抗的輸出措施

阻抗力數(shù)值大小和穩(wěn)定性關(guān)系到整個電力電子系統(tǒng)的安全性和運(yùn)轉(zhuǎn)的有效性，因此，必須重視對整個電力電子系統(tǒng)阻抗力數(shù)值的調(diào)整，尤其是其輸入和輸出數(shù)值，更需要注意調(diào)整。在對阻抗力輸出數(shù)值進(jìn)行調(diào)整時，要降低其數(shù)值，避免數(shù)值過大，而相應(yīng)的阻抗力輸入數(shù)值要調(diào)整到一定數(shù)值，利用一或者二階段系統(tǒng)的輸出條件，對阻抗力進(jìn)行調(diào)整，這樣能夠避免阻抗力數(shù)值的驟然下降。此外，還要控制好阻抗和諧振的頻率，無論是一階還是二階輸出系統(tǒng)，都要重視對頻率的調(diào)整和把握。

7、結(jié)語

總而言之，電力電子技術(shù)在建筑工業(yè)等行業(yè)中的應(yīng)用已取得顯著的成效，極大的提高了其工作效率、質(zhì)量以及安全性，電力電子技術(shù)在諸多行業(yè)和工程中被廣泛的肯定。而隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其技術(shù)應(yīng)用率更是被提高到更高的階段。因此，必須重視對電力電子集成技術(shù)的研究，從這方面來提高電力電子技術(shù)和系統(tǒng)的質(zhì)量水平。電力電子集成技術(shù)發(fā)展的根本就是不斷的利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)來對工程施工的科技含量進(jìn)行提高，這些技術(shù)是實現(xiàn)電力電子技術(shù)系統(tǒng)被更廣泛的使用的根本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢照明， 張軍明， 謝小高， 顧亦磊， 呂征宇， 吳曉波. 電力電子系統(tǒng)集成研究進(jìn)展與現(xiàn)狀[J]. 電工技術(shù)學(xué)報，2012，03：1-14.

篇(2)

【關(guān)鍵詞】電力電子電路；電力電子；電子元件

電力電子技術(shù)誕生近半個世紀(jì)以來，使電氣工程、電子技術(shù)、自動化技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，同時也給人們的生活帶來了巨大的影響。目前，電力電子技術(shù)仍以迅猛的速度發(fā)展著，新的電力電子器件層出不窮，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。不論在全世界還是在我國，電力電子慢慢的被人所熟知，下面我們就電力電子電路和其應(yīng)用、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行簡單闡述。

1.電力電子電路

1.1 電子電路的概念

電子電路時利用電力電子器件對工業(yè)電能進(jìn)行變換和控制的大功率電子電路。因為電路中無旋轉(zhuǎn)元、部件，故又稱靜止式變流電路，以區(qū)別于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式變流電路（由電動機(jī)和發(fā)電機(jī)組成的變流電路）。電力電子電路始見于20世紀(jì)30年代，包括由氣體閘流管和汞弧整流管組成的低頻變流電路和由高頻電子管組成的變流電路。它們構(gòu)成了第一代電力電子電路。60年代由晶閘管組成了第二代電路，泛稱半導(dǎo)體電力電子電路（又稱半導(dǎo)體變流電路）。80年代，由于可關(guān)斷晶閘管（GTO）和雙極型功率晶體管（GTR）等新型器件的實用化，又逐漸在不同領(lǐng)域中取代了普通晶閘管并形成第三代電路。由于它們具有控制極關(guān)斷和工作頻帶較寬的優(yōu)點，使電力電子電路具有更佳的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能，獲得了更為廣泛的應(yīng)用。

1.2 電力電子電路的特征

電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)通時（通態(tài)）阻抗很小，接近于短路，電壓降接近于零，而電流由外電路決定阻斷時（斷態(tài)）阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，而管子兩端電壓由外電路決定電力電子器件的動態(tài)特性（也就是開關(guān)特性）和參數(shù)，也是電力電子器件特性很重要的方面，有些時候甚至上升為第一位的重要問題。作電路分析時，為簡單起見往往用理想開關(guān)來代替

1.3 典型電力電子電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力電子電路的系統(tǒng)包括以下三種：

（1）電力電子器件：如功率二極管、晶閘管、功率MOSFET、IGBT、MCT等，分為不控型、半控型、全控型三種類型。

（2）電力電子電路：包括整流（AC/DC變換）、逆變（DC/AC變換）、直流變換（DC/DC變換）、交流變換（AC/AC變換）四大基本類型的變換電路。

（3）電力電子電路的輔助電路：包括控制電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、保護(hù)電路等幾大類電路。

1.4 電力電子電路的分類

按實現(xiàn)電能變換時電路功能分類，可分為4種。

①整流電路（AC/DC變換電路）：具有整流功能的電路。凡將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的過程泛稱為整流。

②逆變電路（DC/AC變換電路）：具有逆變功能的電路。凡將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的過程稱為逆變。

③交流變換電路（AC/AC變換電路）：能將交流電能的大小和頻率加以改變的電路。前者稱交流調(diào)壓電路；后者稱變頻電路。

④直流變換電路（DC/DC變換電路）：能將直流電能的大小和方向加以改變的電路。由于采用斬波控制方式，故又稱直流斬波電路。

2.電力電子技術(shù)的應(yīng)用

自20世紀(jì)80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。

2.1 在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即用戶電力（Custom Power）技術(shù)或稱DFACTS技術(shù)，是在FACTS各項成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)。可以將DFACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相對容易，開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。

2.2 在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用

在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動機(jī)等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運(yùn)行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無功平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓降低，設(shè)備破壞，功率因數(shù)下降，嚴(yán)懲時會引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無功容量不足時，應(yīng)增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)。

2.3 優(yōu)化電能的使用

通過電力電子技術(shù)對電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%。

3.電力電子技術(shù)目前在我國存在的主要問題

雖然我國電力電子的開發(fā)研究已有50年歷史，過去已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是與超大規(guī)模集成電路的發(fā)展一樣，該領(lǐng)域科技發(fā)展速度太快，加之我國財力和原有基礎(chǔ)薄弱等因素的限制，特別是當(dāng)前面臨國外高科技沖擊等原因，我國電力電子有種被“邊緣化”的趨勢：即各行各業(yè)都迫切需要它，但是，各應(yīng)用領(lǐng)域均沒將其作為研究重點，國內(nèi)解決不了的就依靠進(jìn)口！

當(dāng)前存在的主要問題是：目前我國生產(chǎn)的大多數(shù)電力電子產(chǎn)品和裝置還主要基于晶閘管；雖然也能制造一些高技術(shù)的電力電子產(chǎn)品和裝置，但是它們均是采用國外生產(chǎn)的電力電子器件和組件多以組裝集成的方式制造的；特別是先進(jìn)的全控型電力電子器件則全部依賴進(jìn)口，而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)命脈和國家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)、軟、硬件和關(guān)鍵設(shè)備，國外均是對我國進(jìn)行控制和封鎖的。特別是關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)命脈和國家安全的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中的核心技術(shù)與國外先進(jìn)水平的差距更大，迅速改變這一現(xiàn)狀是我們面臨的挑戰(zhàn)和義不容辭的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳章潮，唐德光.城市電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].北京：中國電力出版社，1985.

篇(3)

論文摘要 在人類所利用的能源當(dāng)中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動無疑有著很大的意義，隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。本文在對大量國內(nèi)外文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)和論述了我國在電力電子和電力傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。

從學(xué)術(shù)的角度來看，電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件（功率半導(dǎo)體）設(shè)備，轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制和電力電子應(yīng)用，實現(xiàn)電力和磁場的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲，以便實現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源，高品質(zhì)的人力的電力和磁場的能量。

1 電力電子的研究方向

就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內(nèi)容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子，軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù)，控制電力電子系統(tǒng)和計算機(jī)仿真建模；3）電力電子技術(shù)的應(yīng)用，其研究內(nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器，在能源效率，可再生能源發(fā)電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進(jìn)應(yīng)用，電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)；電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性；復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性；4）電力電子系統(tǒng)集成，其研究內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計，集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 我國電力電子發(fā)展中存在的問題

當(dāng)前的主要問題是：中國的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備，但他們都使用電力電子外國生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進(jìn)的全控型電力電子器件全部依賴進(jìn)口，而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)和國家安全，在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù)，軟件，硬件和關(guān)鍵設(shè)備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和國家安全，更多先進(jìn)水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域，這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。

在過去，雖然我國國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，先后引進(jìn)了國外先進(jìn)技術(shù)，已開始注意到國內(nèi)突出的問題，從表面上看，雖然對引進(jìn)技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達(dá)到國產(chǎn)化率70％的要求，但只要仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)，并最終拒絕外國公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動力傳動產(chǎn)品在核心技術(shù)。

目前國外和問題的主要區(qū)別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器，低技術(shù)，設(shè)備可靠性差，電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級階段；應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低；缺乏經(jīng)驗的重大項目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國外進(jìn)口。

3 電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

目前我國電力傳動系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動系統(tǒng)展開，隨著交流電動機(jī)調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機(jī)的調(diào)速從直流發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組調(diào)速、晶閘管可控整流器，直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動機(jī)變頻調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速，和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進(jìn)展有關(guān)。它們是功率半導(dǎo)體器件（包括半控型和全控型）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機(jī)控制技術(shù)以及微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進(jìn)一步提高交流傳動系統(tǒng)的性能，國內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個方面展開：

1）輸入電流為正弦和四象限運(yùn)行開辟了新的途徑

高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛，PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導(dǎo)體器件采用高頻開啟和關(guān)閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現(xiàn)頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類：正弦PWM，優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標(biāo)包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關(guān)頻率將是一個非常出色的表現(xiàn)，在中小功率交流驅(qū)動系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備，高開關(guān)頻率將導(dǎo)致大的開關(guān)損失，以及高功率設(shè)備，如GTO的開關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。

2）應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論

交流電機(jī)交流驅(qū)動系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時變控制對象，變頻調(diào)速控制，電機(jī)控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點。 70年代初提出研究交流電機(jī)的控制過程的動態(tài)，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現(xiàn)交流電機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機(jī)主傳動，電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床。此外，為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術(shù)，現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制，可以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，滑（滑模）變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測量，自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外，智能控制技術(shù)，如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，也開始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。

3）廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅(qū)動信號的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過微處理器實現(xiàn)，為交流傳動系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價格比。

4 結(jié)論

雖然我國電力電子與電力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然存在較大差距，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，關(guān)鍵部件還長期依賴進(jìn)口的局面還沒有打破。

參考文獻(xiàn)

篇(4)

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；電力電子技術(shù)；重要性；應(yīng)用

對現(xiàn)代電工技術(shù)而言，電力電子技術(shù)是一項新技術(shù)，是在功率半導(dǎo)體器件、計算機(jī)技術(shù)、電路技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等支撐下形成的一個技術(shù)平臺，充分體現(xiàn)出電子技術(shù)與電力的充分融合，它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用成為一項重要課題。

1電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的特點及應(yīng)用重要性

1.1電力電子技術(shù)的現(xiàn)代化特點

如今，新型電力電子器件的優(yōu)勢越來越明顯，它使電力電子技術(shù)不斷取得突變，逐漸擁有一系列現(xiàn)代化特點：一是全控化，它由普通的半控型晶閘管逐漸發(fā)展成為各種各樣的自關(guān)斷器件，這是電力電子技術(shù)的一項重大突破。自關(guān)斷電力電子器件全控化的實現(xiàn)大大簡化了電路，傳統(tǒng)復(fù)雜的換相電路被取代。二是集成化，它的分立方式與一般電力電子器件完全不同，任何全控型器件都由多個單元器件并聯(lián)而成，并在一個基片上集成。三是高頻化，它指的是由于電力電子器件實現(xiàn)了集成化，所以其工作速度得到了顯著的提升。四是高效率化，它主要體現(xiàn)在兩個方面，包括變換技術(shù)與器件，即電力電子器件不斷減少導(dǎo)通壓降，損耗得到降低；變換技術(shù)能加快器件開關(guān)的上升與下降過程，所以開關(guān)損耗也得到降低；器件運(yùn)行狀態(tài)合理，運(yùn)行效率有所提高，且軟開關(guān)技術(shù)在變換器中的應(yīng)用進(jìn)一步提高了運(yùn)行效率。

1.2電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)的重要性

在繼承傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代電力電子技術(shù)做出了一系列適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的改變、調(diào)整，促使整個電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)扮演的角色越來越重要。一是優(yōu)化使用電能，即電力電子技術(shù)不僅能保證電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，還能合理利用、配置電能及其他系統(tǒng)資源，促進(jìn)電能實現(xiàn)10%~40%的優(yōu)化，將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)是值得重視的。二是基于改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)而進(jìn)一步推動機(jī)電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)一體化發(fā)展，即隨著不斷研發(fā)新型產(chǎn)業(yè)、發(fā)展高端科學(xué)技術(shù)，更多產(chǎn)業(yè)需在投入使用之前全面實施電力電子技術(shù)的處理、加工，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。三是為發(fā)展變頻化、高頻化提供方向，即為使機(jī)電設(shè)備、儀器等能在縮小體積的基礎(chǔ)上調(diào)整并提高其響應(yīng)電力系統(tǒng)的速度，就需突破傳統(tǒng)工頻運(yùn)作模式的限制，分析、研究電力系統(tǒng)的變頻化技術(shù)、高頻化技術(shù)，以支撐電力系統(tǒng)運(yùn)行。四是電力電子技術(shù)正在朝著智能化的方向發(fā)展，它需要在信息、功率和諧發(fā)展的環(huán)節(jié)堅持促進(jìn)電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)的一體化進(jìn)程，以推動整個電力系統(tǒng)盡早實現(xiàn)二次改革。

2電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)的主要目的在于使多種設(shè)備能改善運(yùn)行特性，包括發(fā)電機(jī)組等，主要有大型發(fā)電機(jī)靜止勵磁控制、發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速、風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)變速恒頻勵磁、太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)等。具體而言，在發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)主要是通過發(fā)電機(jī)組的變頻調(diào)速、勵磁控制來體現(xiàn)。對各大型電廠的發(fā)電機(jī)組來說，靜止勵磁系統(tǒng)的應(yīng)用是最廣泛、最普遍的，而大力發(fā)展電力電子技術(shù)使其將勵磁機(jī)環(huán)節(jié)取代，促使靜止勵磁系統(tǒng)真正實現(xiàn)低成本、高性能的運(yùn)作以及簡化的控制構(gòu)造。同時，電子技術(shù)對勵磁機(jī)環(huán)節(jié)的取代使得靜止勵磁能有效地、迅速地對自身進(jìn)行調(diào)節(jié)，以促進(jìn)整個電力系統(tǒng)大大提高運(yùn)作效率。

2.2應(yīng)用于輸電系統(tǒng)

電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)的具體應(yīng)用主要包括三個方面：一是直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，即出現(xiàn)第一項晶閘管換流器的階段就標(biāo)志著電力電子技術(shù)在直流輸電中的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)具備穩(wěn)定性良好、輸電容量大、控制調(diào)節(jié)便捷等優(yōu)勢，這是電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的一大亮點，為進(jìn)一步建設(shè)電網(wǎng)提供條件。二是柔流輸電技術(shù)的應(yīng)用，即該項電力電子技術(shù)能對交流輸電的阻抗、電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，為控制交流輸電的功率提供保障，使電力系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性得到有效的改善。同時，柔流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的另一個原因在于它操作方便、價格低廉，其設(shè)備較其他設(shè)備而言不僅使用方便且便宜實惠，是大多數(shù)電力企業(yè)都會選擇的電力電子設(shè)備。三是靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的應(yīng)用，它早在20世紀(jì)70年代就在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是電力系統(tǒng)的輸電線路補(bǔ)償、負(fù)荷補(bǔ)償。對大功率輸電系統(tǒng)來說，應(yīng)用靜止無功補(bǔ)償器能有效控制電壓，同時提高電力系統(tǒng)的阻尼與穩(wěn)定性。在設(shè)計靜止無功補(bǔ)償器時并沒有包括旋轉(zhuǎn)部件的內(nèi)容，不會使用容量大的電容器，所需無功功率的獲得主要是通過電感器來實現(xiàn)，通過迅速調(diào)控電抗器來實現(xiàn)將無功功率的發(fā)出平滑轉(zhuǎn)變成吸收的目的。

2.3應(yīng)用于配電系統(tǒng)

在配電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用主要是指用戶電力技術(shù)的應(yīng)用，目的在于提高供電質(zhì)量、增強(qiáng)供電可靠性。當(dāng)下，配電系統(tǒng)的任務(wù)在于保證正常供電，使正常供電的連續(xù)性不受到妨礙，同時想方設(shè)法提高電能質(zhì)量。如今，用戶電力技術(shù)依舊是控制電能質(zhì)量的最新電力電子技術(shù)，不僅能滿足電壓、頻率、諧波以及不對稱度等要求，還能對各種瞬態(tài)的干擾、波動等進(jìn)行有效的抑制。用戶電力技術(shù)的功能、結(jié)構(gòu)等類似于柔流輸電技術(shù)，將它應(yīng)用于配電系統(tǒng)是未來電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的重點研究領(lǐng)域。隨著電子設(shè)備價格不斷下降，未來的需求量將越來越大，使電力電子技術(shù)的發(fā)展也獲得良好基礎(chǔ)。

3結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子技術(shù)成為發(fā)展多項高新技術(shù)的基礎(chǔ)，它將朝著促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、減少電磁干擾等方向繼續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化，在國民生活質(zhì)量的提高方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供保障，而這也是電力電子技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

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篇(5)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)與配電網(wǎng)電力電子裝備聯(lián)系的越來越緊密，對配電網(wǎng)電力電子裝備的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。本文結(jié)合了當(dāng)前配電網(wǎng)電力電子裝備的發(fā)展實際，對配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了探討，分析了互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配電網(wǎng)電力電子裝備中的應(yīng)用，希望能夠為今后有關(guān)方面的研究提供積極的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電力電子裝備 互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)階段，通信技術(shù)與電力電子技術(shù)的相互結(jié)合已經(jīng)成為了配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流趨勢，并且電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對于配電網(wǎng)系統(tǒng)的變革將起到巨大的推動作用。在如今通信技術(shù)與電力電子技術(shù)相互融合的過程中，有必要探析配電網(wǎng)電力電子裝備中的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1 配電網(wǎng)電力電子裝備技術(shù)現(xiàn)狀分析

電力電子裝備技術(shù)其實就是電力電子裝備實現(xiàn)電能的變化，在實現(xiàn)電力電子裝備技術(shù)在配電網(wǎng)應(yīng)用的過程中，有三種技術(shù)是不可或缺的，分別是變換器、半導(dǎo)體開關(guān)器件以及系統(tǒng)三個方面的技術(shù)。下面，筆者將進(jìn)行具體的闡述。

1.1 變換器

變換器是電功率處理器的一種，變換器的作用主要是可以將某種幅度、頻率轉(zhuǎn)化成其他種類的幅度和頻率的電能，這樣一種轉(zhuǎn)化的結(jié)果可以使得配電網(wǎng)的配電以及用戶的用電得到保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電器數(shù)也在不斷發(fā)展，經(jīng)過電力電子技術(shù)人員的研究，拓?fù)錂C(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出來，這一技術(shù)的出現(xiàn)，使得雙向或者多向電能流動得到控制。與此同時，在不斷發(fā)展的過程中，變換器的效率明顯提高，甚至已經(jīng)高達(dá)99%。尤其是在大功率系統(tǒng)當(dāng)中，變換器技術(shù)對于電壓和電流的處理可以輕松應(yīng)對。

1.2 半導(dǎo)體開關(guān)器件

半導(dǎo)體開關(guān)器件作為電力電子裝備技術(shù)的基礎(chǔ)，主要包括了SCR、IGCT以及IGBT等器件。現(xiàn)階段，電力電子裝備技術(shù)應(yīng)當(dāng)將重心放在提升現(xiàn)有半導(dǎo)體開關(guān)器件的水平和性能與研發(fā)新型半導(dǎo)體開關(guān)器件上。半導(dǎo)體開關(guān)器件中，無論是材料的選取，還是器件的工藝選擇，對于整體電路性能都會產(chǎn)生重要的影響。在對半導(dǎo)體開關(guān)器件的絕緣材料和磁性元件進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑熘螅軌蛟诮档湍芎牡那疤嵯聦⑵骷捏w積減小到合適的范圍。

1.3 電力電子裝備系統(tǒng)

電力電子裝備系統(tǒng)的構(gòu)成主要有多個變換器以及電路兩部分，主要的應(yīng)用領(lǐng)域在大型的電力電子裝備。通常而言，在電力電子裝備系統(tǒng)中，變電器連接的各種方式能夠?qū)崿F(xiàn)能量的處理。但是很多時候系統(tǒng)規(guī)模比較大，必須借助多個控制器才能保持系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。配備的控制器分為兩種：變化器控制器和系統(tǒng)控制器。變換器控制器負(fù)責(zé)的是單一變化，而系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)的是全部變化器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并下達(dá)相應(yīng)的指令。

2 電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

近些年來，電力電子裝備技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，配電網(wǎng)中也可以經(jīng)常見到電力電子裝備技術(shù)，以下就是電力電子裝備技術(shù)的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化的主要架構(gòu)，包括三個方面的內(nèi)容：

2.1 即插即用的功率接口

即插即用的功率接口可以把各式各樣的電氣設(shè)備、發(fā)電等終端接入到配電網(wǎng)中，不同的設(shè)備之間，它們的電能輸入的形式與電網(wǎng)是有所區(qū)別的，但是即插即用的功率接口可以把電能轉(zhuǎn)化為功能，并且可以直接將各種設(shè)備電能輸入的形式轉(zhuǎn)化成可以和電網(wǎng)相匹配的形式，這樣的一個接口就屬于一個電力電子裝備。與此同時，即插即用的功率接口還應(yīng)當(dāng)具有通信接口，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)然，通信接口要能夠?qū)K端設(shè)備進(jìn)行識別，而且將終端設(shè)備運(yùn)行的信息上傳，使得其可以接受到系統(tǒng)的調(diào)控指令。

2.2 能量路由器

能量路由器是整個電力電子裝備網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)過程中的智能管理模塊，并且還屬于中壓低配網(wǎng)、低壓區(qū)域網(wǎng)的相應(yīng)接口。能量路由器在正常運(yùn)行期間能夠很好地實現(xiàn)電能的雙向流動，既可以提供相應(yīng)的低壓直流母線，也可以提供可再生能源的電力設(shè)備。此外，能量路由器還擁有相應(yīng)通信接口所擁有的功能，可以把終端設(shè)備的運(yùn)行信息上傳到各個網(wǎng)絡(luò)端口，以此接受調(diào)控指令。指令值的確定需要由終端設(shè)備的具體工作狀況決定，能量路由器這其中可以對故障電流起到限制作用，并且對低壓的穿越起到保障效果，進(jìn)而使得低壓配電網(wǎng)的電壓保持穩(wěn)定。

2.3 操作系統(tǒng)

互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)操作系統(tǒng)其本質(zhì)上就是一個通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。要想對所有設(shè)備做到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督、統(tǒng)一識別，將管理效果提升上去，就必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)全部功率接口和能量路由器，讓二者能夠同時支持這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在操作系統(tǒng)實際運(yùn)行過程當(dāng)中，用戶可以將這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安裝到自己的電腦或者手機(jī)中，起到實時監(jiān)控自家用電的效果，同時還可以充分了解到網(wǎng)絡(luò)上的電價信息等，并通過對得到的有關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，進(jìn)而采取必要的應(yīng)對措施，提前預(yù)防?，F(xiàn)階段，在配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)當(dāng)中，最為重要的兩個方面要屬信息流極與能量流極了。雖然配電網(wǎng)能量層已經(jīng)初步實現(xiàn)了互聯(lián)功能，然而通信層面的建設(shè)還是需要逐步加強(qiáng)。

3 結(jié)語

總而言之，電力電子裝備技術(shù)的發(fā)展對于配電網(wǎng)的性能改造具有十分重要的作用，并且有效推動了直流配電網(wǎng)的進(jìn)步和發(fā)展。作為一個時變性很強(qiáng)的系統(tǒng)，配電網(wǎng)電力電子技術(shù)能夠借助電力電子裝備的有效運(yùn)行達(dá)到電能變化的目的，電力電子裝備技術(shù)同互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的相互結(jié)合，是今后電網(wǎng)向前發(fā)展的潮流趨勢，不僅對于電能與信息集成一體化有重要意義，對于我國的智能化電網(wǎng)建設(shè)和管理也起到了巨大的推動作用，

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

胡望波（1977-），男，湖北省黃岡市人。學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為湖北咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為電子技術(shù)、制冷與空調(diào)技術(shù)。

篇(6)

摘 要：文中概述性地介紹電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的各類應(yīng)用，重點在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：直流輸電；電力電子；發(fā)電機(jī)

一、前言

電力電子技術(shù)是一個以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺。經(jīng)過 5 0 年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電（HVDC）。自 20 世紀(jì) 80 年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。

二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用

自 2 0 世紀(jì) 8 0 年代，柔流輸電（F A C T S ）概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。

（ 一 ）在發(fā)電環(huán)境中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。

1 大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及造價低等優(yōu)點，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵磁機(jī)這個中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。

2 水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當(dāng)水頭的變化幅度較大時（尤其是抽水蓄能機(jī)組），機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機(jī)組變速運(yùn)行，通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。

3 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速

發(fā)電廠的廠用電率平均為 8 % ，風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的 6 5 % ，且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并不完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設(shè)計和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。

（ 二 ） 在輸電環(huán)境中的應(yīng)用

電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。

1 直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDC Light）技術(shù)直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。1 9 7 0 年世界上第一項晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。

2 柔流輸電（FACTS）技術(shù)

FACTS 技術(shù)的概念問世于 20 世紀(jì) 80年代后期，是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。20 世紀(jì)90 年代以來，國外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS 技術(shù)用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應(yīng)用。

（ 三 ）在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即用戶電力（Custom Power）技術(shù)或稱DFACTS 技術(shù)，是在FACTS 各項成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)?？梢詫FACTS 設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相θ菀祝開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預(yù)期DFACTS 設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。

（ 四 ）在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用

1 變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速運(yùn)行電動機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個方面，通過變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電又是另一個方面，只有將二者結(jié)合起來，電動機(jī)節(jié)電方較完善。目前，交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應(yīng)用。首先是風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國正在推廣應(yīng)用中。

變頻調(diào)速的優(yōu)點是調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，能實現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)速。在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達(dá)30% 左右。其缺點主要為：成本高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。

2 減少無功損耗，提高功率因數(shù)在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動機(jī)等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運(yùn)行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無功平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓降低，設(shè)備破壞，功率因數(shù)下降，嚴(yán)懲時會引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無功容量不足時，應(yīng)增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)。

篇(7)

關(guān)鍵詞: 高職院?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》課程教學(xué)改革

“電力電子技術(shù)”是電力電子變換和控制技術(shù)的簡稱,是一門新興的電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的交叉學(xué)科,被國際電工委員會(IEEE)命名為電力電子學(xué)(PowerElectronics)或稱為電力電子技術(shù),是電氣工程及自動化、工業(yè)自動化和其他相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅可掌握電力電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ),而且可應(yīng)用本課程知識獨(dú)立分析、解決實際的工程技術(shù)問題。

目前,隨著教學(xué)改革的不斷深入和人才培養(yǎng)計劃的調(diào)整,專業(yè)課程的課時大多被壓縮。而《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容越來越豐富,教學(xué)要求也越來越高,無論是使用的教材,還是實驗實踐手段,都不能適應(yīng)電力電子技術(shù)的發(fā)展。因此,高職院校對《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實驗實踐等進(jìn)行全面的改革勢在必行。

一、精心優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,以適應(yīng)新形式下的教學(xué)要求

教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革是教學(xué)改革的重點和難點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,各種新型的電力電子器件的不斷涌現(xiàn),《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容也在不斷豐富和不斷更新,教師需要向?qū)W生傳授的知識量多且面廣,故精心優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容顯得尤為重要。

首先,教師要注意做好本課程與先修課程和后續(xù)課程的銜接,了解先修課程的教學(xué)情況,保持整個專業(yè)課程體系前后銜接,避免內(nèi)容的重復(fù)和疏漏。例如“自關(guān)斷器件”一章,電子技術(shù)基礎(chǔ)中已講授過小功率晶體管、場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、原理、特性和應(yīng)用。在本門課程中,對功率晶體管、功率場效應(yīng)管應(yīng)重點講述其與小功率管的不同之處。對于晶閘管直流電動機(jī)系統(tǒng)部分,重點應(yīng)在整流、有源逆變兩種狀態(tài)下,電流連續(xù)、斷續(xù)時的電動機(jī)機(jī)械特性,而直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容則簡略講解,詳細(xì)的分析需放到后續(xù)課程“變頻調(diào)速技術(shù)”中講解。

其次,針對高職院校的教學(xué)是以技能培訓(xùn)為目標(biāo)這一宗旨,理論教學(xué)應(yīng)遵循必須夠用的原則,降低理論難度,對繁雜的公式推導(dǎo)一律簡化或省略,力求做到深入淺出,通俗易懂。如在完成課堂教學(xué)的過程中,涉及數(shù)學(xué)分析時,教師首先應(yīng)削弱純粹的理論推導(dǎo)和證明的教學(xué)部分,以減少分析量;又如在電力電子器件方面教師應(yīng)壓縮和刪減半控型器件及控制電路的教學(xué),強(qiáng)化全控型器件及控制電路的教學(xué),重點介紹以IGBT、電力MOS―FET為代表的全控型器件。

最后,以應(yīng)用為主線。電力電子技術(shù)既是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,又是實用性很強(qiáng)的一門課程。在教學(xué)中教師要緊密結(jié)合實際應(yīng)用,介紹電力電子裝置,如把調(diào)光臺燈、變頻器、開關(guān)電源、軟起動器等具體實物帶入課堂,并在課堂上演示給學(xué)生看,增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望。另外,教師要及時將本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果引入教學(xué),保證課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性。教師可告訴學(xué)生三峽工程的直流輸電工程,將直流500kV、3000A的綠色能源輸送到距離一千多千米以外的上海。全國九大城市的變頻調(diào)速和直流斬波地鐵、磁懸浮列車,每年產(chǎn)值近200億元的UPS,每年節(jié)電近8億度的系列變頻設(shè)備都成為電力電子對國民經(jīng)濟(jì)的新貢獻(xiàn)。教師讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重大作用,可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,擴(kuò)大學(xué)生的視野,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

二、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力

《電力電子技術(shù)》既是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,又是一門與工程實際緊密結(jié)合的課程。在學(xué)習(xí)這一門課時,學(xué)生常常提出這樣的問題:學(xué)了這門課有什么用?我們不是泛泛地回答:這是專業(yè)知識體系要求的,而是在第一節(jié)課帶來了許多具體實物,如調(diào)光臺燈、變頻器等,并在課堂上演示給學(xué)生看,學(xué)生對此很感興趣,覺得電力電子技術(shù)的應(yīng)用就在身邊。當(dāng)看了這些實物演示后,我們問學(xué)生:為什么臺燈能調(diào)光,為什么電機(jī)能調(diào)速?實物演示大大增強(qiáng)了學(xué)生對這門課的求知欲望。

多年來,《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)方法是以教師為中心,教師對教材中的每一個章節(jié)都講得很細(xì),力求在課堂上使學(xué)生完全弄懂,這樣學(xué)生總是處于被動接收的地位,極大地妨礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性的發(fā)揮,不利于學(xué)生的素質(zhì)和能力的培養(yǎng);同時,由于課時的相對減少,教師無法在課堂上講得過多過細(xì)。因此,教師在教學(xué)中要力求突出內(nèi)容的重點和難點,但又要保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性,對內(nèi)容相似或易于理解的內(nèi)容,予以簡講或指出其要點,并精選一部分內(nèi)容留給學(xué)生去自學(xué)。另外,教師應(yīng)注意因材施教、循循善誘,與學(xué)生多溝通,根據(jù)學(xué)生的掌握情況及時調(diào)整教學(xué);耐心對待學(xué)生,運(yùn)用多種多樣的教學(xué)方法,如比喻法、類比法、啟發(fā)質(zhì)疑法、邊講邊練法、實驗演示法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,多講多練,保證例題講解比重;每章配一次習(xí)題課,以學(xué)生練習(xí)為主,教師評講為輔,反復(fù)強(qiáng)化重要的知識;加強(qiáng)綜合訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。

《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖、波形圖多,所以充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代科技進(jìn)行教學(xué)是最有效可行的方法之一。教師運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段可以增加直觀程度、增大授課信息量,可以形象地表達(dá)一些文字語言難以描述清楚的問題,對學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容有事半功倍的效果。教師在教學(xué)過程中,也要避免過于依賴多媒體設(shè)備而忽略教師對教學(xué)的組織和教學(xué)內(nèi)容的講授,尤其不能只管播放課件,不顧學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,不管學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,否則使用多媒體課件不但收不到教學(xué)效果,反而會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對知識的掌握,因此,采用板書或課件,有選擇、分主輔相結(jié)合的方式,更能充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的優(yōu)點,達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。由于波形分析比較枯燥和繁瑣,學(xué)生容易產(chǎn)生抗拒情緒,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果下降,針對這一難點,教學(xué)方法就顯得尤為重要。教師在課程初期分析簡單電路時應(yīng)盡可能講解詳細(xì)一些,以保證學(xué)生能掌握自行分析的方法,從而提高在后期復(fù)雜電路的波形分析中的教學(xué)效果,也可以嘗試采用兩組學(xué)生各分析一部分波形再進(jìn)行綜合評議的多種教學(xué)方法。

三、加強(qiáng)實驗實踐環(huán)節(jié),注重實踐能力的培養(yǎng)

電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實踐性,實驗是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、動手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段。為了開好實驗課,我系投入大量實驗建設(shè)經(jīng)費(fèi),購買了六套浙江天煌公司的“電力電子與自動控制系統(tǒng)”實驗平臺,同時增加了一些新的器件樣品,使學(xué)生有更好的硬件條件開展實驗。我們將單元電路的實踐教學(xué)穿插在理論課的中間,使學(xué)生在“做中學(xué)”,從而更好地掌握電力電子技術(shù)的理論知識,并在課程結(jié)束后安排課程實訓(xùn),可將電力電子技術(shù)及其他先修課程(電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等)中所學(xué)到的理論和實踐知識全面地結(jié)合起來,培養(yǎng)和提高學(xué)生自我獲取知識的能力。在實驗教學(xué)過程中,為了避免學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書“依葫蘆畫瓢”,教師要讓學(xué)生明確實驗教學(xué)的目標(biāo)、任務(wù),以及各階段做什么、怎么做、達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn),而不需要詳盡地介紹到每一個具體細(xì)節(jié)。學(xué)生在實驗實訓(xùn)中既動手又動腦,既能發(fā)現(xiàn)問題,又能在教師啟發(fā)指導(dǎo)下分析問題和解決問題,才能從本質(zhì)上學(xué)好這門課程,從而最終實現(xiàn)本課程在高職院校的教學(xué)目標(biāo)。

四、改革考試制度

考題除了深度、廣度和難度符合教學(xué)大綱要求外,更要著重對分析問題和解決問題的能力進(jìn)行考核。近年來我們在《電力電子技術(shù)》課程的筆試考試中采用半開卷考試,即學(xué)生可以帶一張寫有與考試內(nèi)容有關(guān)的稿紙參加考試,這促使學(xué)生在復(fù)習(xí)中進(jìn)行自我總結(jié)。筆試考試的組織嚴(yán)密、規(guī)范,試卷規(guī)范,評分客觀、公正,并建立了對考試結(jié)果進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量分析的制度。課程成績中,筆試成績占60%,我們將平時作業(yè)與測驗、實驗、課程設(shè)計和答疑情況也記入總成績,占40%,使成績考核更全面、客觀反映學(xué)生實際。

五、結(jié)語

通過近幾年來的教學(xué)探索,我院《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)改革工作取得了較好的教學(xué)效果,得到了廣大學(xué)生和督導(dǎo)老師的好評。學(xué)生的專業(yè)技術(shù)和創(chuàng)新能力得到了進(jìn)一步提高,學(xué)生在相關(guān)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中也表現(xiàn)出較好的能力。同時我們也感到要搞好這項改革工作,既需要學(xué)院的投入,又需要教師的艱苦努力和無私奉獻(xiàn)。我們要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革,以更好地適應(yīng)時代和社會對技能型專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。

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