胡婷娟
(白銀市白銀區(qū)建設(shè)北路81號(hào)白銀市工業(yè)學(xué)校 甘肅 白銀 730900)
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用分析
胡婷娟
(白銀市白銀區(qū)建設(shè)北路81號(hào)白銀市工業(yè)學(xué)校 甘肅 白銀 730900)
電力電子技術(shù)又被稱為"功率電子學(xué)",主要是應(yīng)用于電力方面,通過電力電子元件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的電子技術(shù)。現(xiàn)代電力電子技術(shù)正逐漸向技術(shù)提升、節(jié)能環(huán)保、硬件優(yōu)化方面轉(zhuǎn)變,是自動(dòng)化、機(jī)電一體化、智能化等發(fā)展的基礎(chǔ)?,F(xiàn)代電力電子技術(shù)能夠有效的節(jié)約能源、降低環(huán)境污染、提高經(jīng)濟(jì)效益,由于其具有控制精確程度高、減少模擬信號(hào)的失真、受雜散信號(hào)干擾程度較小等特點(diǎn),能夠有效的改善工作所處的條件。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,現(xiàn)代電力電子技術(shù)已經(jīng)逐漸深入到了人們?nèi)粘I畹姆椒矫婷?。本文就現(xiàn)代電子電力技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述。
電力電子技術(shù)發(fā)展應(yīng)用分析
現(xiàn)代的電子電力技術(shù)中包含電力電子器件、控制電路和變流電路,其涉及了電力、電子、控制三方面領(lǐng)域的知識(shí),是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)?,F(xiàn)代電力電子技術(shù)不僅對(duì)于促進(jìn)我國(guó)各領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的作用,同時(shí)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)學(xué)科對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)有著積極的促進(jìn)作用。
現(xiàn)代電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)中的低頻技術(shù)處理,在不斷的歷史發(fā)展中逐漸的完善和改進(jìn),在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用,例如現(xiàn)代通信、機(jī)械、家用電器、燈光照明、冶金、汽車、醫(yī)療設(shè)備等。在上世紀(jì)五十年代第一個(gè)晶閘管出現(xiàn)以后,電力電子技術(shù)被人們漸漸的了解和認(rèn)識(shí),經(jīng)過了幾十年的發(fā)展,現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就。筆者就電力電子技術(shù)發(fā)展的歷史進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。
1.整流器時(shí)代的發(fā)展
整流器時(shí)代是在上世紀(jì)的60年代到上世紀(jì)70年代間發(fā)展的,這一時(shí)期內(nèi)工業(yè)用電是由交流電的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的,并且大功率的硅整流管和晶閘管被發(fā)明和廣泛的應(yīng)用。電子工業(yè)革命的發(fā)展又極大的推動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展浪潮,在通信領(lǐng)域中開始了半導(dǎo)體相關(guān)器件的使用,大功率的硅整流器使得交流電能夠快速、高效的轉(zhuǎn)變成為了直流電,完成相應(yīng)的電解、牽引和直流轉(zhuǎn)動(dòng)直流電形式的消耗。
2.逆變器時(shí)代的發(fā)展
逆變器時(shí)代是從是從上世紀(jì)70年代發(fā)展的,這時(shí)出現(xiàn)了全世界范圍內(nèi)的能源大危機(jī),相關(guān)節(jié)約能源的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生,在這樣的大背景下,交流電機(jī)變頻調(diào)速得到了極大程度的發(fā)展,其中最為關(guān)鍵的技術(shù)為如何將直流電逆變成0到100赫茲的交流電,70年代末期,變頻調(diào)速裝置的普及促使大功率電力電子器件的快速發(fā)展,比如巨型功率晶體管、門極可關(guān)斷晶閘管等等。
3.變頻器時(shí)代的發(fā)展
變頻器時(shí)代是在80世紀(jì)發(fā)展起來的,這個(gè)時(shí)期的集成電路技術(shù)得到了巨大的發(fā)展,精細(xì)的加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)以及集成電路技術(shù)組合構(gòu)成了全控型功率器件,在這之后相繼出現(xiàn)了功率MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管,傳統(tǒng)電力電子技術(shù)逐漸完成了向更加高頻、更加可控、更加集成的現(xiàn)代電力電子技術(shù)的轉(zhuǎn)變。
1.工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域
在工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域,交直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的非常廣泛,其中直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能非常好,電源一般選擇的是電力電子裝置。最近幾十年電力電子變頻技術(shù)的發(fā)展迅速,交流電機(jī)的調(diào)速性能與直流電機(jī)的調(diào)速性能不相上下,由于交流電機(jī)的快速發(fā)展和大力的應(yīng)用推廣,使得交流電機(jī)的調(diào)速技術(shù)的發(fā)展獲得了領(lǐng)先的地位。為了達(dá)到更好的節(jié)能效果,許多對(duì)調(diào)速性能要求不高的設(shè)備也紛紛采用變頻技術(shù),在電化學(xué)工業(yè)中,直流電機(jī)同樣被大量的使用,電解裝置、電鍍裝置等都需要整流電機(jī)。例如:某冶金工廠,為了更好的節(jié)約資源,獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益,在冶金中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、直流電弧爐電源等方面都采用了現(xiàn)代電力電子技術(shù),將二者結(jié)合實(shí)現(xiàn)了提高作業(yè)效率、降低能源消耗的成果。
2.交通行業(yè)領(lǐng)域
交通行業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)代電力電子技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了電氣化鐵道中,電氣機(jī)車中的交流機(jī)車經(jīng)常選用變頻裝置,而直流機(jī)車經(jīng)常選用整流裝置,在鐵道車輛中也常見到直流斬波器的使用。在車輛中的牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和輔助電源應(yīng)用等方面,也都需要利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)。比如電動(dòng)汽車的電機(jī)需要依靠電力電子的裝置進(jìn)行電力的變換還有驅(qū)動(dòng)控制,蓄電池的充電需要依靠電力電子裝置,轎車中的一些控制電機(jī)也需要依靠電力電子裝置中的變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制。除此之外的飛機(jī)和船舶的電源、運(yùn)輸都需要電力電子技術(shù)的支持,未來磁懸浮列車的發(fā)展中,超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣被人們廣泛的關(guān)注著。
3.電力系統(tǒng)領(lǐng)域
電力系統(tǒng)領(lǐng)域方面,西方某些國(guó)家在對(duì)最終使用電能的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大致有60%以上的電能都需要經(jīng)過至少一次的電力電子變流裝置的處理,在我國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)中采用的是直流勵(lì)磁,隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的推廣和使用,目前已經(jīng)將傳統(tǒng)的直流勵(lì)磁機(jī)改變?yōu)榱死弥蓄l交流勵(lì)磁機(jī)和電力電子整流的方式,大大的提升了電力供應(yīng)的可靠性,并且通過電力電子變換裝置將太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使波動(dòng)的電能通過恒壓、恒頻的方式輸出,能夠有效的利用這些可再生能源,實(shí)現(xiàn)真正的綠色發(fā)電、環(huán)保發(fā)電。晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器、靜止無功發(fā)生器等電力電子裝備利用電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償或者是諧波抑制,可以有效的防止配電網(wǎng)系統(tǒng)中電網(wǎng)的瞬間停止、電壓迅速閃變等,能夠提高供電的質(zhì)量,完成對(duì)于電能質(zhì)量的控制。
4.家用電器領(lǐng)域
家用電器領(lǐng)域中,電力電子照明的電源相對(duì)于傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈,體積較小、發(fā)光的效率更高、節(jié)能效果更好,電視機(jī)、電冰箱、微波爐、洗衣機(jī)等也都應(yīng)用了現(xiàn)代電力電子技術(shù),促使家用電器朝著智能化、科技化、節(jié)能化的方向發(fā)展。例如:某家庭將家里的白熾燈更換成了高頻熒光燈,高頻熒光燈比白熾燈占用的空間小,使該家庭墻體空出了較大的空間,并且該家庭通過長(zhǎng)期使用高頻熒光燈,發(fā)現(xiàn)高頻熒光燈不僅發(fā)光效果更好、更亮,也大大的節(jié)省了家中電能的使用,節(jié)省了該家庭的電費(fèi)。
結(jié)語
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展極大的方便和服務(wù)了人們?nèi)粘5纳a(chǎn)和生活,通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用,優(yōu)化了電能的使用,節(jié)省了電能資源,使電能的使用合理、科學(xué)、高效,改變了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)今后更加廣泛的利用微電子技術(shù)提供了基礎(chǔ),使機(jī)電設(shè)備能夠突破工頻的傳統(tǒng)向高頻化不斷邁進(jìn),推進(jìn)了電力電子智能化,現(xiàn)代電力電子技術(shù)逐漸成為了我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中的一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)。
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