电力电子新技术论文
电力电子这门技术发展迅速，现在已经可以对电能直接进行高效的控制，对电能进行变换，还可以对电力系统进行电量调整。小编为大家整理的电力电子新技术论文，希望你们喜欢。
电力电子新技术论文篇一
浅议电力电子技术
摘要：电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件(如晶闸管，GTO，IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
关键词：电力;电子技术;电力电子
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术(整流，逆变，斩波，变频，变相等)两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一部分。
一、电力电子学
电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年，美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。
利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能;将工频电源变换为设备所需频率的电源;在正常交流电源中断时，用逆变器(见电力变流器)将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。
电力电子技术是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。
二、电力电子技术的应用作用
1、优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。
2、改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。
3、电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。
4、电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。
三、电力电子技术器件
02年出现了第一个玻璃的汞弧整流器。1910年出现了铁壳汞弧整流器。用汞弧整流器代替机械式开关和换流器,这是电力电子技术的发端。1920年试制出氧化铜整流器，1923年出现了硒整流器。30年代，这些整流器开始大量用于电力整流装置中。20世纪40年代末出现了晶体管。20世纪50年代初，晶体管向大功率化发展，同时用半导体单晶材料制成的大功率二极管也得到发展。1954年，瑞典通用电机公司(ASEA公司)首先将汞弧管用于高压整流和逆变,并在±100千伏直流输电线路上应用，传输20兆瓦的电力。1956年，美国人J.莫尔制成晶闸管雏型。1957年，美国人R.A.约克制成实用的晶闸管。50年代末晶闸管被用于电力电子装置，60年代以来得到迅速推广,并开发出一系列派生器件,拓展了电力电子技术的应用领域。 电力电子电路 随着晶闸管应用的推广，开发出许多电力电子电路。
四、电力电子电路器件类别
1、将交流电能转换成直流电能的整流电路;
2、将直流电能转换成交流电能的逆变电路;
3、将一种形式的交流电能转换成另一种形式的交流电能的交流变换电路;
4、将一种形式的直流电能转换成另一种形式的直流电能的直流变换电路。这些电路都包含晶闸管，而每个晶闸管都需要相应的触发器。于是配合这些电力电子电路出现了许多的触发控制电路。
五、电子电路器件分类
1、控制电路主要由分立的电子元件(如晶体管、二极管)组成。直到80年代后期，还用得不少。
2、由集成电路组成。自从1958年美国出现了世界上第一个集成电路以来，发展异常迅速。它应用到电力电子装置的控制电路中,使其结构紧凑,功能和可靠性得到提高。
3、由微机进行控制。
70年代以来，由于微机的发展使电力电子装置进一步朝实现智能化的方向进步。 电力电子装置 随着电力电子电路的发展和完善，由晶闸管组成的许多类型的电力电子装置不断出现。如大功率的电解电源、焊接电源、电镀用的直流电源;直流和交流牵引、直流传动、交流串级调速、变频调速等传动用电源;励磁、无功静止补偿、谐波补偿等电力系统用的电力电子装置;低频、中频、高频电源等各种非工频电源，尤其是感应加热的中高频电源;不停电电源、交流稳压电源等各种工业用电力电子电源;各种调压器等等。这些电力电子装置,与传统的电动机-发电机组比，有较高的电效率(以容量10千瓦至数百千瓦、频率为1000赫的电动机-发电机组为例,在额定负载下,效率η=80%，并随负载减小而显著降低,若用晶闸管电源,η≥92%,且随负载变化不大)，因此，有明显的节能效果。电力电子装置是静止式装置，占地面积小，重量轻，安装方便(以焊接电源为例,与旋转焊机相比，重量减轻80%,节能15%)。同时，电力电子装置往往对频率、电压等的调节比较容易，响应快，功能多，自动化程度高，因此用于工业上不但明显节能，还往往能提高生产率和产品质量，节省原材料，并常能改善工作环境。但电力电子装置大多为电子开关式装置，它往往对电网和负载产生谐波干扰，有时还对周围环境引起一定的高频干扰，这是在设计这些装置和系统时必须妥善解决的。
电力电子新技术论文篇二
电力电子技术在电力系统中的应用
摘要：随着现代科技的发展，电子技术在各个行业中都获得了广泛的应用，并且发挥了重要作用，给人们的生产与生活带来极大的便利。同样电力电子技术应用于电力系统中，也取得了一定的成效，为电力系统的发展提供了技术支持，促进了电力系统的发展。
关键词：电力电子技术;电力系统;发展;应用
中图分类号：F470.6 文献标识码：A
电力电子技术是电子技术的主要内容之一，除了电力电子技术，还有信息电子技术。现代电子技术主要是用电子器件进行设计的，以电子学原理为基础，进而制造一些特定功能的电路，可以为解决实际问题提供科学的依据的一项高科技电子技术。该项技术主要应用在电力领域，是以功率半导体器件、电路技术、现代控制等技术为支撑的技术平台新技术，主要是建立在电工原理学科、电子学等学科的理论基础上。
一、电力电子技术的发展
电力电子技术智能化的飞速发展：主要是可以将电子信息和器具的功率处理合二为一，将微电子技术和电力电子技术能够进行一体化。很多人指出：工业设备领域和电网领域是电子学下一步的重要应用范畴，该技术可以将人类带到第二次电子革命的前沿。
在大型电解电镀电源中，用高频开关电源与用传统的电源相比更具有优越性，传统的显得很笨重;而新技术的应用可以大幅度的降低其重量。此应用，还可以节省材料、降低成本，更为重要的是，使得电源的利用效率得到极大的提高。各种较大功率的开关电源的核心技术为高频开关电源技术;各大功率开关电源主要包括通讯电源、电力操作电源等。
二、电力电子技术的应用
自上个世纪末，提出柔性交流输电(FACTS)的概念后，电力电子技术在电力系统中的应用技术得到了全社会的极大关注，多种设备陆续呈现，其中较为成功的是在电力系统的大功率直流输电(HVDC)中得到广泛应用的电力电子技术。
1.在发电环节中的应用
在电力系统中，包括发电环节在内的多种设备，是将来应用该技术的主要环节，主要是进行改善和应用这些设备。
(1)大型发电机的静止励磁具有安全性高、结构简单和成本廉价等优点，其控制静止励磁是采用的闸管整流并自励方式，此方式在各行业的大电力系统得到广泛采用。因为励磁机的中间惯性部分被去掉了，所以具备快速性调节性能，可以产生良好控制效果和充分发挥其性能。
(2)风力和水力发电机的变速恒频励磁。电力的输出功率大小主要受水流量和水头压力控制。在水头变化较大时，机组最优的转速也会跟着发生变化。风力发电的有效功率主要是和风速的三次方有关系，是正比关系，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。要使机组变速运行，取得最大的有效功率，可以通过改变转子励磁电流的频率，使其与转子转速、输出的频率恒定。该应用的核心技术主要是变频电源。
发电厂中的风机水泵可是实现变频调速调整，一般而言，发电厂的用电率都保持着在8%左右，它的总耗电量在整个设备耗电量中占到65%，整体运行效率非常低。设备一般使用高压变频器或者是低压变频器，该变频器实现相互转化，达到电气使用效果，进而实现了风机水泵的变频调速。
2.在节电方面的应用
(1)变负荷电动机调速运行。电动机节电主要是表现在两个方面：一个是电动机本身挖掘节电潜力;另一个是通过变负荷电动机的调速技术。只有将二者结合起来，才使得电动机节电方面变得较完善。交流调速目前在矿山和冶金等行业的电力系统中应用较为广泛。
(2)减少无功损耗，提高功率因数。
在电气设备中，其器具包括变压器在内的主要设备都是属于感性负载。他们在运行时，不但消耗电气设备的有功功率，还消耗它的无功功率。无功电源和有功电源是一样的，是用来保证电能质量的重要环节。所以，当电气设备中的无用功的容量比较小时，应该增装无功补偿设备，从而使得设备功率因数得到很大的提高。
3.在输电环节中的应用
(1)通信用高频开关电源。通信业的进步和飞速发展，在很大程度上推动了通信电源的高速发展。在通信技术中，一次电源通常为整流器，而二次电源为直流—直流变换器。在通信设备中，电源电压不同，集成电路的种类也多;因此，在通信供电系统中，从中间母线电压，将变换成所需的各种各样的直流电压，这样才可以减小损耗，能较为方便的增加和安装设备。
(2)直流-直流(DC/DC)变换器。DC/DC变换器是一个将固定的直流电压转换成可以变动的直流电压，在地铁列车和无轨电车无级变速的控制上该技术已经成功的应用了，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。将直流斩波器用来代替变阻器，可以节约电能达到30%左右，效果很好。直流斩波器不仅可以起到能够调节电压的作用(如开关电源)，而且还可以对电网侧谐波电流噪声进行有效地控制和抑制，使调节和控制效果取得了明显的进步。
(3)直流输电技术。直流输电、轻型直流输电技术具有很多优点：有较大的输电容量，能灵活的进行调节和控制，并且稳定性能极好等。同时，电压直流输电所具有的的独特优势是：可以利用海底电缆输电;并能进行远距离输电;还可以将不同频率系统进行联网。在上个世纪七十年代，电力电子技术正式应用在直流输电上，起源于世界上第一个晶闸管换流器的诞生。从那往后，在生产实践中所用到的直流输电工程基本上都是用的晶闸管换流阀。
4.在配电环节中的应用
目前，能否进行可靠性供电，到底如何进行加强和提高电能质量，是现在配电系统中所需要迫切解决的问题，要抑制各种瞬态的波动和干扰才可以使电能质量得到控制，同时还要满足频率和谐波以及电压的不对称度的要求。用户电力技术(DFACTS)是在柔性交流输电技术(FACTS)的各项技术成熟以后，在此基础上发展起来的，并能对电能质量进行控制的一项新技术;它是现代控制技术和电力电子技术在配电系统中的主要应用。由于DFACTS设备其原理、结构、功能与FACTS比较相似，成本投入少，技术开发较简单，根据市场的需求，其使用范围会逐渐广泛，再加上电力电子器件价格越来越廉价，可以预计DFACTS设备产品将快速进入一个高速发展的阶段。
5.改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业
根据世界上较为发达的国家进行的预测和判断，今后将有百分之九十以上的电能需要利用电力电子技术进行处理之后，才可以进行使用。电力电子技术与百分之九十五的现代的工业以及各种民用的机电设备有很大的关系。特别指出的是，电力电子技术是一个用弱电来控制强电的载体，同样也是计算机技术与机电设备之间进行接口的重要瓶颈。该技术可以为传统产业和新兴产业将来采用微电子技术创造有利的条件和强大的技术支持，还可以为将来充分发挥计算机技术的优势奠定强有力的技术条件和基础。
三、结语
综上所述，电力系统是电力电子技术主要应用的一个方向。在已有研究成果的基础上，使得该技术应用和运行投入逐渐加大。只有在不断改善该技术应用经济性的情况下，才有可能在电力系统中大规模推广这项技术，大幅度提高电力系统的稳定水平，从而产生巨大的经济效益和社会效益。
参考文献：
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