靳雅微

摘要：在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的過程中，電力電子技術起著十分重要的作用，涉及到工業(yè)、交通運輸工具、信息電子等多個領域的應用，因此，電力電子行業(yè)的發(fā)展空間是巨大的，政府應該使用多種手段，促進電力電子行業(yè)的快速發(fā)展。另外，隨著社會的不斷發(fā)展，人們對電力電子技術的要求會越來越高，所以還應該對電力電子技術不斷地進行完善和創(chuàng)新。本文對電力電子技術的發(fā)展及應用進行了探討。

關鍵詞：電力電子技術；發(fā)展；應用

前言

在當前經(jīng)濟顯著發(fā)展的形勢下，電力電子技術有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。通過科學應用電力電子技術，可有效提升我國的科學水平及經(jīng)濟建設的整體發(fā)展水平，并且在不斷的發(fā)展進程中，還會促進生產(chǎn)效率的提高以及電力能源的節(jié)約，進而為現(xiàn)代化發(fā)展提供最大化的動力支持。

1電力電子技術的重要作用

1.1提高和改善電能質(zhì)量

在現(xiàn)代文明社會中電力是主要的動力源。由電廠發(fā)出送上電網(wǎng)的交流電（稱為市電）一般電壓和頻率穩(wěn)定波形為正弦，但用戶使用的設備常使電網(wǎng)無功損耗增加；加上一些自然和人為因素，常招致電壓跌落閃變、瞬時停電等，大量非線性故障負載的使用，使電網(wǎng)中出現(xiàn)各次有害的諧波波形，使電網(wǎng)發(fā)生嚴重畸變，已成為電網(wǎng)的一種公害，而采用由電力電子器件構(gòu)成的各種控制器和補償器則可有效地提高和改善電能質(zhì)量。近年致力研究的柔性交流輸電系統(tǒng)就是為了實現(xiàn)這一目標。至于建造經(jīng)濟性和技術性均優(yōu)越的直流輸電，將交流變?yōu)橹绷鬟h距離輸送再變換為交流市電，更是離不開電力電子技術。

1.2優(yōu)化電能使用

優(yōu)化電能的處理裝置，力求電能的使用目標達到合理、高效、節(jié)約，實現(xiàn)電能最佳化發(fā)展。例如，在節(jié)電節(jié)能方面，針對電力牽引、風機水泵、軋機冶煉、工業(yè)窯爐、輕工造紙、感應加熱、化工電焊等方面的調(diào)查，一般情況下節(jié)能效果可以達到10%～40%，國家已將許多節(jié)能節(jié)電的項目推廣試用。例如作為與物質(zhì)生產(chǎn)息息相關、以功率處理為對象的電力電子技術正成為緩解人類所面臨的能源危機、資源危機和環(huán)境危機威脅的重要技術手段之一。

1.3改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機電一體化等新興產(chǎn)業(yè)

特別是電力電子變頻技術及高頻化技術的進一步發(fā)展，使機電設備將傳統(tǒng)的工頻技術突破，轉(zhuǎn)向高頻化發(fā)展。使機電設備體積減小了幾倍甚至幾十倍，趨向高速化響應速度，并實現(xiàn)無噪音方向發(fā)展，從而實現(xiàn)最佳工作效率，提高了全新的用途及功能。

2電力電子技術的發(fā)展

隨著上世紀五十年代末，世界上第一支晶閘管的問世以來，電力電氣技術就開始在世界的現(xiàn)代電氣傳輸技術上大放異彩。由于晶閘管的問世，使得可控流硅整裝置的開發(fā)提上了日程。隨著可控流硅整裝置的成功開發(fā)，電能的變換和控制從傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變流機組和靜止離子變流器進入了由電力電子器件控制的變流時代。所以總的來看電力電子技術的發(fā)展經(jīng)過了晶閘管整流時代、電力電子的逆變時代、現(xiàn)代電力電子變頻器時代這三個重要的階段。

（1）晶閘管整流時代。上世紀五十年代末以前，經(jīng)濟發(fā)展所需要使用的大功率用電主要是由工頻交流發(fā)電機來提供的。但是，由于當時技術的不發(fā)達，所產(chǎn)生的交流電在使用的過程中總有大約20%的電能以直流的形式來進行使用的。這20%的直流電使用的領域主要包括：電解、牽引、直流傳動等領域。但是，隨著晶閘管的成功研制，以及可控流硅整裝置的成功開發(fā)，使得由工頻發(fā)電機產(chǎn)生的交流電能夠被直接轉(zhuǎn)化為直流電?？煽亓鞴枵b置的大規(guī)模使用極大的促進了一些以使用直流電為基礎的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

（2）電力電子技術的逆變時代。隨著自關斷器件在上世紀70年代末的成功研制以及大范圍的應用，電力電子技術成功的從晶閘管整流時代進入到了電力電子技術的逆變時代。由于上世紀70年代以后爆發(fā)世界范圍內(nèi)的能源危機，為了解決能源危機帶來的一些經(jīng)濟發(fā)展問題，交流電機變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而被迅速的關注并得到了迅猛的發(fā)展。將直流電變成0～100Hz的交流電是整個變頻調(diào)速技術的關鍵技術所在。在大功率逆變過程中所使用的晶閘管以及巨型功率晶體管（GTR）和門極可關斷晶閘管（GT0）快速的成為當時電力電子技術市場上的器件主要角色。雖然能夠?qū)崿F(xiàn)直流電和交流電的相互轉(zhuǎn)換，但是這種轉(zhuǎn)換依舊只是存在于低頻的工作范圍之內(nèi)，即所用的工作頻率較低。

（3）現(xiàn)代電力電子變頻器時代。隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，為新的電力電子技術使用時代打下了堅實的基礎?，F(xiàn)代電力電子變頻器主要是集成電路的精加工技術和高壓大電流技術的有機結(jié)合。以高頻、高電壓和大電流于一身的功率半導體復合器件以及以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學正在向著以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學技術轉(zhuǎn)變。在這個時期內(nèi)，由于大規(guī)模集成電路的設計思想被應用到各種新型器件的設計之中去，所以各種器件正在向著復合化、模塊化的方向發(fā)展。在電子器件結(jié)構(gòu)緊縮、體積變小的同時還能夠使其綜合各種不同部件的優(yōu)點。交流電機變頻調(diào)速能夠使用較高的頻率離不開這些新型器件的發(fā)展使用，并且在不斷的發(fā)展使用過程中，交流電機的變頻調(diào)速的性能已經(jīng)變得越發(fā)的成熟可靠。

3電力電子技術的應用

3.1電力電子技術在工業(yè)中的應用

電力電子技術在工業(yè)中的應用主要表現(xiàn)在直流電動機的設計方面。目前，在變頻技術不斷發(fā)展的形勢下，交流電機也會具備良好的調(diào)試功能，因此，在工業(yè)中不管是軋鋼機還是數(shù)控機床都會選擇直流調(diào)速技術。變頻調(diào)速技術節(jié)能功效十分明顯，許多工業(yè)部門把鼓風機也安裝了變頻設備，而且使用啟動設備的許多電機，運用電力電子設備的功能合理地避免了在啟動的一剎那來自電流的強烈沖擊。另外，電力電子技術在人們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娖髦幸脖淮罅康剡\用，比如用于照明的節(jié)能燈管，具有體積小、效率高的特點，而且還能夠合理地節(jié)約電能。與此同時，日常使用的電器中電源部分也離不開電力電子技術，因此，電力電子技術和人們的生活密不可分。

3.2電力電子技術在交通運輸工具中的應用

據(jù)調(diào)查得知，我國電氣機車類型中直流機車所使用的是整流設備，交流機車所使用的也是變頻設備，直流斬波器也被大力地推薦到鐵道車輛的應用中，電力電子技術是我國在以后實現(xiàn)磁懸浮列車的重要部分。電動汽車的電機主要是運用電力電子設備把電力進行轉(zhuǎn)換和控制，而蓄電池作為電動汽車的主要構(gòu)造部分也設計到電力電子技術的應用。任何一輛高級汽車中都必須要具備各種用于控制的電機，也需要依靠變頻器技術和斬波器驅(qū)動技術進行合理的控制。飛機和輪船也需要具備各種相關要求的電源，所以，不管是用于航空還是航海，電力電子技術都是不可缺少的一部分。

3.3電力電子技術在信息電子中的應用

各種各樣的電子設備通常都需要根據(jù)電壓等級的劃分來提供直流電源。在人們?nèi)粘Ｊ褂玫耐ㄐ旁O備中，遠程控制交換機所使用的直流電源在以往都是選擇晶閘管整流電源。但是，隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)全部更換為全控型器件的高頻開關電源。在各種各樣的電子設備中，在以往都是選擇線性穩(wěn)壓電源提供用電，而現(xiàn)在高頻開關一些優(yōu)越的性能逐步代替了線性電源，如運用穩(wěn)定且效率較高等。

結(jié)束語

總之，電力電子技術已經(jīng)有了很大的發(fā)展，并且給我們的生活、工作都帶來了不小的方便。相信隨著技術的進一步發(fā)展，電力電子技術比較有著更大的發(fā)展，并為各行各業(yè)的繁榮做出貢獻。

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