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        電力電子器件及其應用探討

        2021-12-24 12:46:27張智蕾
        消費電子 2021年10期
        關鍵詞:電子器件領域過程

        張智蕾

        我國現階段電力電子器件已經廣泛應用在多個行業(yè)當中,機械行業(yè)、冶金業(yè)以及電力系統等,并全面擴展到了汽車、家用電器以及醫(yī)療設備當中,在進入新世紀之后,科學技術不斷地更新與進步,因此在信息產業(yè)與傳統產業(yè)之間,其形成了重要的溝通橋梁。

        早在20世紀五十年代,就出現了第一代晶閘管,也相應的標志了電力電子器件進入到人類發(fā)展的進程當中。當下可控硅的出現,使得出現的可控硅整流器能夠很好地推動電力行業(yè)的發(fā)展與進步。

        而到了七十年代,晶閘管實現了進化,可以應用到一些高電壓以及高電流的產品當中。晶閘管的出現,就意味著全新一代的電子電氣設備形成了。但是,這樣的設備也有著較為明顯的缺陷,其在使用的過程中,無法實現關閉。因此,為了解決這樣的設備問題,就研發(fā)出了全新的GTR、GTO以及MOSFET設備。

        在技術發(fā)展的當下,接下來出現了第三代電子器件,主要由絕緣柵雙極晶體管構成。對于這一代的晶閘管而言,其在運行的過程中,有著較高的運行效率,同時反射速度也較為迅速,并不會消耗較高的能量。伴隨著近些年技術的發(fā)展與進步,使得微電子技術與電力電子器件也相應的開始全面融合,出現了多功能、智能化以及高效性能的集成器件。隨之出現的電流整流器在實際的運行過程中,可以全面地降低電路當中的損耗值。進而提升電流的整體運行效率。

        在七十年代推出的GTR設備,可以很好地實現高標準的額定值,同時在運行的過程中,靈活性也比較高。例如,在應用的過程中,無論是在中等容量,還是在中等頻率的電路當中,都有著較高的應用價值,因此具有較高的應用潛力。

        (一)電力系統

        電力系統當中的電力電子器件使用,是現階段該器件所應用的最為重要的領域之一。在電能產生的過程中,以及在后期的電力傳輸過程中,都需要合理應用電力電子器件。例如,從用電的角度進行分析,可以有效利用電力電子技術,對其節(jié)能技術進行改進,以此實現高效率的用電。而在發(fā)電以及輸電的過程中,可以充分利用電力電子器件的方式,全面地提升電力系統的運行效率,發(fā)揮出較為重要的價值。

        (二)軌道交通

        在進行軌道交通的建設中,其牽引系統的設計方式,就已經應用到了電力電子器件,并基于市場管理的方式,可以劃分為不同的形式,例如出現的主傳動、輔助傳動以及控制輔助電源的系統。使用了電力電子設備之后,其系統的容量以及性能都得到了一定的提升。特別是在對其包裝形式進行了改進之后,全面降低了傳動系統的運行效率,同時也相應的推動了牽引電力傳動系統的發(fā)展與進步。而在交流馬達的驅動當中,其可以很好地應用于運輸、牽引的重要的設備當中,并在未來越來越多的領域當中,可以采用交流馬達的設計方式。

        (三)電動車節(jié)能

        電動車在現階段的市場環(huán)境中得到了更多的重視,因此成為了電能消耗的重要載體。為了保障電力能源的合理使用,就需要對其進行針對性節(jié)能處理。我國當下的電力系統規(guī)劃過程中,能夠滿足電機系統的節(jié)能性要求已經被當作重要的研究內容。伴隨著電力系統的發(fā)展與進步,使得電子器件與計算機技術,實現了全面的結合,加上自動化控制技術的出現,也推動了當下電力傳輸技術方面的改革與進步,在直流調速模式無法滿足當下的社會需求背景下,未來勢必會將交流調速作為主要的形式。電動車的電池供電過程中,需要基于電動電子裝置進行電力與動力的交換,因此在設計電池的過程中,勢必會利用到電力電子元器件。

        (四)航空與國防工業(yè)

        我國電力電子技術的發(fā)展過程中,其設備也已經較為廣泛地應用到了國防工業(yè)領域。例如在能源、環(huán)境以及制造和運輸的領域中,都采用了較為先進的能源技術、激光技術,或者采用了高端數控機床,因此可以制造出更多高水平的產品。在這樣的基礎制造技術的應用背景下,電力電子技術更加有效地推動我國國防水平提升。同時也是在這些領域當中,涉及了電力電子核心技術的使用。

        (五)民用消費電子產品

        在電子裝置的使用過程中,將其應用到消費電子產品時,主要集中在各種家用的電器上,例如洗衣機、冰箱、空調等設備的使用過程中,經常需要實現加熱、照明、制冷等功能,因此更加需要利用電力電子器件來實現這樣的功能性需求。例如,在家庭用電的過程中,變頻技術被廣泛應用。

        (六)工業(yè)生產

        現階段進行工業(yè)生產的過程中,電力電子器件被廣泛應用。例如,軋鋼與造紙的過程,就對電力電子器件進行了全面的應用。利用這樣的技術之后,可以很好地提升整體的加工制造效率。特別是在功耗方面,該技術可以有效地控制整體的損耗程度,并全面實現經濟效益的提升。另外,對于不同的電子器件而言,其可以很好地實現電氣管效率性提升。這樣的經濟操作模式,是降低電子管損耗的重要途徑之一,能夠充分保障經濟方面的整體效益,改善工業(yè)生產效果。

        為了現階段對電力電子器件進行更加深入地了解,本文基于氮化鎵與碳化硅為主要的研究對象,以此闡述現階段電力電子器件使用的未來發(fā)展趨勢。伴隨著技術方面的創(chuàng)新發(fā)展,使得人們可以全面地提升電力電子的質量以及水平,這樣才能夠很好地促進各個行業(yè)的發(fā)展與進步。

        (一)新型材料

        1、氮化鎵

        對于這種材料而言,是一種較為優(yōu)良的原材料,可以在諸多的領域當中實現良好的應用。氮化鎵在實際投入應用的過程中,需要采用氮化硅晶體,或者采用藍寶石作為襯底材料。這種材料的使用能夠提升制造效率,進而極大地提升了設備的整體經濟效益。例如,在將這種材料應用到LED燈具的制造過程中,就可以很好地讓氮化鎵替代原本的材料使用,更加滿足現階段節(jié)能環(huán)保的制造需求。

        2、碳化硅

        這種材料是近些年來出現的新型半導體材料類型,因此格外地受到人民群眾的關注。這種材料是一種有著較高物理特性,同時也是帶電性的原材料類型。對于電力電子器件地研究而言,這樣的材料能夠很好地對其進行更加深入的研究與分析。例如,碳化硅類型的電力電子器件在運行的過程中,往往有著耐高溫與耐高壓的特征,同時也是對原材料的一種優(yōu)秀的替代方式。但是,現階段對于這種技術的研究深入程度不同,同時在成本投入上也十分有限,因此始終對于碳化硅而言,缺乏一定的突破性的進展。因此,在未來的使用過程中,還需要進行進一步的電力電子器件產品的研究以及使用,特別需要在各個領域當中,實現全面的應用。

        (二)新興技術的應用發(fā)展

        電力電子器件在未來勢必會應用于越來越多的領域當中,同時也會與更多的新興技術進行融合,這樣就可以形成諸多的應用模塊。在這樣的技術使用下,極大地提升了產品的功能性和質量。例如,出現的標準功能模塊、智能化功能模塊以及集成電力電子功能模塊,都是成為更多領域當中應用的重要對象。在未來的發(fā)展過程中,需要始終將電壓、電流以及開關頻率進行科學合理的配置,特別是在未來的進步過程中,可以將三者進行全面的匹配與融合,因此讓電力電子器件在相應領域當中得到優(yōu)化,進而實現巨大的發(fā)展與進步。其次,現階段在一些領域當中,已經實現了對器件的合理性研究,通過提升抗短路的能力,以此實現更多的功能。而從結構方面進行分析,現階段在應用了電力電子器件之后,使得其內部結構呈現出模塊化的發(fā)展趨勢,并形成較高的復合型的功能。當下器件的效率以及容量。一直在不斷地提升當中,因此利用通態(tài)壓降的方式。可以很好提升系統的穩(wěn)定性。伴隨著科學技術的發(fā)展,使得在未來的經濟社會發(fā)展下,越來越多的領域都需要提升電力電子器件的使用程度,同時針對不同的應用場景,需要對其進行針對性地改進與分析,特別是需要具有較高的智能化以及自動化的特征,這樣才可以針對頻率、電壓以及電流這三方面的角度。全面的提升參數指標,最大程度上滿足當下的經濟發(fā)展需求。

        我國現階段在電力電子器件的應用過程中,始終面臨著各種問題,因此限制了該技術的發(fā)展與實際的應用。例如,有關領域在對該技術進行研究的過程中發(fā)現,此技術無論是研究成本投入,還是在研究精力方面,都無法滿足當下的技術使用需求。例如,在我國電力電子器件的使用過程中,一些部門和機構重視程度不足,導致很多技術性問題無法得到及時的解決,這樣將其應用到不同領域當中的技術性也并不充足。為了保障在未來的發(fā)展過程中,可以很好地實現對其器件的合理使用,就需要積極地提升該技術的研究力度。其次,在原材料的獲取方面并不充足。例如,在電力電子器件的研發(fā)中,始終缺乏大量的研究以及試驗,因此就會導致日常的器件在使用之前缺乏一定的測試工作,會對日后的使用造成一定的負面影響,無法及時發(fā)現一些潛在的問題。

        綜上所述,伴隨著現階段的技術發(fā)展,電力電子器件會在更多的領域當中發(fā)揮出自身的價值。特別是在制造領域的發(fā)展中。要進一步的提升對電力電子器件的研發(fā)力度,這樣才可以有效地保障在未來發(fā)展背景下,電力電子器件形成較高的技術性。

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