电力电子变流技术论文
电力电子变流装置是二十世纪兴起的。电力电子变流装置主要是由多种整流电路整合而成。小编为大家整理的电力电子变流技术论文，希望你们喜欢。
电力电子变流技术论文篇一
浅谈电力电子变流装置及应用
摘要：电力电子变流装置是二十世纪兴起的。电力电子变流装置主要是由多种整流电路整合而成。本文详细地阐述了了单相可控整流电路整流的工作原理以及该电路的主要产品SMES以及直流输电系统在电力系统中的应用。电力电子变流装置能够使我们的生活更加舒适
关键词：电力电子变流装置、单相可控整流电路、SMES、直流输电系统
众所周知，1948年晶体管的发明引起了电子工业革命，半导体器件首先被用于小功率领域，如通信、雷达、电视和计算机等。1958年美国通用电气公司研制成功晶闸管，以晶闸管为主的的电力半导体器件具有反应快、重量轻、体积小、能量消耗低等特点，晶闸管和它的各种派生器件能使电能变换和孔氏从旋转变流机组、离子交换器等庞大设备转而迈入以半导体器件等组成的静止交换器时代。就这样，电力电子技术诞生了。
电力电子变换技术的各种变流装置按其功能不同，课分如下及类：可控整流器、逆变器、斩波器、交流调压器、周波变换器等。可控整流器是把交流电压转换成固定或可调的直流电压。逆变器是把直流电压交换成频率固定或可调的交流电压。斩波器是把固定或变化的直流电压变换成可调或恒定的直流电压。交流调压器是把固定或变化的交流电压变换成可调或固定的交流电压。周波变换器是吧固定频率的交流电变换成频率可调的交流电。以晶闸管或功率晶体管为核心的各种电力电子变换设备的优点有(1)晶闸管或功率晶体管为静止型的电力半导体器件，具有 体积小，重量轻、寿命长、可靠性高等优点。因而由它构成的变换装置与旋转变流机组相比，没有旋转机械部分的磨损，无噪声，维护方便。(2)电力电子变流装置功率增益高，只需很小的输入信号，就能控制数百安、数千伏以上的工作电流和电压，即功率增益可高达数万倍以上。(3)控制的动态特性好，晶闸管装置的响应为毫秒级，功率晶体管则为微秒级，快速性好。(4)效率高，节省能源。晶闸管或晶体管工作在开关状态，是理想的无触点开关器件，经济指标好。
1、单向可控整流电路
单向可控整流电路，是将单相交流电经晶闸管开关控制，变成输出电压大小可调的直流电压的电路。在生产中，有大量设备需要可调的直流电源，如直流电动机的调速、电焊、电镀等。
单相半波可控整流电路
单相半波整流电路的优点是只用一个晶闸管。线路简单，调整方便。其缺点是输出电压脉动大，电流的有效值与平均值的比值大，且因变压器只工作半周，造成变压器的容量不能充分利用;又因变压器副边绕组中流过含有直流分量的电波，会引起直流磁化，为使变压器的贴心不饱和，必须增大铁芯的截面积，从而使设备容量大。因此，单相半波可控整流电路只适用于小容量和要求不高的场合使用。
单相桥式全控整流电路
为了克服单相半波可控整流电路的缺点，我们自然想起在二极管整流电路中所采用的单桥式整流电路。用VT1，VT2，VT3，VT4四个晶闸管分别接在整流桥的四个桥臂上，而整流桥的两个对顶端接交流电源u2和负载，这样就构成了单相桥式全控整流电路(如图1)。
图1
对比单相半波整流电路可见，单相桥式全控整流电路具有整流波形好，变压器无直流磁化、原边和副边绕组利用率高及功率因素高等优点，因此它在中小功率的整流装置我得到广泛应用。
单相桥式半控整流电路
在单相桥式全控整流电路中，我们利用晶闸管来控制导通的时刻和电流流通的途径，在全控桥式电路中，负载同时流过两个晶闸管。但作为整流电路，每个支路只需一只晶闸管就能满足控制要求，而将另一个晶闸管用不可控的大功率硅整流二极管来代替，这样就构成了所谓单桥式半控整流电路(如图2)半控电路在电阻性负载时的工作情况与全控电路完全相同。
图2
单相可控整流电路的主电路和触发控制电路，使用元件少，结构简单，调整容易，但输出电压脉动大，容易造成三相交流电网不平衡，所以单相可控整流装置只用于几千瓦一下的中小容量的设备上。如果负载大，则一般采用三相可控整流电路。
应用
1、超导储能在电力系统中的应用
从储能的角度来看，SMES系统在概念上非常简单，其基本原理就是对超导电感线圈通以直流电源从而将能力储存在线圈的磁场中，其储存在超导电感线圈镇南关的能连可表示为
E=1/2LI2
E为储存在线圈中的能量;L为线圈电感;I为线圈电流
如果春能线圈是有常规导线绕制而成，那么线圈所春村的磁能将以热的方式损耗在导线的电阻上。由于超导体的直流电阻为零，其电流密度仅受临界值的限制，可比普通导向高两个数量级，所以超导线圈具有很高的储能密度且其储存的能力可永久不衰减，知道需要释放为止。
现代工业生产过程自动化地持续发展使得越来越多的用户对电力的质量提出更高的要求。低劣的电力质量会干扰生产过程、造成生产系统误操作甚至使生产中断。基于SMES的动态电压补偿器为瞬间电压扰动对负载的危害问题提供了一个强有力的解决措施。当发生瞬间电压扰动时，SMES系统快速吸收或释放能量来补偿电压扰动，使得负载端地电压在故障期间保持正常不间断。同电池等其他动态电压补偿装置相比，基于SMES的动态电压补偿器具有效率高、反应速度快、重复率高、对环境污染小一级安全可靠等特点。出了在瞬间的电压扰动期间起动态电压补偿作用外，SNES系统还能屏蔽电压波动、频率波动、高次谐波等连续的电网扰动，避免这些扰动影响负荷的正常运行，保证对负荷供电的高质量。另外，对于中工业及暂态系统用户的非线性负荷、波动和冲击负荷，SMES还能起到补偿和隔离作用，是电网的电力质量不受其影响。
2、直流输电技术的应用
在许多环境下，在电力系统中引入直流联络线具有明显的经济和技术上的优点。在某些特定条件下，它甚至可能书输送电能的唯一可行的方式。例如，当被接连的两个交流系统不能同步时，以及当传输距离和陆地或海底电缆的长度太长以致不能稳定地和经济地进行交流输电时，采用直流系统就成为唯一的选择。此时，交流在一个换流站被转换成直流，然后将其输送到第二个换流站，再转换回交流，并被输入另一个电网。
参考文献
[1] 康华光，电子技术基础。第四版.北京：高等教育出版社。1999
[2] 李加升，电子技术。北京：北京理工大学出版社，2007
[3] 王文郁，石玉，李秉象编。晶闸管变流技术应用图集。北京：机械工业出版社，2002
电力电子变流技术论文篇二
探究电力系统中电力电子变流技术的应用分析
【摘要】电力系统在社会经济发展中有着非常重要的作用，其供电效果也对整个社会的发展和人民生活有着重要的影响。随着科技信息的日益发展，电力系统对新技术的应用也越来越频繁。在这当中就有一项应用比较广泛的技术，即电力电子技术。它的应用使电能得到了相应的变换和控制，推动了电力系统的广泛发展。而电力电子技术中的变流技术对电能优化和提高电力系统的效率等方面都有着积极的作用。本文就电力电子变流技术和它在电力系统中的应用及作用做了相关分析，以使这项技术能够在电力系统中充分发挥其作用。
【关键词】电力电子;变流技术;电力系统;应用
电力系统是提供相应的电能生产和电能消费的系统，它需要通过发电、输电、配电等环节实现对电能的有效管控，对人们的正常用电有着重要的保障作用。在电力系统的发展过程中出现了电力电子技术，它是应用相应的电力电子器件来控制和变换电能的技术。随着电力电子技术在电力系统中的广泛应用和不断发展，电力电子变流技术也在不断的成熟和完善，在电力系统中的作用也越来越明显，推动了电力系统的现代化。电力电子变流技术在发达国家的电力系统中的应用更为普遍，它不仅能优化电能和提高电力系统的工作效率，还能够促使机电一体化的发展和对传统产业的改造。
一、电力电子变流技术概述
随着社会用电的需求，电力电子技术逐渐得到了相应的研究与发展。20世纪60年代以后，电力电子技术开始被应用到相关的领域，如电力电子领域和控制技术领域。其中，电力电子技术在控制技术方面的研究和应用使相应的电能能够得到科学有效的转换和控制，从而推动了电能的合理应用和可持续发展。电力电子技术是用计算机系统将电子技术、电路技术和电力控制技术等方面进行相应的整合应用的现代化的电力技术，晶闸管的出现标志着这项技术发展到相应的成熟阶段。
电力电子技术主要包括两个方面的技术，一是电子电子器件制造技术和电力电子变流技术。电力电子器件制造技术在发展过程中得到了不断的提高和发展。相应的电力电子器件已经由第一代的低耗能和小体积发展到具有自动关断功能和结合相应的功率器件、驱动器件、控制器件等更完善的第三代电力电子器件。其发展前景更加可观。电力电子变流技术也在不断的发展中得到了广泛的应用。20世纪70年代，整流电路得到了广泛的应用，逆变电路也在此过程中得到了一定程度的发展。随着自动断电器件的应用，逆变电路开始有了更为迅速的发展。与此同时，随着控制技术的不断发展，使电力电子系统的现代化控制技术得到了不断的发展，出现了模糊控制、自适应控制等控制方式。控制技术在很多领域都得到了相应的应用，也为电力电子技术的发展提供了更多的技术支持。
二、电力电子变流技术的应用形式
作为电力电子技术中的一部分，电力电子变流技术从上个世纪七、八十年代开始被广泛应用到电力系统中。一经应用便受到社会各界的极大关注。随着不断的发展，电力电子变流技术以整流电路、交流调压电路、逆变电路、斩波电路等形式在电力系统中都得到了广泛的应用，并取得了相应的良好效果。
(一)整流电路
整流电路是用可以调节大小的直流电代替了交流电供给直流用电设备的一种电力电子变流电路。整流电路通过整流二极管将输出的电压较低的交流电转化成直流电，实现对交流电的整流。交流电压在通过整流电路之后，就会变成混合电压，既有交流电压也有直流电压。整流电路被应用到一些相应的用电控制和相关输电环节，实现了快速高效控制并推动了电网的稳定运行。与此同时，整流电路还用多相整流的方式减少和控制了输出电压的脉动情况，并减少了电能的损失。
整流电路一般是由变压器、滤波器和整流主电路组成的，在调节直流电动机的速度和调节发电机的励磁、电镀、电解等方面得到了相应的普遍运用。整流电路的变压器的设置是为了使输入的相应的交流电压与输出的直流电压之间保持相匹配协调，并实现对交流电网与整流电路之间的隔离。变压器在整流电路中的设置情况需要依据相应的具体情况来确定。整流电路中的滤波器是为了能够将直流电压中的交流电压过滤掉而在主电路与负载之间进行的相应连接。20世纪70年代，整流电路的主电路主要是由晶闸管和整流二极管。随着不断发展，发光二极管等新形材料逐渐被应用到主电路中。
电力系统中的整流电路主要包括半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。其中，半波整流电路是整流电路系统中最为简单的一种，它能够通过电源变压器将220伏电压转变成所需要的电压大小，整流二极管能将相应的交流电转换成直流电。经过反复的转换过程，一半的交流电被演变成了直流电，这也是半波整流的由来。半坡整流电路的电流利用率比较低，多用于电压高、电流小的领域。全波整流电路可以认为是由两个半波整流电路组成的，其通过对整流电路的相应调整，达到了对电能的高效运用，但其二级管所承受的电压相对较大。桥式整流电路是使用最为广泛的整流电路，它通过接入两个二极管使电路形成了桥的形状。桥式整流电路既能够高效利用电能，还能够使承受的反向电压相应减少，对其稳定运行有一定的作用。
(二)交流调压电路
交流调压电路是运用改变电压、相数等方式实现新形式的交流电代替原来的交流电的一种变流电路，其主要被应用在控制电热、控制灯光和控制交流电动机速度等方面。交流调压电路在被广泛应用到电力系统中的同时，也实现了在高压电器中的应用。交流调压电路虽然会产生谐波，但其对电路系统的影响并不是很大，而且该电路还具有设置简单、方便控制和调节，对有色金属的消耗较小等特点。此外，交流调压电路还能在电动机的整个运行过程进行调压，以保持电压的稳定和电动机的正常运转。
交流电压器通过依照相应的规律控制交流开关从而达到控制输出电压的目的。交流调压器控制电压的方式主要有周波控制调压、相位控制调压和斩波控制调压。其中，周波控制调压是通过交流开关关闭和开通相应的周波，从而改变输出电压的波形达到改变输出电压大的目的。相位控制调压是通过改变晶闸管电压到触发点之间的电角度，从而改变输出电压的方式。斩波控制调压是通过利用开关将电源周期内进行切断，将输出电压也相应切成小段，再通过改变其宽度或开关通断的周期来调节输出电压的方式。