摘 要：電能是人類史上最清潔最獨特的一種能源；隨著時代的發(fā)展，電力電子、計算機以及自動控制技術的快速發(fā)展加快了電氣傳動技術發(fā)展的步伐；因此研究電子電力技術以及電氣傳動有著重大的意義。

關鍵詞：電力電子技術；能源；電力電子傳動系統(tǒng)

前言

由于我國的國情比較特殊，科技的起步落后于許多發(fā)達國家，電子電力的創(chuàng)造、傳動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對其他國家具有較大的依賴性。近些年，我國經(jīng)濟發(fā)展步伐加快，對電力產(chǎn)業(yè)的需求增加，市場對電子電力產(chǎn)業(yè)具有巨且持續(xù)的需求，因此我們必須發(fā)展本國的電力傳動與電子電力產(chǎn)業(yè)，對外依賴應逐步減少，把握行業(yè)發(fā)展良機。

1 電力電子的研究方向

從大體上講，電網(wǎng)的發(fā)展是優(yōu)化和改良電力電子技術智能化的重要環(huán)節(jié)，不僅對我國電力行業(yè)有著進步性意義，對以后各國電力系統(tǒng)發(fā)展也有相互交流的資本。從本國電網(wǎng)的現(xiàn)狀出發(fā)研究方向有：（1）各種電子電力器件如電力晶體管、電力場效應管、IGBT等廣泛應用，HVDC和FACTS技術的日漸成熟，研究提高電力的傳輸容量和其安全穩(wěn)定性。（2）電力電子技術的應用，超高功率轉(zhuǎn)換器在能源效率對工業(yè)上電解電鍍，冶煉和焊接，加熱淬火等的改良及創(chuàng)新，發(fā)展電力系統(tǒng)的信息化和自動化；（3）能源電力方向上，對電能質(zhì)量的控制，利用電子電力技術制造的有源濾波器APF、靜止無功發(fā)生器SVG、有源功率因數(shù)校正器APFC等設備的改進對電網(wǎng)優(yōu)化，監(jiān)測、控制、通信、保護技術對新能的開發(fā)和利用；（4）電力電子系統(tǒng)集成，其研究內(nèi)容包括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統(tǒng)設計，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

當前的主要問題是：晶閘管在中國電力電子產(chǎn)品和設備中占有很重要的地位，可是我國很多先進的電力電子器件全部依賴進口。雖然我國電力電子的開發(fā)研究已有50年的歷史，取得了長足的進步，但由于該領域科技飛速發(fā)展，而且我國財力和原有基礎薄弱的限制，尤其是面臨國外高科技的沖擊等原因，我國電力電子被“邊緣化”。各行各業(yè)都迫切需要高性能的電力電子器件及系統(tǒng)和設備，都認為電力電子技術和產(chǎn)業(yè)十分重要，但是至今國家沒有一個部門對電力電子進行統(tǒng)一規(guī)劃和管理，電力電子技術也一直未能列入國家科技中長期的計劃，對電力電子技術和產(chǎn)業(yè)的支持缺乏引導和力度。目前我國與發(fā)達國家先進水平的差距是很大的。我國電力電子產(chǎn)品以低中端產(chǎn)品為主，缺乏高端產(chǎn)品，特別是先進的全控型電力電子器件則依賴進口。目前我國生產(chǎn)的大多數(shù)電力電子設備和系統(tǒng)還主要基于晶閘管，盡管也能制造一些高技術的電力電子設備和系統(tǒng)，然而它們都是采用國外生產(chǎn)的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造。在電力電子最先進、最核心的現(xiàn)代電力電子器件行業(yè)中，高頻場控電力電子器件的許多關鍵核心技術還未突破，其產(chǎn)業(yè)鏈還未形成，市場基本上被國外壟斷。在下一代寬禁帶電力電子器件領域，我國還處于研發(fā)的初級階段，與國際上的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平差距巨大。國際技術先進國家對寬禁帶電力電子器件進行了長期的大力投入，在部分類型和等級的產(chǎn)品上已經(jīng)或者將在近期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在新一代寬禁帶電力電子器件產(chǎn)業(yè)中，我國處于全面落后、亟需跨越式發(fā)展的緊急時期。

3 電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

當前我國電力傳動系統(tǒng)研究方向主要朝著交流轉(zhuǎn)動系統(tǒng)來展開，由于在交流電動機調(diào)速理論有著進一步的研究方面的重大突破以及調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的改良，電動機的調(diào)速從直流發(fā)電機-電動機組調(diào)速、晶閘管可控整流器，直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動機變頻調(diào)速。因為我國在交流電動機控制技術、功率半導體器件（半控及全控型）的制造技術、微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎的全數(shù)字化控制技術、基于電力電子電路的電力變換技術等方面取得重大進展，交流傳動系統(tǒng)日益發(fā)展加速。要使交流傳動系統(tǒng)的性能有進一步提高，我們應圍繞以下方面開展研究工作。

3.1 輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑

廣泛使用高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)電壓型PWM逆變器，使得PWM技術的研究和發(fā)展有了很大程度的提高。PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關閉，可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點，一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。PWM技術有以下三種類型：優(yōu)化PWM，SPWM（正弦PWM）及隨機PWM。SPWM使用最廣泛，通過SPWM改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。然而，對容量大的電源轉(zhuǎn)換設備，高開關頻率會致使較大的開關損失，而且在功率高的設備如GTO開關頻率較低的時候，最好的PWM技術也僅僅滿足該設備的需求。

3.2 應用矢量控制技術、直接轉(zhuǎn)矩控制技術及現(xiàn)代控制理論

多變量、非線性、強耦合、時變是交流電機交流驅(qū)動系統(tǒng)的特性，VVVF控制（變頻調(diào)速控制）控制效果由于本身控制特性導致其令人不滿意。在80年代初提出的交流電機的動態(tài)不但要對每個變量的振幅控制好，而且還要控階段。如今在軋機主傳動電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床中應用了交流電機的動態(tài)控制理論。并且，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）用于解決系統(tǒng)的控制精度和復雜性之間的矛盾?，F(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優(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）變結構控制可以提高系統(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，自適應控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。提高控制精度和魯棒性也適用在交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，例如智能控制技術（模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡控制等）。

3.3 廣泛應用微電子技術

隨著微電子技術的發(fā)展，及其廣泛應用，對人類社會進步，經(jīng)濟發(fā)展和生活質(zhì)量的提高具有重要作用。微電子技術的應用對于提高我國數(shù)字控制處理芯片的運算能力以及可靠性有著極大的作用。目前，ApplicationSpecificIntegratedCircuit-ASIC、DigitalSignalProcessor-DSP、單片機等都適合用在交流傳動系統(tǒng)中的微處理器。其中，多總線結構、多處理器結構以及流水線結構等是采用于高性能計算機的結構形式。利用電力電子技術制造的有源濾波器APF（active power factor corrector）等，可以治理電網(wǎng)的諧波，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高供電質(zhì)量。由于能源的枯竭，新能源（風，太陽，潮汐，地熱等新能源）已是世界各國能源政策的重點，要使這些新能源產(chǎn)生的電能實用化，離不開電力電子設備：逆變器、充電器、穩(wěn)壓器等。

4 結束語

綜上所述，現(xiàn)代化社會和高新科技都離不開電力電子技術和電力傳動系統(tǒng)的研究和支持，將來從發(fā)電廠和電網(wǎng)上得到的50Hz交流電大都需要經(jīng)過電力電子及電力傳動的二次處理并滿足各種設備、儀器和家用電器的要求，電力電子電力傳動也與節(jié)能環(huán)保與高效率聯(lián)系，電力電子技術電力傳動的應用、開發(fā)和研究具有廣闊輝煌的前景。我國科研機構必須要高度重視這方面的研究工作，以此促進我國科技水平的提升。

參考文獻

[1]洪乃剛.電力電子技術基礎[M].清華大學出版社，2008.

[2]董正衛(wèi).電力電子的發(fā)展與技術分析[J].北京電子工業(yè)大學學報，2010.

[3]孔秋林.電力傳動系統(tǒng)的應用分析[J].機械論壇，2008（2）：12-13.