現代電力電子技術的發展研究
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1.關于電力電子技術
所謂電力電子技術，即以電力作為作用對象的電子技術，是一門介于電力技術、電子技術以及控制技術之間的交叉性學科，涉及的知識領域范圍較廣，具有綜合性特征。
1.1電力技術
此項技術的應用具有多樣性，其主要利用電磁學原理來實現發電、輸配電等多方面的功能，研究內容主要有發電機、電動機、輸配電、變壓器、電力線路等等，通過使用這些用電設備來解決電能的輸送、生產以及調派問題等，因此對于電力技術而言，上述電力設備極為重要。
1.2電子技術
電子技術依賴電子學原理，是一門通過設計電子元件或設備以及創建一些具有特殊功能的電路，從而處理現實目的問題的學科，其處理對象為電子信號，常見處理方法包括：產生信號、放大信號、信號過濾、信號轉譯等等。此技術于上世紀初期左右問世，其后便迎來了飛速發展時期，是近現代科技進步的里程碑。
1.3控制技術
其屬于一門研究各種控制過程共同規律的科學技術，主要借助外設控制設備，來讓生產環節的各種參數以及受控制元素的對應工作狀態能夠依照預設值來進行運作?？刂萍夹g的核心研究內容為控制系統中的控制信息，即控制系統中的信息分析、變換、傳送等。與電力技術和電子技術的理論基礎不同，在前期發展階段，其是以自動調節理論為理論基礎，之后，隨著計算機技術的深入應用，逐漸衍生出了控制理論，而這也開始成為控制技術的主要理論依據。
分析現代電力電子技術的發展動態可以得知，其目前主要是基于以低頻模式解決問題為核心的舊式電力電子學，逐漸朝著以高頻模式解決問題為核心的現代化電力電子學的目標演變。在上世紀六十年代初期，電力電子技術被研發應用，其后在不斷地發展完善中相繼步入整流器、逆變器、變頻器三大時代，在不同的時代電力電子技術獲得了不同的發展，并且也逐漸得到了廣泛的應用。
2.1第一個階段——整流器時代
此時代范圍為20世紀60年代-70年代。大約在上世紀40年代晚期普通晶體管的研發成為電子工業革命的誘因，這些晶體管之后被廣泛用于計算機和通信領域內的信息處理之中，此時的應用環境為小功率。直至1957年，美國人R.A.約克制成實用的晶閘管，擴展了半導體器件的功率控制范圍，50年代末被用于電力電子裝置，60年代以來得到迅速推廣,主要應用于大功率的硅整流管和晶閘管。而功率較大的工業用電普遍為工頻交流發電機生成，但是，其中有高達五分之一的電力是以直流的形式消耗使用的。而大功率硅整流器能夠將工頻交流電轉換成直流電，因此，功率硅整流管和晶閘管的開發與應用在上世紀六、七十年代得到了很大發展，這就是電力電子技術發展的第一個時代。
2.2第二個階段——逆變器時代
20世紀70年到80年代期間是電力電子技術的第二個階段，又稱逆變器時代。在20世紀70年代出現了世界范圍的能源危機，為了節約能源，交流電機變頻調速迅速發展，電力電子技術逐漸能夠實現逆變。隨著變頻調速裝置的普及與應用，門極可關斷晶閘管（GTO）、大功率逆變用的晶閘管和巨型功率晶體管（GTR）逐漸成為主要的電力電子器件。上述電力電子器件也可稱作全控型器件，能夠用于高壓直流輸出、靜止式無功功率動態補償等，能夠自由調節關斷狀態，此發展階段的電力電子技術已經完成了整流和逆變，不過由于其工作頻率不高，所以只能在中低頻的范圍內應用。
2.3第三個階段——變頻器時代
步入80年代，便開始了電力電子技術的第三個時代——變頻器時代。在20世紀80年代初期，大規模集成電路技術進入高速發展時期，同時也使得電力電子技術逐漸發展至目前水平有了更為牢固的技術基礎。首先是功率MOSFET的出現，帶領中小型功率的電力電子應用技術步入高頻化發展時代，而其后IGBT的研發，更加有力的推動了大中型功率電力電子技術朝著高頻化發展，同時，這標志著傳統的電力電子向現代電力電子的轉換。新型電力電子器件具有重量輕、體積小和高效節能等特點，不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率，而且能夠使得用電設備在能源使用方面更加節約，為達成機電一體化、智能化等帶來技術支持，讓現代電力電子技術朝著全控化、集成化、高頻化、控制技術數字化和電路形式弱電化不斷發展。
3.現代電力電子技術的應用
3.1在工業領域的應用
一般而言，在工業領域的生產環節大多需要使用交直流電動機，尤其是直流電動機具有方便調速的優點，電源大多選用電力電子器件。目前，由于電力電子變頻技術日趨成熟，交流電動機的調速功能現在已經發展至同直流電動機相差無幾的水平，由此，交流電動機的調速技術已然在電力電子領域占據領先水平。為了在節能方面有所突破，一些在調速性能方面沒有高要求的設備也漸漸應用變頻技術。在電化學工業領域，直流電動機也一樣獲得了廣泛應用，如電解設備、電鍍設備均需要使用直流電動機。
3.2在智能電網中的應用
智能電網是將電網進行智能化改造，通過傳感和測量技術、控制技術以及先進智能的決策管理體系的應用來運行的，現代電力電子裝備在建設智能電網的過程中，有著關鍵性作用。在智能電網中，電力電子裝備大部分采用了全控型電力電子器件、DSP全數字控制技術和各種多電平大功率變流器拓撲，這些電力電子裝置的應用能夠提高電網穩定性和電能質量，從而實現電網的可靠運輸、經濟高效、環境友好和使用安全的目標。
3.3在傳統產業中的應用
應用現代電力電子技術來處理電能，能夠讓電能使用更為合理、應用效率更高，從而實現電能的有效節約。并且，把信息處理同功率處理加以融合，促成微電子技術和電力電子技術的一體化，經研究發現，未來絕大多數的電源均需要先通過電力電子技術處理之后再投入使用，這樣便為傳統型產業與現代化產業應用微電子技術的發展制造了基礎條件。依托于現代電力電子技術，使得勞動環境獲得大幅度改善，人們不再需要處于惡劣的環境下工作，而是進入到現代化的智能工作間，讓傳統產業的作業強度明顯減輕，使得工作效率顯著提升，從而使得傳統產業獲得徹底性改變。尤其是對于化石燃料電站或核電站而言，應用現代電力電子技術可以有效的使其潛在的安全風險因素與內部污染得到控制。
3.4在新能源領域的應用
隨著社會的高速發展，全球的傳統能源儲量大量的減少，生態平衡遭到了嚴重破壞，環境污染問題越來越嚴重，發展可再生且安全環保的新能源勢在必行。目前，新能源發電的方式有很多，例如：太陽能發電、水力發電、風力發電等。通常大部分可再生能源直接產生的能量是不穩定的，而且各種類型的能源要想轉化成電能所需采取的方式不一，對此，在把各類能源輸入電網時，必須要采用變流技術按照不同的要求對能源進行控制和調整，這一過程中的能量變換、并網控制、發電機控制和電量儲備等都需要使用電力電子技術，而只有提升電力電子技術的應用水平，才能夠促使國內電力能源結構得到有效改善。
3.5在國民生活的應用
我國現代電力電子技術的應用是國民生活中不可或缺的重要組成部分，不僅使人們的生活生產方式發生了翻天覆地的變化，豐富了人們的工作模式與日常生活體驗，更讓人們體會到了前所未有的便捷感，促使整個社會的生活質量和經濟水平都得到了提升。
3.5.1電子裝置電源
由于高頻開關電源具有低重量、高效率、反應靈敏、體積適宜等優勢，當前已經在電子裝置中得到了普遍應用。而通信設備也已大部分采用全控型器件的高頻開關電源，取代了直流電源，在微型計算機內部的電源和大型計算機的電源方面也全部使用高頻開關電源。
3.5.2家用電器設備
在家用電器設備方面，電力電子照明電源體積小、節能且發光效率高，現在逐步取代了傳統的日光燈和白熾燈。而變頻空調器、電視機、家用計算機等也都需要應用現代電力電子技術。
結束語：
在科學技術不斷進步中，現代電力電子技術也在迅速發展，這一技術在未來發展過程中，必將為大幅度節約電能、提高生產效率、加強環境治理和提高國民經濟等做出重要貢獻，這也正是電力電子技術的未來發展趨勢。
作者：張斌 單位：新疆生產建設兵團第七師一二三團文體廣電服務中心
