电力电子技术

　　电力电子技术分为电力电子器件技术、变流技术两个分支。一般认为，1957年美国通用电气公司研制出的diyi个晶闸管是电力电子技术产生的标志，此后，电力电子技术逐渐成熟和发展。

　　而今的电力电子技术是建立在电工原理、电子学、自动化控制三大学科上的一门新兴学科，属于电工类范畴，其内容主要包括电力电子电路、电力电子器件、电力电子装置及其系统，并且在一般工业、电力系统、电子装置电源、交通运输和家用电器等领域得到了广泛的运用，极大的推动了我国经济的进步与发展。

电力电子技术发展史

　　随着上世纪五十年代末，世界上diyi支晶闸管的问世以来，电力电子技术就开始在世界的现代电气传输技术上大放异彩。由于晶闸管的问世，使得可控流硅整装置的开发提上了日程。随着可控流硅整装置的成功开发，电能的变换和控制从传统的旋转变流机组和静止离子变流器进入了由电力电子器件控制的变流时代。

　　所以总的来看电力电子技术的发展经过了晶闸管整流时代、电力电子的逆变时代、现代电力电子变频器时代这三个重要的阶段。

　　晶闸管整流时代：

　　上世纪五十年代末以前，经济发展所需要使用的大功率用电主要是由工频交流发电机来提供的。

　　由于当时技术的不发达，所产生的交流电在使用的过程中总有大约20%的电能以直流的形式来进行使用的。这20%的直流电使用的领域主要包括：电解、牵引、直流传动等领域。

　　随着晶闸管的成功研制，以及可控流硅整装置的成功开发，使得由工频发电机产生的交流电能够被直接转化为直流电。可控流硅整装置的大规模使用极大的促进了一些以使用直流电为基础的产业快速发展。

　　电力电子技术的逆变时代：

　　随着自关断器件在上世纪70年代末的成功研制以及大范围的应用，电力电子技术成功的从晶闸管整流时代进入到了电力电子技术的逆变时代。

　　由于上世纪70年代以后爆发世界范围内的能源危机，为了解决能源危机带来的一些经济发展问题，交流电机变频调速因节能效果显著而被迅速的关注并得到了迅猛的发展。将直流电变成0～100Hz的交流电是整个变频调速技术的关键技术所在。

　　在大功率逆变过程中所使用的晶闸管以及巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)快速的成为当时电力电子技术市场上的器件主要角色。虽然能够实现直流电和交流电的相互转换，但是这种转换依旧只是存在于低频的工作范围之内，即所用的工作频率较低。

　　现代电力电子变频器时代：

　　随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，为新的电力电子技术使用时代打下了坚实的基础。现代电力电子变频器主要是集成电路的精加工技术和高压大电流技术的有机结合。以高频、高电压和大电流于一身的功率半导体复合器件，以及以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，正在向着以高频技术处理问题为主的现代电力电子学技术转变。

　　在这个时期内，由于大规模集成电路的设计思想被应用到各种新型器件的设计之中去，所以各种器件正在向着复合化、模块化的方向发展。在电子器件结构紧缩、体积变小的同时还能够使其综合各种不同部件的优点。

　　交流电机变频调速能够使用较高的频率离不开这些新型器件的发展使用，并且在不断的发展使用过程中，交流电机的变频调速的性能已经变得越发的成熟可靠。

电力电子技术的相关优点

　　1、对电能的使用进行优化作用

　　日常生活中电力电子技术的广泛应用，使得我们对电能使用处理Z大限度的进行节约。电能不再被浪费，这都得益于电力电子技术的广泛应用。

　　根据调查，现在应用于电力电子设备中潜在节能就相当于上世纪末发电量的百分之一。电力电子技术在电能领域的广泛应用效果惊人，对电力节能贡献非常突出。电力电子技术的发展实现了电能Z佳化。

　　2、能够改造传统产业发展新兴产业

　　随着科技不断进步，今后电力领域将会有更多的电能需要经过电力电子技术的处理而被人们使用。人们日常生活中也会有相关的电力电子设备产品的出现。电力电子技术作为一种弱电控制强电的媒体，连接了计算机与机电生产设备，为传统的工业带来了新的发展创造了条件。

　　3、提高设备工作效率，优化设备功能

　　作为一项不断优化的电子技术，自身的高频技术与变频技术将会通过发展不断的被应用到各个领域，会不断的向更高频的方向发展。也会缩小传统机电外观的体积，保证正常功能的运转。电力电子技术的不断发展也会提高机电设的运转效率，加强设备的运转速度，创造更多的功能。

　　4、优化处理方式变革新技术

　　目前电力电子技术不断进步，尤其是将智能化与原有的信息处理与功率处理合二为一了，使得先进电力电子技术与传统的电力电子技术稳定的结合在一起。在传统的电力电子技术方面发生质的转变，会给社会生产带来前所未有快速发展。

电力电子技术的应用领域

　　1、电力电子技术在工业中的应用

　　工业是我国第二产业。众所周知，在众多工业生产过程中，必定会使用到各种交流电动机，虽然其动力设备性能较好，且还可以提供直流斩波电源，但需要注意的是：交流电动机的主体依旧是电力电子装备。

　　交流电机变频调速技术的运用是整个电气节能的关键，和传统的大型机器相比可知，如果使用电力电子交流节能技术，并将其作为电力驱动电源，完全可以达到节能的目的，其省电的效率更是可以达到30%以上。

　　近几年，随着电力电子技术的应用愈加成熟，交流电性能也开始逐渐表现出来，可见，电力电子交流调速技术将快速占据市场。

　　2、电力电子技术在电力系统中的具体应用

　　电力系统对电力电子技术的依赖性较大。高压输电是基于发电厂，并借助变压器，进而将发电机发出的电压升压后再输出的一种全新电力运输模式。需要注意的是：高压直流输电端位置，一般都是使用晶闸管变流装置，因为这样能有效避免因长距离输送而导致的电力系统损耗问题，Z终也能为良好输电提供有力保障。

　　但是，在配电网系统中，电力电子技术的装置是可以被电能质量控制的，比如，将其使用于闪变、瞬间停电等电能质量控制中，能更好地保障供电质量。总而言之，在电力系统建设发展中，如果能得到电力电子技术的大力支持，则更有利于我国现代化电力建设目标的实现。

　　3、电力电子技术在交通运输行业中的具体应用

　　随着我国交通运输业的迅速发展，电力电子技术在其中的运用价值和意义也逐渐显现出来，尤其是DC/DC变换技术，更是被大量应用到地铁、动车及无轨电车中，不仅起到了控制无极变速的作用，而且还有效提升了控制质量。

　　在具体使用过程中，电气机车中的直流机车通常会选择整流装置，并将其作为供电设备。但是，交流机车一旦采用了变频装置进行供电，也就意味着必须借助电力电子装置才能做好电力控制工作。

　　比如，直流斩波器被广泛应用到轨道车辆中;电力电力技术被应用到磁悬浮列车中。即便部分交通工具使用的是蓄电池，但同样离不开电力电子技术的应用。

电力电子技术在电路系统中的应用

　　1、电力电子技术在发电环节的应用

　　在发电环节，使用电力电子技术能够保证设备的高速运行。

　　可以运用到静止励磁，尤其是对大型发电机来说，采用晶闸管整流方式，通过静止励磁的方式提高整个系统的可靠性。还可以利用在水力和风力发电中，水头压力和流量能够决定其变速恒频鼓磁，当水头发现变化时，就可以通过机组的方式改变速度。

　　在风力发电中，可以有效的提高功率的速度，Z大限度的实现机组运行的速度，调整转子励磁电流。还可以应用在变频调速中，以往火电设备耗能都是由风机水泵提供的，在运行过程中变频调速会被消耗，导致风机水泵的运行效率比较低。为了实现节能在风机水泵中利用变频调速技术就可以保证系统的运行。

　　2、电力电子技术在输电环节的应用

　　在高压输电过程中，电力电子技术的应用实现了电力网运行的稳定性能。在直流输电技术中，直流和轻型直流输电具有容量大、性能稳定的特点，能够保证高压直流输电在长距离输电中占据有利优势。

　　通过电力电子技术能够加强对其的控制，更加灵活的调节交流输电系统电压、阻抗，保证电力系统的稳定。

　　3、电力电子技术在配电环节的应用

　　电力电子技术在配电方面的应用，能够保证电能质量给供电提供可靠性。电能质量能够控制电压、频率，有利于防止瞬态波动和干扰。应用电力电子技术，能够保证电路系统中配电环节的正常运行。市场的需求比较大，由于开发比较简单、成本低，在应用方面有很好的前景。

　　4、电力电子技术在节能环节的应用

　　电动机运用变负荷方式进行节电，电动机变负荷调速技术能够保证节能的实现。交流调速主要用于冶金和矿山方面，通过风机、泵类利于调速控制变负荷机械，有效控制风流量和水流量。这种技术损耗小、节电效率比较高，在使用的过程中要保证无功与有功电源的优化。

电力电子技术发展的主要趋势

　　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、高频化发展

　　在供电频率方面，不管是器件体积还是变压器的电感都是反比例发展，因此体积减少肯定会使电力电子技术像高频化发展，这些都已通过实践验证的。实际上自从出现控制型电子期间后，电力电子技术已经朝着高频化方向转变了。

　　3、数字化、全控化发展

　　随着科技的不断进步，全控化电力电子技术打破了之前电力电子器件的使用功能限制，还大大降低电路关断后的危险，从根源上保证了电力系统的安全使用。现代电力电子技术的高频斩波等都充分展现了其数字化的特征，就连弱电领域也进一步开拓了电力电子技术的发展空间，提高了集成化发展程度。

　　4、绿色化特征

　　电力电子技术的绿色化特征不单指控制自然环境污染问题，而且也包括电网污染问题。控制发电容量可以从根源上降低发电对于周围环境造成的污染，现在发明的污染过滤器都充分体现了现代电力电子技术的绿色化发展。

　　电力电子技术应用方面，当前主要应用到了储存控制技术、交流输电技术、燃料电池发电技术和太阳能发电技术等，这些都将是现代电力电子技术发展和应用的主流趋势。