(山西电力职业技术学院山西省太原市030021;
山西电力职业技术学院山西省太原市030021)
摘要:日常生活的各个地方都出了电力电子技术,这些技术的出现给生活带了很多好处,如电源开关,电力输送等。这些电力电子技术普遍的存在我们生活的每一个地方。20世纪90年代出现的半导体复合器,是电力电子技术最早的产物,随后开启了电力电子技术时代。本文就此分析了现代电力电子技术的发展趋势,以供参阅。
关键词:电力电子技术;发展趋势
引言
现代电力电子技术是一种电能处理技术,即通过一些半导体元件以及辅助设施完成对电能的调节以及使用,构成频率从零到兆赫兹、容量从几瓦到几十兆瓦之间任意组合的有功和无功电源,给各种负载供电,使得发电、输电、用电等各个环节都实现高效运转,并由此节约资源、减少资金消耗,优化产能配置,在变电站、供电机构等单位有着非常重要的应用。此外,电能质量的控制及新能源的开发,电气设备的自动化控制,都将在很大程度上依赖于现代电力电子技术的进步和成就。
1电力电子技术的应用领域
随着社会经济的飞速发展,电力电子技术也得到了快速的发展,运用领域与市场需求与日俱增,主要是在几个方面。①工业领域,在现如今的工业领域中,大部分企业使用的诸如数控机床伺服电机以及大型鼓风机等,都是使用的交直流电动机,电子交直流技术的运用十分广泛。②交通运输领域,无论是车辆中的各种辅助电源,还是电气机车中的各种机车与装置,都离不开电力电子技术的支持。除此之外,还有飞机以及船舶等对于电源需求种类繁多的交通运输工具,更是离不开电力电子技术的支持。我们生活中常见的电梯,同样使用了交流变频调速装置,铁轨上运行的火车则是适用了直流斩波器装置,磁悬浮列车使用的是电机传动装置。③传统产业领域,在这一领域内,企业能够通过电力电子技术对使用的电能进行处理,以保证电能的使用能够达到预期的最佳化效果,合理高效以及节约。在此基础上将信息与功率的处理合二为一,将电力电子与微电子两种技术合并一体化,给传统与新兴两种产业提供了使用微电子技术的条件,争取改善如今恶劣的劳动环境,让工作更智能化,在提高工作效率的同时让工人的劳动强度降低,加快传统产业的改造。④家用电器领域,家用电器的种类繁多用途广泛,是生活不可或缺的部分,因为现代化电力电子技术的广泛应,为人们带来了便利与享受。
2现代电力电子技术的发展趋势
现代电力电子技术实际上就是对电源技术的研究开发和应用,它研究的核心技术还是电源技术,从这点上看,开光电源技术的发展应是现代电力电子技术的发展走向,现在电力电子技术的发展趋势基本可以概括为以下几点:
2.1电力电子器件发展趋势
电力电子器件的发展方向主要为集成化、标准模块化、智能化和高频化四个方面。①电力电子器件的集成化,就是将开关、传感器、电路、其他设备等集成一个完整的电力电子器件,把功能集中在一个器件上,例如集成显卡、集成网卡等。②电力电子器件的标准模块化,是为了便于我们进行替换、修理,提高了设备的通用性,对军队的快速反映、应急抢修意义重大。③电力电子器件的智能化研究以IPM智能化功率模块为重点,该模块具有开关速度快、低功耗、保护功能全、体积小等优点,被广泛应用在低噪声逆变器、低噪声UPS系统和伺服控制器等设备中。④器件的高频化,可以使磁路截面积减小,重量减轻,可以使设备体积缩小、重量减轻。因此,高频化是电力电子器件的一个发展趋势。我们现在使用的逆变器,就是一个最重要的产物。目前,一种新型静电感应晶体管(SIT)已可以达到1000MHz。
2.2电力电子设备和系统发展趋势
2.2.1集成化、模块化发展
集成化与模块化发展主要体现在电源单元和功率器件两个方面,使用微小智能化的器件,不仅可以对器件的体积进行有效的控制,并且设计制造的模块化也表现的非常突出,实现模块化发展的主要核心是降低电力电子技术中器件的电应力。从而可以提高电力系统的安全性与稳定性。
2.2.2高频化发展
电力电子产品的体积重量随其频率的二次方根成反比地减小,逆变器、整流焊机及通信电源用的开关式整流器,都是基于这一原理的。以同样原理可对传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、合闸用等各种直流电源类整机加以类似地改造,使之更新换代为“开关类电源”,其主要材料可以节约90%甚至更高,同时还可节电30%以上。
2.2.3数字化、全控化发展
自关断的全控型器件问世后,这项技术突破了原来的电力电子器件在使用中的一些限制,而且保证了关断电路时有可能造成的一些危险,从根本上保障了电力系统在使用中的安全性和可靠性,而数字化则主要是现代电力电子的谐振变换和高频斩波等方面,随着信息技术的快速发展,数字电路、数字信号变得越来越重要了,而且目前信息处理技术日趋成熟完善,凸显出的优也比较多,比如控制的精确度高、计算机的处理控制更加方便、抗干扰能力加强、模拟信号的失真畸变得到了避免等等,所以现代电力电子技术的数字化是一个必然的发展趋势。
2.2.4绿色化
绿色照明、绿色电器有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;此外,这些电器还应满足不对或少对电网产生污染的要求,电工委员会(IEC)对此制订了一系列标准,如IEC555,IEC917,IECI000等。事实上,许多电力电子设备,往往会变成对电网的污染源,所以必须对此加以治理。目前出现多种修正功率因数的方法及有源滤波器和有源补偿器的方案,这些技术的应用大大降低了电力电子产品的电磁污染,其技术也仍处于不断发展的过程中。
3现代电力电子技术的应用展望
关于现代电力电子技术的应用展望,可从如下几方面得以体现:第一,从节能性角度提升电机系统的使用性能,可从专用电机的设计或是控制设备的完善等方面来提升整体电力系统的使用效率;第二,中高压直流输电系统的运用也是今后电力电子技术发展的必然趋势,这一系统本身就具备了低污染和低能耗的特点;第三,当前社会发展进程中充电站网络的构建或是电动车辆的普及已经逐渐成为现代电力电子技术发展进程中积极完善与改革的内容,以电动汽车为代表的环保电力问题逐渐成为一个时代课题。至于当前城市建设过程中充电网络的配备问题基本尚处于起步阶段,无论是实际应用领域还是理论构建领域都还存在许多值得研究和讨论的问题,但无疑其发展空间是极为广阔的;第四,关于电力系统中电能储备装置的设置与超导线的使用也将成为电力电子技术亟需解决的问题之一,从根本上解决电能储备问题势必将对电力系统的持续发展产生积极而深远的影响。然而面对电能储备过程中存在的诸多问题,电力系统设计者需要从控制技术与存储技术的双重层面来体现储能装置的有效性,对于其中可能存在的不合理问题提出切实有效的解决或改进对策。
结束语
电力电子技术简单概括来说,就是一种集智力、信息与知识为一体的密集型技术,其特点是耗费的能源低,产生的污染少,基于此,我们对于电力电子技术前景有着美好的展望,相信随着时代的进步与不断发展,电子电力技术同样能紧跟上时代的步伐不断的改善与发展,不断创造新高。电子电力技术能广泛适用于各个领域,随着技术向着更高更好的方向发展,其适用领域必将得到进一步的拓展,更好的为我国的现代化建设服务。
参考文献:
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