关于电力电子技术的应用和改进研究

关于电力电子技术的应用和改进研究

【摘要】随着我国电子技术的不断发展和升级，计算机技术在现代控制技术中起到的作用也越来越明显，不论是在实际生产，还是在日常生活中，计算机技术都为其提供了强有力的技术支持，各种新型材料和结构的不断更新，也让电力电子技术得到了飞速发展。

【关键词】电力电子技术；发展应用；研究

电力电子技术主要是以计算机技术、电路技术以及半导体器件为技术支撑，在能源开发、电能质量以及民用产品上都得到了大量运用，但在这之前，电力电子技术却经过了将近半个世纪的漫长发展。从发展历程中看，直流输电是目前最为成功的电力电子技术。但在二十世纪之后，人们提出了柔性交流输电的概念，从此以后，人们便越来越注重电力电子技术的应用和研究。

1 电力电子技术的发展

从整体上讲，电力电子技术实际上就是把所有的电能进行转化，在直流电和交流电之间通常有四种情况：

整流电路：从器件上对其进行分类，大致可以分为可控、半控以及不可控三种类型；从结构上可以分为零式和桥式电路两种；从输入相数则可以分成单相电路和多相电路。而整流电路的主要作用，则是将交流电直接供应给直流用电设备。在这其中，单相全波整流电路、桥式全控电路、单相桥式电路和半空整流电路共同构成了典型的单相可控整流电路。

逆变电路：逆变电路在日常生活中使用的相当广泛，如在干电池、太阳能、蓄电池中都可以看到逆变电路的身影，它的主要工作原理是将直流电转换成为交流电。除此之外，在发动机的调速用电变频器以及不间断电源中使用的也是逆变电路。

斩波电路：斩波电路又称直流变流电路，斩波电流的主要作用，是可以将直流电转化成为可调或者固定的电压，其中还包括了间接直流电以及直接直流电等多种电流在里面。这种直流变流电路由于其加速平稳、具有较快的反应能力，再加上其节能效果良好，因此被广泛运用到无轨电车、地铁、电动车中。

交流变流电路：交流变流电路在工作中，只会改变电流、电压以及电路。交流变流电路的研发和运用，让电力电子技术得以飞速发展，让整个电子技术的性能更加完善、实用，使用交流变流电路可以为设备大量节能。

2 电力电子技术在发电中的实际运用

对于发电机组而言，在发电中的很多环节都将用到电力电子技术，而电力电

子技术可以更加有效地从发电机组内部改变这些设备的运行特性。怎样才可以更加有效的改进这些发电技术？这就需要电力电子技术的运用。

2.1 电力电子技术能够有效控制发电机的静止励磁

静止励磁在运作时，主要是采用晶闸管自并励方式运行，它的实用性较强，性价比高，而且结构也较为简单，因此在很多地方都被得以广泛使用。如果省去励磁机，则可以使其具备独有的快速性调节。在操作起来就会更加先进，使用效果也会更加良好。

2.2 风力发电机与水力发电机的恒频励磁

水力发电的功率如何，完全取决于水的压力以及水流量的大小，而抽水蓄能机组的转速则会随着水流量的大小和水压不断变化。对于风力发电而言，风速将和风力发电的功率成正比，随着风力的增大或减小，风车捕捉到的转速也会产生变化。在这其中，电力电子技术是这项技术的技术核心。

2.3 电力电子技术可对发电厂水泵变频调速

在我国，大部分发电厂的发电率为10%，而水泵耗电量则是整个设备总耗电量的70%，为了更好的达到节能效果，在使用低压或者高压变频器时，可以对整个发电厂的水泵变频进行降速，从根本上降低电能消耗，达到节能效果。就我国而言，在低压变频技术的研究和发展上目前已经达到了较为先进的水平，很多国家也有生产，只不过还不够完善。可对于高压变频器来讲，生产企业相对较少，需要加大力度开发。

2.4 电力电子技术在配电环节中同样起到了至关重要的作用

在配电系统中，首先必须解决的问题，就是怎样才可以提高整个供电的可靠性以及供电质量。电能的质量不但要抑制随时可能出现的波动干扰，还要满足整个供电电压的谐波、频率以及各种因素的要求。目前我们所使用的电力电子技术以及现代控制技术是在FACT技术日渐成熟之后，建立起来的一项电能质量控制新技术。电力电子技术和现代控制技术的应用可以是整个FACT设备的缩小版，电力电技术与FACT设备的操控原理、结构技术相同，在使用中的过程和原理也大致相同。电力电子技术应用的发展潜力巨大，在开发以及研究过程中所需投入的成本也相对较少，随着目前电子器件设备的价格不断走低，电力电子技术将慢慢走向快速发展期。

2.5 电力电子技术在节能方面的运用

2.5.1 对负荷电动机的运行进行调速

想要达到更好的节能效果，就要从变负荷电动机与电动机本身入手，要从根本上把这两者相互结合，才可以让电动机达到最佳的节能效果。

就从目前的实际情况上看，变负荷的水泵、风机使用在国外非常普遍，而在我国还并没有得到大力的推广，因此可以在这方面下足功夫。在风机、水泵中使用调速控制来代替节流阀控制，可以起到很好的节能效果，这种调速范围广，而且工作效率较高，在工作中可以完全实现无极调速，在运转过程中损耗也相对较小，在用电率上可以达到40%节能，对于发电机内部而言，其定子、转子和铜耗也相对较小。但是，在风机、泵类中使用调速控制还是具有很多缺点的，例如：这种方法成本会大大增加，在生产过程中，容易污染周围的电网，但即便如此，也不影响在矿山、治金等方面的应用。

2.5.2 提高整个功率因数，减少无功消耗

在所有的电气设备中，交流异步电动机以及变压器都属于大功率消耗设备，其无功电源和有功电源在保证电流质量的前提下，作用都是一样的。因此，在电力系统的运行当中，应该保持无功平衡，否则，就很容易导致系统的电压降低，使设备遭到严重破坏，如果事情严重，还有可能造成周边大面积停电事故，给日常生活带来极大不便。要想更加有效地杜绝这类事件发生，就要当电力设备在供电不足的情况下，随时进行无功补偿。从根本上保证大型设备的供电正常。

3 目前电力电子技术出现的问题

在漫长的发展过程中，我国的电力电子技术还存在着很多问题值得我们注意，例如：在我国，大部分电力电子产品和设备生产的都是晶闸管，这种晶闸管虽然可以制造和研发出一些较为先进的电子产品以及电器设备，可它们都是利用国外生产设备以及分组集成的制造方式，很多先进的电子设备和器件全是进口货，很多产品都会直接影响到我国的国民经济以及国家安全，出于对自身国家安全的考虑，在一些核心技术、软件、硬件以及设备上，我国对外资企业都进行了封锁和限制。

目前，我国虽然可以对电力电子技术实行全面控制，但并不能制造出属于我国自己的电力电子器件，即便有些地方可以生产出电力电子器件，这些生产出来的器件质量都很差，我国的电力电子技术生产仍然处于低水平；在电力电子技术的应用程序以及系统的控制方面，操作水平依然较低，对很多先进的设备并不熟悉，缺乏有经验、有知识、有能力的操作人员。很多高性能、质量好的大型电力电子技术器件基本都是由外国进口。

参考文献：

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[2]张建诚，陈志业，梁志瑞.现代电力电子技术在电力系统中的应用[J].电力情报，2012（3）.

[3]陈贤明，许和平，戴军.电力电子技术在电力系统中的应用[J].水电厂自动化，2013（2）.