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淺談電力電子技術(shù)論文
第一篇：電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應用
一、電力電子技術(shù)的應用
1.1一般工業(yè)
工業(yè)生產(chǎn)中，一般都會(huì )使用到各種交流電動(dòng)機，這些動(dòng)力設備性能比較好，在，可以提供直流斬波電源，或者提供可控整流電源。但是提供的主體是電力電子裝備。眾所周知，交流電機變頻調速技術(shù)是整個(gè)電氣節能最關(guān)鍵之技術(shù)，相對于傳統的大型機器而言，使用的是電力電子交流節能技術(shù)，將其作為電力驅動(dòng)電源，可以節能電能達到30%。近年來(lái)，隨著(zhù)電力電子技術(shù)得以發(fā)展，使得交流電性能得以發(fā)揮出來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )不斷發(fā)展，交流調速技術(shù)得到廣泛應用，逐漸占據市場(chǎng)。
1.2在電力系統中的應用
當電力系統離開(kāi)了電力電子技術(shù)之后，電力現代化建設將很難實(shí)現。電力系統建設發(fā)展中，得到了電力電子技術(shù)支撐，現代化建設目的得以實(shí)現。高壓輸電是基于發(fā)電廠(chǎng)借助變壓器，將發(fā)電機發(fā)出的電壓將其升壓之后再輸出的一種全新方式。高壓直流輸電端位置以及受電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，這可以避免了大容量以及長(cháng)距離輸送導致電力系統出現損耗問(wèn)題出現，為輸電系統使用奠定技術(shù)基礎，從而為良好輸電提供保障。在配電網(wǎng)系統中，電力電子裝置還可以被使用于電能質(zhì)量控制，例如，使用于閃變、瞬間停電以及電壓跌落等等電能質(zhì)量控制中，更好的保障供電質(zhì)量。
1.3交通運輸
電子電力技術(shù)交通中被廣泛使用，DC／DC變換技術(shù)被大量使用于地鐵、動(dòng)車(chē)以及無(wú)軌電車(chē)中。在使用中，可以更好的控制無(wú)極變速，提升控制質(zhì)量。在使用中，最常表現在于電氣機車(chē)中的直流機車(chē)選擇了整流裝置將其作為供電設備。但是，交流機車(chē)如果采用了變頻裝置進(jìn)行供電，那么需要借助電力電子裝置做好電力驅動(dòng)和和電力控制。例如：直流斬波器被廣泛使用于軌道車(chē)輛中，常見(jiàn)的磁懸浮列車(chē)中電力電子技術(shù)使用，這是一項技術(shù)要求較好，關(guān)鍵之技術(shù)使用案例。其中借助電動(dòng)汽車(chē)將其作為蓄電池，提供能源，需要做好電力驅動(dòng)控制工作。那么使用蓄電池進(jìn)行充電，不能離開(kāi)電源。因此，航海、航空也離不開(kāi)電子技術(shù)。
二、電力電子技術(shù)未來(lái)的發(fā)展
觀(guān)看技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中看出，半導體器件使用推動(dòng)了電子技術(shù)得以快速發(fā)展。當前晶閘管等電力半導體器件有著(zhù)重要的角色，尤其是在電力電子技術(shù)使用過(guò)程中。進(jìn)入的到79年代之后，半控型晶閘管使用開(kāi)始有新的改變。之前從低壓的小電流逐漸向高壓大電流方向發(fā)展，而且還研究出大量的電子產(chǎn)品。這些產(chǎn)品被成為電子器件，隨著(zhù)電子技術(shù)不斷發(fā)展，這些產(chǎn)品被廣泛使用。因此，被稱(chēng)為第一代電力電子器件，隨著(zhù)電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，該技術(shù)使用范圍不斷擴大，將其使用于電子技術(shù)理論研究和半導體制造使用，使得工藝水平逐漸提高。我國隨后研究出了GTR、GTO、功率MOSFE等等電子器件，這些器件都是全控制型的電子器件，被成為第二代電力電子器件。近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)水平不斷發(fā)展，研究出了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，逐漸向響應快、高頻率方向發(fā)展，這是一個(gè)質(zhì)的飛躍，在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要作用，它推動(dòng)了我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，使得我國電子自動(dòng)化進(jìn)程邁進(jìn)一部。進(jìn)入90年代之后，電子電力器件發(fā)展更快速，逐漸朝復雜化、模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此形成了電力電子技術(shù)的理論研究、器件開(kāi)發(fā)研制、應用的高新技術(shù)領(lǐng)域等，在國際上形成了新的技術(shù)熱門(mén)。目前世界上許多大公司已開(kāi)發(fā)出IPM智能化功率模塊，日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產(chǎn)品推出。我國國產(chǎn)的電力半導體器件研究水平相對于西方國家，我國的電力電子技術(shù)水平相對較低，我國應該不斷創(chuàng )新技術(shù)，不斷進(jìn)行研究，提升科研水平，更好的保障經(jīng)濟建設。我國電力半導體器件如果沒(méi)有跟上社會(huì )發(fā)展步伐，將會(huì )影響我國經(jīng)濟發(fā)展水平。因此，我國的'電力半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展任務(wù)艱巨。在未來(lái)發(fā)展中，應該進(jìn)一步研究使用新材料，提升器件功率以及溫度范圍，之間降低器件價(jià)格，使得器件被使用的范圍更廣。系統實(shí)現集成化，當獲得更好的集成化之后，才更好保障系統可靠性和安全性。
三、結束語(yǔ)
綜上所述，電力電子技術(shù)是一門(mén)信息、智力、知識密集型的技術(shù)，對該技術(shù)掌握對提升我國經(jīng)濟可持續發(fā)展有重要作用。從當前的發(fā)展前景上看，將半導體器件作為核心技術(shù)的電力電子行業(yè)，在我國政策支撐下，科研工作深度加深，相信在不久的將來(lái)，該技術(shù)發(fā)展水平會(huì )得以提升，更加推動(dòng)我國經(jīng)濟發(fā)展。
作者：蘇潮 單位：廣東明陽(yáng)龍源電力電子有限公司
第二篇：電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用
一、智能電網(wǎng)對電力電子技術(shù)的要求
目前,電力電子技術(shù)雖然取得一定的進(jìn)步但是仍然存在諸多的問(wèn)題。例如如何讓它實(shí)現最大的優(yōu)化控制改善電能的質(zhì)量、減小對電網(wǎng)的污染，這都是需要解決的問(wèn)題。安全使用電力電子器件是另一個(gè)急需解決的問(wèn)題，在安全的前提下才可以實(shí)現其他的應用。我國的電網(wǎng)建設和電網(wǎng)結構雖然相對穩定但是仍存在很多問(wèn)題,需要提高電網(wǎng)建設的要求和利用先進(jìn)電力電子器件提高電網(wǎng)輸出電能的質(zhì)量。而隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電力需求量也越來(lái)越大,大電網(wǎng)的建設必然是今后電力事業(yè)發(fā)展的方向,這也就意味著(zhù)電網(wǎng)的結構也會(huì )越來(lái)越復雜，我國地理地獄遼闊氣候復雜，因此電網(wǎng)所面臨的條件很復雜，這就需要利用先進(jìn)的電力電子技術(shù),采用先進(jìn)的電子裝置來(lái)調控電力系統,以增強電網(wǎng)的構架,避免電網(wǎng)故障的擴散,并增強電網(wǎng)的故障抵抗和故障恢復能力，這些問(wèn)題都是可以通過(guò)先進(jìn)電力電子技術(shù)的應用得到改善。社會(huì )的進(jìn)步對電能的需求量變大同時(shí)對電能的質(zhì)量要求也是越來(lái)越高，輸出電能質(zhì)量如果達不到要求會(huì )對整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響，帶來(lái)的損失也是不可估量的。先進(jìn)電力電子設備可以改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，大大的提高輸電效率和經(jīng)濟發(fā)展。能源是整個(gè)人類(lèi)社會(huì )存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎，更是經(jīng)濟快速穩定增長(cháng)的根本驅動(dòng)力。隨著(zhù)常規化石能源的不斷消耗以及生態(tài)平衡、環(huán)境污染等能源安全問(wèn)題的日益突出，以清潔無(wú)污染、循環(huán)可再生為特點(diǎn)的太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到世界各國的高度重視。我國雖然是當今世界上最大的發(fā)展中國家，能源資源總量豐富，但是資源分布不均衡，開(kāi)發(fā)利用難度較大，且人均擁有量較低。當前正值經(jīng)濟飛速發(fā)展、能源高消耗時(shí)期，以常規化石能源為主要能源造成的環(huán)境污染問(wèn)題與經(jīng)濟快速發(fā)展之間的矛盾較為突出。為了從根本上解決我國的能源問(wèn)題，滿(mǎn)足經(jīng)濟穩定增長(cháng)和社會(huì )和諧發(fā)展的需要，必須保護生態(tài)環(huán)境，實(shí)行能源的'可持續發(fā)展戰略。一方面要大力提高能源利用效率，另一方面則是加快風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)度。這些新能源的發(fā)對電力電子器件的要求更高。
二、先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用
柔性交流輸電包括SVC和STATCOM，通過(guò)SVC進(jìn)行無(wú)功補償的電壓輸出諧波大、基波損耗高、占地面積較大，因此，用STATCOM進(jìn)行無(wú)功補償成為電力系統無(wú)功補償的主要方法。靜止同步補償器（StaticSynchronousCompensator，STATCOM）是柔性交流輸電系統的核心裝置和技術(shù)之一。1976年，美國人L.Gyugyi第一次提出了它的概念，即利用半導體變流器進(jìn)行無(wú)功補償的理論。通過(guò)對系統無(wú)功功率實(shí)現動(dòng)態(tài)無(wú)功補償，提高系統暫態(tài)電壓穩定性，確保系統運行安全，改善系統的穩態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。與傳統的無(wú)功補償裝置相比，STATCOM裝置能夠連續調節無(wú)功，輸出諧波小，器件損耗低，運行范圍寬，調節速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；其輸出電流在電網(wǎng)電壓低時(shí)不受影響，具有較硬的低壓無(wú)功功率特性；而且接入系統后不會(huì )改變系統阻抗特性引起振蕩。近年來(lái)，世界上有很多學(xué)者都從事STATCOM裝置的研究工作，無(wú)論是裝置容量還是產(chǎn)品性能都有了很大的提高。新型電力電子器件（如：IGBT、GTO、IGCT等）、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)被應用到STATCOM裝置中，以提高裝置容量和電壓等級，并通過(guò)現代控制技術(shù)，提高系統電壓穩定性，改善裝置輸出諧波。許多先進(jìn)的控制方法，例如遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )自適應控制、模糊控制、比例積分(PI)控制、微分代數控制、魯棒性自適應控制等被應用到STATCOM裝置非線(xiàn)性特性的研究中。在世界上針對STATCOM裝置的研究工作中，STATCOM裝置的仿真建模及其控制方法研究始終是重點(diǎn)。世界各國對STATCOM的研究，STATCOM技術(shù)和應用情況都取得了突破性的進(jìn)展�，F代電力電子技術(shù)、多重化、多電平和單相橋串聯(lián)等技術(shù)使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先進(jìn)控制方法的加入更提高了STATCOM工作的穩定性，使之在電力系統領(lǐng)域的應用更加廣泛。關(guān)于STATCOM的研究有很多問(wèn)題，但是最重要的還是它的建模和控制問(wèn)題，這將直接影響著(zhù)STATCOM的整體性能。國際上關(guān)于STATCOM的研究由來(lái)已久，日本是最先運用STATCOM裝置的國家，緊接著(zhù)美國也在STATCOM的研究上取得成功，并和日本聯(lián)合研制了世界上第一臺采用GTO進(jìn)行逆變的STATCOM，在1991年投入運行取得很好的效果。之后的德國在1997年也研制出大型的STATCOM裝置并在丹麥的風(fēng)電場(chǎng)投入運行。我國雖然起步晚，但是發(fā)展速度極快，清華大學(xué)在1999年研制出20Mvar的STATCOM裝置，緊接著(zhù)在2011年我國南方電網(wǎng)研究出世界上最大容量的STATCOM裝置，并在東莞投入運行取得良好的效果。從此我國成為能夠研制出大容量STATCOM裝置的國家之一，但是仍有許多不足之處有待改進(jìn)。
三、結語(yǔ)
在本文里,分析了先進(jìn)電力電子對整個(gè)電網(wǎng)的影響，它在電網(wǎng)建設中的重要性，然后介紹了電網(wǎng)的發(fā)展和電能質(zhì)量的提高對電力電子器件的要求，最后著(zhù)重對STATCOM和SVC的發(fā)展進(jìn)行分析和比較，它們對電網(wǎng)的無(wú)功補償有效的提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
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