2023年电力电子技术的应用及发展前景探析.docx

电力电子技术的应用及开展前景探析 ：电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过 50 年的开展历程, 电力电子技术已迅速开展成为一门独立的技术、学科领域。 它的应用领域几乎涉及到国民经济的每个工业。 尤其是进入 21 世纪,随着新的理论、器件、技术的不断涌现，特别是与微电子技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征，比方开展迅速、渗透力强、生命力旺盛，并且能与其它学科相互融合和相互开展。 关键词：电力电子技术; 应用; 开展 1 电力电子技术的主要内容 1.1 电力电子变换器的主电路 电力器件构成了电力电子变换器的主电路，通过不同的结构与控制来实现对电能的变换与控制，现代电力电子技术的主要内容是变换器主电路的拓扑优化，拓扑优化主要是合理地选择和确定网络中小的各个元件的位置，让其更好地发挥其作用，其主要目标就是高效率、高功率及高频化及低变换损耗。 1.2 电力电子电路的控制 电力电子电路它的主要是通过相应的电力电子器件对工业大功率电能进行变换和控制，在工业中用电电能都是大功率的，这就需要高校低耗的电力电子器件，为了更好地减少电路内耗，电力电子器件的工作要处于开关状态，可以这么说电力电子电路就是一个大功率的开关电路，为了更好地实现电力电子器件的功能，需要电力器件的开关能够进行控制，这需要由一定的电子信号来进行控制，即为变换器中的功率开关器件提供一种控制极驱动信号。 2电力电子技术的应用 电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。静止励磁采用晶闸管整流自并励方式,具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。 由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。变速恒频励磁广泛应用于水力、风力发电机。 在水力和风力发电过程中，为了获得最大有效功率,使水力和风力发电机组变速运行,主要通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。 此项应用的技术核心是变频电源。发电厂风机水泵的变频调速。风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 65%,且运行效率较低。 使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以到达节能的目的。 低压变频器技术已非常成熟,国内外有许多的生产厂家,无完整的系列产品,但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业较少,目前，国内不少院校和企业正在抓紧时间搞联合研发。 作为汽车用电源，在原来 14V、28V 根底上，现又增加了新的 42V系列，且还出现了混合动力源电动车（HEV）等 288V 的驱动电压（典型值），形成了多种电源并存的局面。使用这些电源来实现汽车的各种功能，就必须利用所谓的电力电子技术。 如：回波（echo）技术，藉能量管理或功率管理的最正确化，高可靠性，利用线控（x-by-wire）装置的电子控制系统等都是非常需要的。 这些电力电子装置与原来的装置比较，由于电力电子技术导致了“响应性好〞、“软控制的灵活性〞、“小型轻量化的操控〞、“高的效率〞等一系列优越的性能，尤其是从各类照明、指示灯、雨刷（刮水器）、电动窗等 1kW 以下的轻负载到数十 kW 功率级的电力驱动，功率都不断增大。利用电动机、逆变器或交流变换器等电力电子装置的性能，大幅度提升了汽车的动力性能。在汽车工业的应用主要有：利用电子开关替代传统的机械开关以及继电器；无触点点火、燃油电子喷射；电子动力转向、电子自动变速器；对原有的直流电源系统进行改造；对水泵、动力转向、悬架等进行电子监控。 光伏发电技术是可再生的新能源重要组成局部，可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电器，大到兆瓦级电站，小到玩具。 光伏电源无处不在。 到 2040 年可再生能源将占光能耗得 50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的 20%以上。 到 21 世纪末，可再生能源在能源结构中将占 80%以上，太阳能发电将占到 60%以上。 这些数据说明光伏发电产业的开展前景及其在能源领域的重要战略地位。光伏发电系统是由太阳能电池方阵，储存电能的蓄电池，充放电控制器、逆变器、并网控制、无功补偿，电控柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其中除了太阳能电池，其它局部都需要电力电子技术支持。 3 电力电子技术开展前景 3.1 国际电力电子技术开展状况 电力电子技术的渗透力和创新表现十分突出，生命力格外旺盛，处于阳光产业地位，并与其它学科相互融合和开展产生新的机遇。电力电子技术还有其自身一些独具特色的地方，如高电压、大容量及控制功率范围大。 因此，技术的创新难度在于必须跨越高电压大功率这一关卡，如材料工业和制造工艺、电力电子器件工作的可靠性等。电力电子技术的创新与电力电子器件制造工艺，已成为世界各国工业自动化控制和机电一体化领域竞争最剧烈的阵地，各兴旺国家均在这一领域注入极大的人力，物力和财力，使之进入高科技行业。 就电力电子技术的理论研究而言，目前日本、美国及法国、荷兰、丹麦等西欧国家可以说是齐头并进，这些国家正朝着电力电子技术高频化、大功率方向开展，为真正实现工控设备的小型化、轻量化、智能化奠定了重要的技术根底，也为21世纪电力电子技术的不断拓展创新描绘了广阔前景。 3.2 我国电力电子技术开展前景 我国开发研制电力电子技术的综合能力与国外兴旺国家相比，仍有较大的差距。要开展和创新我国电力电子技术，并形成产业化规模，就必须牢牢坚持和掌握产、学、研相结合的方法走共同开展之路。我们要及时跟踪国外先进技术，逐步走上自主创新之路，从交叉学科的相互渗透中创新，从器件开发选择及电路结构变换上创新，从器件制造工艺技术引导上创新， 从新材料科学的应用上创新，由此形成根底积累型的创新之路。并要把技术创新与产品应用及市场推广有机结合，加快科技创新的自我强化的循环，使我国电力电子技术及器件制造工艺技术有长足的开展，并形成一个全新的朝阳产业，快速转化为巨大的生产力。 结束语 综上所述，电力电子技术的开展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向开展。 目前，电力电子技术作为节能、环保、自动化、智能化、机电一体化的根底，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向开展。