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時(shí)間：2022-11-28 14:58:19
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇電力電子范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個(gè)分支。現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)不可缺少的一部分。
一、電力電子學(xué)
電力電子學(xué)（Power Electronics）這一名稱(chēng)是在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的。1974年，美國(guó)的W.Newell用一個(gè)倒三角形（如圖）對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，認(rèn)為它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。這一觀(guān)點(diǎn)被全世界普遍接受。“電力電子學(xué)”和“電力電子技術(shù)”是分別從學(xué)術(shù)和工程技術(shù)2個(gè)不同的角度來(lái)稱(chēng)呼的。
利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模電能變換的技術(shù)，有時(shí)也稱(chēng)為功率電子技術(shù)。一般情況下，它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的工業(yè)電能。例如，將交流電能變換成直流電能或?qū)⒅绷麟娔茏儞Q成交流電能；將工頻電源變換為設(shè)備所需頻率的電源；在正常交流電源中斷時(shí)，用逆變器（見(jiàn)電力變流器）將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。應(yīng)用電力電子技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)非電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。例如，利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能。與電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)變換的電能是作為能源而不是作為信息傳感的載體。因此人們關(guān)注的是所能轉(zhuǎn)換的電功率。
電力電子技術(shù)是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類(lèi)。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)；它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開(kāi)發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及電路。利用這些電路，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，組成了各種用途的整機(jī)，稱(chēng)為電力電子裝置。這些裝置常與負(fù)載、配套設(shè)備等組成一個(gè)系統(tǒng)。電子學(xué)、電工學(xué)、自動(dòng)控制、信號(hào)檢測(cè)處理等技術(shù)常在這些裝置及其系統(tǒng)中大量應(yīng)用。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用作用
1、優(yōu)化電能使用。通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，我國(guó)已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。
2、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家預(yù)測(cè)，今后將有95%的電能要經(jīng)電力電子技術(shù)處理后再使用，即工業(yè)和民用的各種機(jī)電設(shè)備中，有95%與電力電子產(chǎn)業(yè)有關(guān)，特別是，電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的媒體，是機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的重要接口，它為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)采用微電子技術(shù)創(chuàng)造了條件，成為發(fā)揮計(jì)算機(jī)作用的保證和基礎(chǔ)。
3、電力電子技術(shù)高頻化和變頻技術(shù)的發(fā)展，將使機(jī)電設(shè)備突破工頻傳統(tǒng)，向高頻化方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)最佳工作效率，將使機(jī)電設(shè)備的體積減小幾倍、幾十倍，響應(yīng)速度達(dá)到高速化，并能適應(yīng)任何基準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)噪音且具有全新的功能和用途。
4、電力電子智能化的進(jìn)展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)一體化，其發(fā)展有可能引起電子技術(shù)的重大改革。有人甚至提出，電子學(xué)的下一項(xiàng)革命將發(fā)生在以工業(yè)設(shè)備和電網(wǎng)為對(duì)象的電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，電力電子技術(shù)將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。
三、電力電子技術(shù)器件
02年出現(xiàn)了第一個(gè)玻璃的汞弧整流器。1910年出現(xiàn)了鐵殼汞弧整流器。用汞弧整流器代替機(jī)械式開(kāi)關(guān)和換流器,這是電力電子技術(shù)的發(fā)端。1920年試制出氧化銅整流器，1923年出現(xiàn)了硒整流器。30年代，這些整流器開(kāi)始大量用于電力整流裝置中。20世紀(jì)40年代末出現(xiàn)了晶體管。20世紀(jì)50年代初，晶體管向大功率化發(fā)展，同時(shí)用半導(dǎo)體單晶材料制成的大功率二極管也得到發(fā)展。1954年，瑞典通用電機(jī)公司(ASEA公司)首先將汞弧管用于高壓整流和逆變,并在±100千伏直流輸電線(xiàn)路上應(yīng)用，傳輸20兆瓦的電力。1956年，美國(guó)人J.莫爾制成晶閘管雛型。1957年，美國(guó)人R.A.約克制成實(shí)用的晶閘管。50年代末晶閘管被用于電力電子裝置，60年代以來(lái)得到迅速推廣,并開(kāi)發(fā)出一系列派生器件,拓展了電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。 電力電子電路 隨著晶閘管應(yīng)用的推廣，開(kāi)發(fā)出許多電力電子電路。
四、電力電子電路器件類(lèi)別
1、將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能的整流電路；
2、將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的逆變電路；
3、將一種形式的交流電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的交流電能的交流變換電路；
4、將一種形式的直流電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的直流電能的直流變換電路。這些電路都包含晶閘管，而每個(gè)晶閘管都需要相應(yīng)的觸發(fā)器。于是配合這些電力電子電路出現(xiàn)了許多的觸發(fā)控制電路。
五、電子電路器件分類(lèi)
1、控制電路主要由分立的電子元件（如晶體管、二極管）組成。直到80年代后期，還用得不少。
關(guān)鍵詞：
電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用
1引言
作為一個(gè)具有較強(qiáng)專(zhuān)業(yè)性、綜合性和系統(tǒng)性的技術(shù)平臺(tái)，電力電子技術(shù)其涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)內(nèi)容。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和變化，其被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，極大幅度地推動(dòng)了我國(guó)電力能源領(lǐng)域的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度也得到了進(jìn)一步的增加。電力電子技術(shù)的應(yīng)用，提高了電力系統(tǒng)的整體工作效率和工作性能。電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)電、配電、輸電已基本檢點(diǎn)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)中的重點(diǎn)內(nèi)容。電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可以有效地提高變電控制的整體效果。我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)工作一直在有條不紊的開(kāi)展，不斷擴(kuò)大的電網(wǎng)規(guī)模對(duì)于變電運(yùn)行管理提出了更高的要求。通過(guò)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量、高精度、高性能的控制和管理，有效地降低了管理成本和工作難度，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，有效地提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行中的容錯(cuò)效果，減少了后期管理維護(hù)的難度和成本，讓電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠。電力電子技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的信息化管理技術(shù)，讓電力系統(tǒng)運(yùn)行中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息可以得到更加全面的收集和處理，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為管理決策的制定和計(jì)劃的編制提供科學(xué)的依據(jù)。
2電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
第一，發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用。電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，其中存在多個(gè)發(fā)電組和相關(guān)設(shè)備，設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，并且整體技術(shù)含量相對(duì)較高。相關(guān)技術(shù)人員必須要具有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)水平，才能完成相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理與維護(hù)工作。在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)，應(yīng)用電力電子技術(shù)，可以有效地提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備工作效率。勵(lì)磁控制是現(xiàn)階段廣為運(yùn)用的發(fā)電機(jī)控制方式，其通過(guò)利用品閘管整流電路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連接，整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，具有較高的可靠性，并且造價(jià)成本也處于一個(gè)可接受的狀態(tài)之下，性能可以有效地滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)需求。而靜止勵(lì)磁的控制方式，則通過(guò)對(duì)勵(lì)磁機(jī)進(jìn)行改造，去除慣性環(huán)節(jié)，從而達(dá)到提高穩(wěn)定性和運(yùn)行效果的目的。科學(xué)的整改方案，可以更好地結(jié)合電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，讓電氣工作效率得到更好的保障。變速勵(lì)磁控制的方式，主要通過(guò)變頻設(shè)備，對(duì)于發(fā)電中機(jī)組運(yùn)行速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制，提高電力功效，讓機(jī)組的變化速率處于一個(gè)自動(dòng)控制的狀態(tài)下，結(jié)合勵(lì)磁設(shè)備的控制，讓整個(gè)功率的輸出更加穩(wěn)定、高效，并最大程度地降低系統(tǒng)的功耗，其被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電的過(guò)程中。在發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電設(shè)備中，其發(fā)電設(shè)備的用電量是客觀(guān)存在的，并且在整個(gè)設(shè)備的耗電量中占據(jù)著一個(gè)較高的比例。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這類(lèi)能源消耗問(wèn)題的有效控制，變頻器的出現(xiàn)和應(yīng)用已經(jīng)被廣泛的認(rèn)可和利用。變頻器通過(guò)控制，可以對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)組的工作頻率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的節(jié)約。在電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，各類(lèi)變頻技術(shù)逐漸得到了更加深入的發(fā)展，并為提高發(fā)電系統(tǒng)的工作效率，減少能耗提供了巨大的幫助。第二，輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下，電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得越來(lái)越多的電子器件得到了生產(chǎn)和運(yùn)用，為電力系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了更多的平臺(tái)和支持。在輸電系統(tǒng)中，電力電子器件的運(yùn)用，有效地對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行了保障，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，讓電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展更加安全、可靠。在當(dāng)前電力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)中，直流與輕型直流輸電是較為常見(jiàn)的兩種方式。這種輸電方式可以有效地提高輸電的容量，并且可以靈活地進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，輸電過(guò)程較為穩(wěn)定，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)距離電力傳輸帶支持和供應(yīng)。針對(duì)于不同的電力輸送需求，可以采取不同的輸電方式，讓直流輸電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到最大限度的發(fā)揮。隨著技術(shù)的進(jìn)步，柔流輸電技術(shù)也逐漸受到了關(guān)注和應(yīng)用。柔流輸電技術(shù)融合了微電子、微處理、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)以及通信技術(shù)等多方面的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流輸電的靈活控制，讓交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了很好的保障，并有效地降低了輸電成本。柔流輸電技術(shù)通過(guò)為電網(wǎng)提供無(wú)功功率和感應(yīng)，從而達(dá)到提高輸電效率和質(zhì)量的目的。第三，配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用。在配電環(huán)節(jié)中，有效地控制是確保電能質(zhì)量的關(guān)鍵。電能質(zhì)量的控制需要在配電過(guò)程中對(duì)于頻率、諧波、電壓等要求進(jìn)行有效地滿(mǎn)足，并且對(duì)干擾和瞬態(tài)波動(dòng)問(wèn)題的干擾進(jìn)行避免。現(xiàn)階段，電力電子技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，基于DFACTS的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用，可以有效地對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行保證。隨著柔流輸電系統(tǒng)的發(fā)展和成熟，配電質(zhì)量的控制方式得到了豐富和進(jìn)一步的發(fā)展。DFACTS技術(shù)可以被視為縮小版的FACTS設(shè)備技術(shù)，二者工作原理、性能、結(jié)構(gòu)、功能都存在一定的相似性。隨著電力電子器件不斷發(fā)展，市場(chǎng)上電氣設(shè)備出現(xiàn)求過(guò)于供的現(xiàn)象，DFACTS設(shè)備市場(chǎng)前景廣闊，市場(chǎng)需求量。DFACTS設(shè)備市場(chǎng)介入相對(duì)容易。而且該設(shè)備的成本投入比較少，技術(shù)開(kāi)發(fā)比較簡(jiǎn)單。隨著市場(chǎng)不斷發(fā)展，DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
3結(jié)束語(yǔ)
總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，各類(lèi)新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，電力電子技術(shù)的發(fā)展也逐漸步入了新的階段。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究和應(yīng)用，對(duì)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分的發(fā)揮，更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展和完善，提高電力生產(chǎn)效率，為我國(guó)電力事業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
作者：李西娟 單位：中煤邯邢技校
參考文獻(xiàn):
電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠讓我國(guó)的民用電力設(shè)備效果得到大幅度的提升，讓我國(guó)人民的用電質(zhì)量感受到明顯的變化。如今是一個(gè)科技化的時(shí)代，所以針對(duì)一些用電量較大的工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，電力電子技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)有助于其改造傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)工藝，讓企業(yè)能夠?qū)⒐ぷ餍实玫竭M(jìn)一步的提升，并且穩(wěn)步的邁向機(jī)電一體化的隊(duì)伍當(dāng)中。
1.2智能化發(fā)展
我國(guó)的電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)相對(duì)成熟的階段，而國(guó)家的相關(guān)科研單位也開(kāi)始著手在其中加入更為高端的科技手段。這種做法不僅有利于電力系統(tǒng)的向前發(fā)展，同時(shí)還會(huì)增加電力電子技術(shù)的使用范圍，讓其更加的智能化與人性化。
1.3電力電子技術(shù)的高頻化
伴隨著電力電子技術(shù)的廣泛使用，為了讓其能夠更好的為我國(guó)的電力系統(tǒng)服務(wù)，已經(jīng)開(kāi)始逐漸的對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)手段進(jìn)行了突破，將運(yùn)行系統(tǒng)不斷的高頻化。這樣不但節(jié)約了企業(yè)的設(shè)備占地面積，同時(shí)還從很大程度上提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
2電力電子技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
發(fā)電系統(tǒng)是整個(gè)國(guó)家電網(wǎng)中的重中之重，那么電力電子技術(shù)在這個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用也將起到至關(guān)重要的作用。其主要的功能為改善發(fā)電設(shè)備的運(yùn)用效率以及調(diào)節(jié)運(yùn)行系統(tǒng)中的功能效率等，其中包括發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的控制、恒頻、以及水泵的調(diào)速等等。電力電子技術(shù)主要應(yīng)用的是晶閘管在勵(lì)磁中的價(jià)格、性能、結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，從而保證其能夠更完美的應(yīng)用與電力系統(tǒng)當(dāng)中。除此之外，在風(fēng)力以及水力發(fā)電機(jī)的操控當(dāng)中，電力電子技術(shù)主要依靠的是變頻電源來(lái)掌控轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的轉(zhuǎn)換頻率，以保證電力能源能夠發(fā)揮出最大的有效使用功效。在我國(guó)的各大企業(yè)中，能夠制造高壓力變頻器的實(shí)屬鳳毛麟角，所以電力電子技術(shù)將有效的填補(bǔ)這一部分的空白。
2.2在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在我國(guó)電網(wǎng)的輸電系統(tǒng)中主要應(yīng)用的是柔流輸電技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)中的電壓、功率、相位角進(jìn)行有效的控制與調(diào)節(jié)。在電力能源進(jìn)行輸送的過(guò)程當(dāng)中，難免會(huì)出現(xiàn)不同程度上的消耗，而這種技術(shù)的應(yīng)用將從很大程度上將其輸電能力的穩(wěn)定性進(jìn)行改善。針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)目前的情況來(lái)看，如果采取遠(yuǎn)距離高壓直流輸電的話(huà)將會(huì)相比交流輸電降低很大一部分的損耗，因?yàn)橹绷鬏旊妼⒈苊怆娍箟航档膯?wèn)題，并且還會(huì)降低電纜網(wǎng)線(xiàn)等設(shè)備的投入資金，這樣不僅能夠解決穩(wěn)定性差的問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)緩解企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力。
2.3在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
在配電系統(tǒng)中最為重要的就是提高電力能源的質(zhì)量和供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而這兩項(xiàng)是否能夠過(guò)關(guān)將取決與電壓、不對(duì)稱(chēng)度以及頻率等相關(guān)因素的質(zhì)量能不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而電力電子技術(shù)在國(guó)外的一些大企業(yè)當(dāng)中也取得了比較成功的成績(jī)，并且也為企業(yè)帶去了相當(dāng)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)收益。電力電子技術(shù)可簡(jiǎn)稱(chēng)為DFACTS技術(shù)，在配電系統(tǒng)的應(yīng)用中可以被理解為是一種控制單利能源質(zhì)量的新型技術(shù)。與此同時(shí)，由于DFACTS設(shè)備同F(xiàn)ACTS設(shè)備的功能與使用方法大致相同，所以DFACTS的設(shè)備也可以被理解為是FACTS的濃縮版本。
2.4在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
節(jié)約電能大致包括兩個(gè)方面：電動(dòng)機(jī)的節(jié)電潛力和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速節(jié)電技術(shù)，這兩中節(jié)能方法有效的相結(jié)合才能夠形成一個(gè)比較完善的節(jié)能體系。就我國(guó)目前的形式來(lái)看，交流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了礦山以及煉金等重金屬行業(yè)中，而在國(guó)外較發(fā)達(dá)的國(guó)家中，在水泵以及風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行中也都相繼的應(yīng)用了交流調(diào)速技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】
大功率；電力電子技術(shù)；可靠供電系統(tǒng)；研究
1前言
大功率電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，主要涉及到了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電以及用電等方面。實(shí)現(xiàn)大功率電力電子技術(shù)供電可靠性，在本文中從兩方面進(jìn)行分析，第一，提升大功率電力電子技術(shù)的供電可靠性，可以通過(guò)提高工業(yè)敏感負(fù)荷的供電可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)；第二，將大功率的電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，以提升發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性提升。
2大功率電力系統(tǒng)可靠性供電概述
從敏感負(fù)荷角度對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)供電的可靠性不僅要求電力系統(tǒng)中不能長(zhǎng)時(shí)間斷電，還需要對(duì)電力供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量提出更高的要求。對(duì)系統(tǒng)中的電壓跌落以及電壓短時(shí)中斷的時(shí)間進(jìn)行限定，在實(shí)際供電中，不同的電壓跌落中，其敏感負(fù)荷所能夠承受的電壓跌落時(shí)間存在著差異性。在一般規(guī)律下，跌落幅度越大，其敏感負(fù)荷所能夠才承受的時(shí)間越短。傳統(tǒng)的供電可靠性統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)，只能以停電時(shí)間超過(guò)1分鐘或者5分鐘實(shí)際依據(jù)。在我國(guó)，對(duì)于自動(dòng)重合閘成功或者備用電源投入成功的現(xiàn)象不能視為用戶(hù)停電，而此時(shí)敏感負(fù)荷用戶(hù)有可能遭受到一定的電力損失。那么在實(shí)際的電力系統(tǒng)供電中，提升供電的可靠性，需要從電網(wǎng)方面進(jìn)行綜合考慮，以?xún)?yōu)化的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善動(dòng)態(tài)帶電壓質(zhì)量[1]。
3大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用
3.1轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電源供電中發(fā)揮著重要的作用，在實(shí)際電力系統(tǒng)電源供電中，包含兩路或者多路的電源供電，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)多路電源之間的相互切換。在本文中以?xún)陕冯娫垂╇姙槔M(jìn)行分析，當(dāng)有一個(gè)電源電路在正常供電時(shí)，則另外一個(gè)線(xiàn)路中的電源供電就會(huì)處于備用狀態(tài)。一旦線(xiàn)路中出現(xiàn)線(xiàn)常用電源供電異常的情況時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)開(kāi)始發(fā)揮作用，自動(dòng)切換到被用電源線(xiàn)路中。以轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的形式，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路正常供電，其開(kāi)關(guān)投入使用成本較低，應(yīng)用廣泛[2]。
3.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器簡(jiǎn)稱(chēng)DVR，DVR通過(guò)線(xiàn)路中的變壓器串聯(lián)在線(xiàn)路電源與敏感負(fù)荷之間。當(dāng)線(xiàn)路正常輸電時(shí)，線(xiàn)路中在沒(méi)有產(chǎn)生電壓跌落的情況，DVR完全不發(fā)揮作用，其在線(xiàn)路中所輸出的電壓補(bǔ)償為0。當(dāng)線(xiàn)路中出現(xiàn)了較大的電壓跌落時(shí)，此時(shí)，DVR就會(huì)發(fā)揮其真正的作用，DVR通過(guò)自身輸出與跌落電壓值相同的電壓補(bǔ)償值，來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路中的電壓補(bǔ)償。線(xiàn)路中所補(bǔ)償?shù)木€(xiàn)路電壓為額定電壓。從DVR的工作原理上進(jìn)行分析，其實(shí)際的作用就是對(duì)提供線(xiàn)路中電壓補(bǔ)償，避免線(xiàn)路由于電壓跌落出現(xiàn)故障[3]。
3.3不間斷供電電源不間斷的供電電源，簡(jiǎn)稱(chēng)為UPS。目前，隨著科技不斷發(fā)展，UPS已經(jīng)逐漸趨向于市場(chǎng)化，其主要有三種類(lèi)型：在線(xiàn)型、離線(xiàn)型以及在線(xiàn)互動(dòng)型。在實(shí)現(xiàn)的UPS中，需要具有儲(chǔ)能單元，其中最為常見(jiàn)的儲(chǔ)能單元為的電池儲(chǔ)能。在線(xiàn)型的UPS在逆變器支持下實(shí)現(xiàn)負(fù)荷供電，實(shí)際供電與電源無(wú)關(guān)，因此在電壓質(zhì)量獲得上比較高。
3.4發(fā)電機(jī)勵(lì)磁大功率的電力電子技術(shù)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁中的應(yīng)用，作用突出。首先需要對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)端電壓的維持，合理分配多臺(tái)電發(fā)電機(jī)之間的無(wú)功功率，繼而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，在電力系統(tǒng)中，半導(dǎo)體勵(lì)磁是其最為主要的勵(lì)磁方式，在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可以按照電源的不同，將半導(dǎo)體勵(lì)磁分為他勵(lì)和自勵(lì)。現(xiàn)行在電力企業(yè)中比較實(shí)用的就是基于勵(lì)磁電力電子裝置的三相晶閘管全橋整流器，在該整流器中采用時(shí)間常數(shù)比較小的一階慣性環(huán)節(jié)。
4微網(wǎng)可靠性供電
4.1交流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)典型的交流微網(wǎng)組成有：光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電源、風(fēng)電機(jī)組以及柴油發(fā)電機(jī)組等。在以上的組成部件中，風(fēng)電以及儲(chǔ)能等電源，在電力電子變換器的轉(zhuǎn)換下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)額定電壓頻率交流電的轉(zhuǎn)換，并在靜態(tài)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換下連接在微網(wǎng)母線(xiàn)上。交流微網(wǎng)的特點(diǎn)比較突出，主要表現(xiàn)在以下方面。第一，微網(wǎng)的電壓等級(jí)比較低，在實(shí)際線(xiàn)路中與配電網(wǎng)相連，在大功率電力系統(tǒng)的尾端；第二，容量比較小，在10KV等級(jí)的微網(wǎng)容量為數(shù)百千瓦到十兆瓦之間；第三，電流實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，在微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中為分布式的電源網(wǎng)狀，基于微網(wǎng)這樣的特點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能比較多。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大電網(wǎng)的功率輸送，另一方面，也能夠從大功率電網(wǎng)中吸收功率；第四，微網(wǎng)具有多種工作模式，其中比較突出的就是并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種形式。并網(wǎng)工作形式幫助微網(wǎng)能夠在大功率電網(wǎng)中正常運(yùn)行，而離網(wǎng)是指，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，微網(wǎng)能夠迅速的脫離大功率電網(wǎng)，而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。
4.2微網(wǎng)分布式電源電流保護(hù)微網(wǎng)分布式電源主要包含兩大類(lèi)的電源，第一，逆變器接口電源。例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及儲(chǔ)能電源等。第二，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)接口電源。例如柴油發(fā)電機(jī)、燃汽輪機(jī)等。當(dāng)微網(wǎng)分布式電源線(xiàn)路中出現(xiàn)故障時(shí)，以上兩種電源類(lèi)型所能夠提供的短路電流存在著較大的差異。對(duì)于逆變器接口電源來(lái)說(shuō)，電源線(xiàn)路在線(xiàn)路中容易受到電力電子器件等耐流能力的影響與限制，其電源所能夠提供的短路電流值不超過(guò)線(xiàn)路中額定電流的1.5倍。在這樣的線(xiàn)路背景下，該種電源類(lèi)型不能夠?qū)崿F(xiàn)有力的電流保護(hù)。而對(duì)于另外一種分布式電源進(jìn)行分析，當(dāng)線(xiàn)路中發(fā)生短路時(shí)能夠利用串聯(lián)等效電抗的形式，實(shí)現(xiàn)較大短路電流的供應(yīng)，因此該種電源類(lèi)型與逆變器接口分布式電源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)電流保護(hù)。
5結(jié)論
隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的供電可靠性逐漸受到社會(huì)所關(guān)注。因此，在本文中對(duì)大功率電力電子技術(shù)進(jìn)行分析，研究大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用，并對(duì)微網(wǎng)可靠性供電進(jìn)行詳細(xì)研究。在電力電力技術(shù)可靠性供電中的應(yīng)用研究中，分別對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、不間斷供電電源以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等方面進(jìn)行詳細(xì)研究，針對(duì)這些供電系統(tǒng)的作用論述，希望能夠?yàn)殡娏╇娤到y(tǒng)發(fā)展帶來(lái)幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]賀超.具有高可靠性的數(shù)字化大功率電力電子集成模塊研究與應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué),2014.
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
1.1整流器時(shí)代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車(chē)、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)、地鐵機(jī)車(chē)、城市無(wú)軌電車(chē)等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠(chǎng)的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠(chǎng)家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類(lèi)似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時(shí)代
進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問(wèn)世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門(mén)極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開(kāi)關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開(kāi)關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱(chēng)為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱(chēng)為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱(chēng)值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開(kāi)關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類(lèi)繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線(xiàn)電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)車(chē)的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開(kāi)關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前在線(xiàn)式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過(guò)整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶(hù)最關(guān)心的問(wèn)題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過(guò)對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門(mén)子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開(kāi)關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開(kāi)關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對(duì)分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車(chē)牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車(chē)和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話(huà),用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開(kāi)關(guān)變換類(lèi)電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線(xiàn)寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了“用戶(hù)專(zhuān)用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線(xiàn)連接,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類(lèi)似于微電子中的用戶(hù)專(zhuān)用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫(xiě)入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線(xiàn),把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開(kāi)關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿(mǎn)足了大電流輸出的要求,而且通過(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類(lèi)電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。
3.4綠色化
一、電力電子技術(shù)的內(nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)
1.1電力電子技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)。電力電子技術(shù)是將電子技術(shù)應(yīng)用在電力領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能電網(wǎng)化，也是集電力、電子技術(shù)和控制為一體的綜合領(lǐng)域。其主要研究的是電力變換等內(nèi)容，電力的變換是為了人們能夠更加方便、有效的使用電能，為人們的生活提供更好的服務(wù)。電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電子技術(shù)相比較擁有對(duì)電流和電壓更強(qiáng)的承受能力，也具有更大的功率。然而在大功率下，一些元器件本身會(huì)出現(xiàn)器件發(fā)熱、效率降低、功耗增加等情況，為了解決類(lèi)似情況，元器件自身都采用開(kāi)關(guān)的形式，這種運(yùn)行形式是電力電子器件在電力電子技術(shù)中使用和運(yùn)行的最大特點(diǎn)。1.2電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。電力電子技術(shù)一共分為制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)部分。器件的制造技術(shù)是將器件內(nèi)的控制、驅(qū)動(dòng)等功能進(jìn)行集成，形成集成電路，并降低功耗，是電力電子技術(shù)的一個(gè)未來(lái)發(fā)展方向[1]。在上個(gè)世紀(jì)八十年代，整流電路在電子電力技術(shù)當(dāng)中占有主導(dǎo)地位，但是隨著自關(guān)斷等元器件的出現(xiàn)與應(yīng)用，電力電子技術(shù)中出現(xiàn)了很多新式的電路。而電力電子技術(shù)當(dāng)中的控制功能對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起很大的促進(jìn)作用，使電力電子技術(shù)中的控制系統(tǒng)得到了前所未有的發(fā)展，并取得了巨大的成果。目前，電力電子技術(shù)的控制功能，逐漸由傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷臄?shù)字控制，這樣轉(zhuǎn)變也是控制系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中的一個(gè)未來(lái)發(fā)展的方向。
二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1電力電子技術(shù)在發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用。改變電力系統(tǒng)中元器件的運(yùn)行方式是電力電子技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)改變的主要目的。在發(fā)電過(guò)程當(dāng)中，主要設(shè)計(jì)的元器件包括水力發(fā)電機(jī)、發(fā)電廠(chǎng)水泵、太陽(yáng)能控制軟件等。在水力發(fā)電過(guò)程中，水流的流量等方面決定著發(fā)電機(jī)的效率，水利發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是隨著水流的變化而發(fā)生變化的，所以保持恒定的輸出功率，是電力電子技術(shù)提高水利發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率的重要手段。發(fā)電廠(chǎng)風(fēng)機(jī)水泵是發(fā)電廠(chǎng)用于發(fā)電的主要元器件，其效率決定著發(fā)電的電量，而傳統(tǒng)的水泵具有耗電量高、運(yùn)行效率低等缺點(diǎn)，利用電力電子技術(shù)對(duì)水泵進(jìn)行變速，可使其降低能耗、提高效率。太陽(yáng)能新型的、可持續(xù)的能源，使用電力電子技術(shù)建立太陽(yáng)能控制系統(tǒng)，讓太陽(yáng)能進(jìn)行直流和交變電流的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電，利用太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)人類(lèi)的未來(lái)進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展有著重要的貢獻(xiàn)。2.2電力電子技術(shù)在輸電過(guò)程中的應(yīng)用。在輸電過(guò)程中，其輸出方式分為直流輸電、輕型直流輸電和柔流輸電技術(shù)三種方式。直流輸電方式的主要優(yōu)點(diǎn)包括輸電量大、輸電穩(wěn)定和調(diào)節(jié)控制方便等。在遠(yuǎn)距離的輸電過(guò)程中，直流輸電方式具有很大的優(yōu)勢(shì)[2]。但隨著科學(xué)水平的提高，直流輸電方式得到了很大的改進(jìn)和提高，輸電方式產(chǎn)生了新的變化，而新的輸電方式便是輕型直流輸電方式。輕型直流輸電能夠解決很多直流輸電當(dāng)中遇到的困難與阻礙（比如向無(wú)交流電源進(jìn)行輸電）。輕型直流輸電使用的是由IGBI等電子元件組成的，利用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行逆變的輸電方式，是一種新的科學(xué)技術(shù)。柔流技術(shù)形成于二十世紀(jì)八十年代末，其主要的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)交流輸電的控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。它不僅可以增強(qiáng)交流電在輸出過(guò)程中的穩(wěn)定性，還能夠降低輸出能耗，為交流輸電提高質(zhì)量和效率。
總結(jié)
綜上所訴，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用，它能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的正常運(yùn)行提供重要的保障，并提高電力系統(tǒng)的效率、降低能耗。也為其未來(lái)發(fā)展起到促進(jìn)的作用。本文就電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中的發(fā)電和輸電過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和研究，希望能夠?qū)ο肓私夂脱芯窟@方面內(nèi)容的人們起到一定的作用。
參考文獻(xiàn)
在我國(guó)發(fā)電廠(chǎng)中，發(fā)電多是靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。使用過(guò)程中，勵(lì)磁機(jī)繁重且耗能巨大，電力電子技術(shù)的發(fā)展便可大大緩解這個(gè)問(wèn)題，可以代替勵(lì)磁機(jī)中的勵(lì)磁環(huán)節(jié)，使發(fā)電過(guò)程變得更便捷且耗能少，易操作，方便控制。同時(shí)，電力電子技術(shù)在變頻控制上同樣起到很大作用。發(fā)電廠(chǎng)中發(fā)出的電能頻率多為波動(dòng)的，而民用的交流電頻率要在220V為峰值進(jìn)行使用，傳統(tǒng)的變壓方式多為變電站的中轉(zhuǎn)，而電力電子技術(shù)可以簡(jiǎn)化這個(gè)環(huán)節(jié)，使電流更適合民用電的使用。電力電子技術(shù)在發(fā)電過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)對(duì)一些新能源發(fā)電同樣適用，如廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電等，都離不開(kāi)電力電子技術(shù)來(lái)正常運(yùn)行。
1.2電力電子技術(shù)在電力傳輸過(guò)程中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在傳輸線(xiàn)路上的應(yīng)用有很多，其中主要以柔流電技術(shù)、高壓直流電技術(shù)以及靜止無(wú)功補(bǔ)償器技術(shù)上，以線(xiàn)路傳輸過(guò)程中的高壓直流電技術(shù)為例，說(shuō)明在電力傳輸過(guò)程中電力電子技術(shù)的重要作用。在沒(méi)有這種技術(shù)的時(shí)候，對(duì)于高壓直流電的傳送，在傳送過(guò)程中需加有若干變壓器來(lái)完成，這不僅增加了傳送電過(guò)程中的成本，還使工作的程序變得復(fù)雜，而電力電子技術(shù)的廣泛使用，尤其是晶管換流閥在高壓直流電傳送過(guò)程中的使用，使電壓變得可以自動(dòng)化控制，節(jié)約成本，減少了傳送過(guò)程中的工序，而且準(zhǔn)確性、安全性和可控性都比傳統(tǒng)的傳送方法高得多。
1.3電力電子技術(shù)在電力使用過(guò)程中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)不僅能在電力產(chǎn)生、傳送過(guò)程中有廣泛的應(yīng)用，還能保證在使用過(guò)程中帶給使用者的便捷。回想我們家中的電力配備，保證安全的是一個(gè)全自動(dòng)的電表，其實(shí)在這其中便應(yīng)用到電力電子技術(shù)，它可以增強(qiáng)對(duì)電流、電壓的可控性，自動(dòng)感應(yīng)到電力的強(qiáng)度，進(jìn)行調(diào)控，保證了家庭用電的安全性。同時(shí)，在一些大型工廠(chǎng)、單位等，用電量較大，對(duì)電力的穩(wěn)定性要求很高，配有電力電子技術(shù)可以使在配電過(guò)程中，電流變得更加穩(wěn)定，避免各種不穩(wěn)定的波動(dòng)帶來(lái)的不良影響。
2電力電子技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)的其他應(yīng)用
2.1節(jié)約能源
通過(guò)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)電能進(jìn)行綜合處理，使電能能夠最大限度的發(fā)揮出來(lái)，并且能夠應(yīng)用得更加合理、高效，真正做到節(jié)約能源。例如，在一些造紙廠(chǎng)、冶煉廠(chǎng)等，可以根據(jù)工廠(chǎng)的性質(zhì)和對(duì)電能的具體需求，利用電力電子技術(shù)，能夠?qū)㈦娔茏詣?dòng)化的進(jìn)行合理的分配，使耗電量大、功率大的場(chǎng)所能夠達(dá)到要求，而對(duì)于一些對(duì)電量要求不大的地方可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行節(jié)省。據(jù)調(diào)查顯示，2000年的大型工廠(chǎng)的節(jié)電量相當(dāng)于1990年發(fā)電的15%，截止到今年，全國(guó)又將14個(gè)項(xiàng)目列入節(jié)電推廣項(xiàng)目中，可見(jiàn)，電力電子技術(shù)在資源的節(jié)約中起到了很大的作用。
大功率，高電壓的電力電子設(shè)備都是有數(shù)量較多的單個(gè)性能參數(shù)一致的功率器件經(jīng)過(guò)并聯(lián)、串聯(lián)、串聯(lián)后再并聯(lián)等方式組合而成。
1.1多個(gè)功率器件并聯(lián)時(shí)自愈工作原理多個(gè)功率器件并聯(lián)時(shí)如圖1所示，并聯(lián)于功率器件勻流電阻兩端的光電隔離開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)會(huì)同步于功率器件的開(kāi)斷工作狀態(tài)，該信號(hào)與同步觸發(fā)脈沖器的輸出信號(hào)進(jìn)行比較。這兩個(gè)信號(hào)如果同步則比較器不輸出，如果不同步則比較器輸出控制命令，令與該功率器件串聯(lián)的斷路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，自動(dòng)斷開(kāi)故障的功率器件，同時(shí)通過(guò)顯示控制總線(xiàn)向顯示控制屏發(fā)出顯示該功率器件故障的指示信息。
1.2多個(gè)功率器件串聯(lián)時(shí)自愈工作原理多個(gè)功率器件串聯(lián)時(shí)如圖2所示，并聯(lián)于功率器件的光電隔離開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)會(huì)同步于功率器件的開(kāi)斷工作狀態(tài)，該信號(hào)與同步觸發(fā)脈沖器的輸出信號(hào)進(jìn)行比較。這兩個(gè)信號(hào)如果同步，則比較器不輸出，如果不同步則輸出控制命令，令與該功率器件并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)閉合，自動(dòng)短路掉故障的功率器件，同時(shí)通過(guò)顯示控制總線(xiàn)向顯示控制屏發(fā)出顯示該功率器件故障的指示信息。
2應(yīng)用實(shí)例
以串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)設(shè)備的變頻電源為例進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，變頻電源的輸出采用大功率高耐壓多只IGBT器件并聯(lián)后組成橋式輸出電路。變頻電源的技術(shù)參數(shù)為：額定輸出功率:100kW；額定輸入電壓：三相380V±12%50Hz；輸出電壓：0～350V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓不穩(wěn)定度≤1%；額定輸出電流：286A。圖3為橋式輸出四分之一橋臂的部分電路，QA11和QA21為輸出功率器件IGBT；KA11和KA21分別為QA11和QA21功率器件的自動(dòng)剔除的高速繼電器；RA11和RA21為功率器件的勻流電阻；AI1為功率器件的驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)端；AO11和AO21為對(duì)應(yīng)功率器件異常后輸出指示信號(hào)端，高電平為異常；UA11和UA21為比較器；OUTA為橋臂輸出端。電路工作原理為，比較器UA11和UA21始終比較輸入端1和2的信號(hào)，若這兩個(gè)電平信號(hào)始終同步則，它的輸出端3處于低電平，繼電器KA11和KA21不動(dòng)作，功率器件QA11和QA21全部正常工作；若某個(gè)功率器件擊穿或開(kāi)路，該路對(duì)應(yīng)的比較器1和2路的輸入端將會(huì)不同步，此時(shí)比較器輸出端3將輸出高電平，驅(qū)動(dòng)該路繼電器閉合，切斷了該功率器件電源回路，同時(shí)使繼電器自保持，且輸出一個(gè)高電平報(bào)警信號(hào)，其余的功率器件由于電路設(shè)計(jì)時(shí)都具有比較大的冗余，能夠繼續(xù)工作，能夠確保試驗(yàn)過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行下去，直到試驗(yàn)工作全面完成。實(shí)現(xiàn)了預(yù)知故障，提高了電力電子設(shè)備工作可靠性。對(duì)于串聯(lián)的功率器件可以采用類(lèi)似的方法進(jìn)行單個(gè)功率器件損壞后自動(dòng)剔除。
從有源電力濾波器的構(gòu)成來(lái)看，有源電力濾波器主要采用了電源供電的方式，對(duì)電力系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，其優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，與傳統(tǒng)的固定補(bǔ)償方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，有源電力濾波器在無(wú)功補(bǔ)償方面可以得到重要應(yīng)用。
1.2有源電力濾波器能夠保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
由于有源電力濾波器能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的大小和頻率都變化的諧波進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，因此可以保證電力系統(tǒng)中的諧波處于穩(wěn)定狀態(tài)。基于這一優(yōu)點(diǎn)，有源電力濾波器在電力系統(tǒng)中得到了重要應(yīng)用，保證了電力系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，產(chǎn)生了靜止同步補(bǔ)償器裝置
2.1靜止同步補(bǔ)償器可以當(dāng)作無(wú)功電流源使用
從靜止同步補(bǔ)償器的構(gòu)成以及其功能設(shè)定來(lái)看，靜止同步補(bǔ)償器屬于無(wú)功電流源的重要類(lèi)型，其電流的變化主要隨著負(fù)荷電流而發(fā)生變化，對(duì)補(bǔ)償電力系統(tǒng)電流損失，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要作用。
2.2靜止同步補(bǔ)償器對(duì)電力系統(tǒng)的補(bǔ)償效果比較明顯
由于靜止同步補(bǔ)償器屬于無(wú)功電流源，并且其補(bǔ)償電流處于變化狀態(tài)，這樣的無(wú)功電流源對(duì)電力系統(tǒng)的補(bǔ)償效果相對(duì)明顯一些。從這一應(yīng)用來(lái)看，靜止同步補(bǔ)償器對(duì)電力系統(tǒng)補(bǔ)償起到了重要作用。
2.3靜止同步補(bǔ)償器的無(wú)功電流可以隨時(shí)進(jìn)行控制
從靜止同步補(bǔ)償器的實(shí)際使用來(lái)看，無(wú)功電流并不是一成不變的，而是根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行不斷變化的，其可控性是靜止同步補(bǔ)償器區(qū)別與其他補(bǔ)償器的重要特點(diǎn)，為此，我們應(yīng)認(rèn)識(shí)到靜止同步補(bǔ)償器的可控性?xún)?yōu)勢(shì)。
3電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，催生了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器
通過(guò)對(duì)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析后可知，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器是基于電力電子技術(shù)的重要裝置，在電力系統(tǒng)中取得了積極的應(yīng)用效果，對(duì)滿(mǎn)足電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量起到了重要的促進(jìn)作用。結(jié)合動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的實(shí)際使用，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
3.1動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以認(rèn)為是動(dòng)態(tài)受控的電壓源
動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器在整個(gè)配電系統(tǒng)中起著電壓源的作用，可以通過(guò)一些控制方法和手段減少能量消耗，減輕其對(duì)電壓的不良影響，避免了電壓跌落、電壓不平衡及諧波等的產(chǎn)生。
3.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以消除負(fù)荷電壓對(duì)電壓系統(tǒng)的影響
在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷電壓容易對(duì)電壓系統(tǒng)造成不利影響，應(yīng)用了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器之后，可以提高電壓的穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定運(yùn)行，充分滿(mǎn)足電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，使電力系統(tǒng)在整體運(yùn)行效果上達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，穩(wěn)定了電壓系統(tǒng)。
3.3動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以補(bǔ)償電壓跌落
當(dāng)直流側(cè)能量通過(guò)從系統(tǒng)整流獲得時(shí)，在系統(tǒng)側(cè)即使發(fā)生單相故障，其它兩相仍可以提供電能來(lái)維持DVR的正常運(yùn)行，補(bǔ)償長(zhǎng)期的電壓跌落也成為可能。而動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以有效地防止因電壓跌落造成的系統(tǒng)故障，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。基于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的應(yīng)用，可以有效解決電壓跌落問(wèn)題，并在電壓跌落過(guò)程中進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)償，保證電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的穩(wěn)定性滿(mǎn)足實(shí)際要求，由此可見(jiàn)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器對(duì)補(bǔ)償電壓跌落具有較為明顯的效果。
2電子電力技術(shù)分類(lèi)及在電力系統(tǒng)中的可實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域
電力電子技術(shù)包括電力電子器件的制作技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)大類(lèi)，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘瑥V泛用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、電子裝置電源、新能源等，在家用電器、變頻空調(diào)、工業(yè)設(shè)備中預(yù)防電源間斷的UPS應(yīng)用、航天飛行器等領(lǐng)域也有應(yīng)用實(shí)踐的區(qū)域。具體來(lái)看，家用節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電視音響、洗衣機(jī)、微波爐等都是采用電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)應(yīng)用廣泛，其在工業(yè)及科技發(fā)展方面的作用也十分突出，下文針對(duì)兩個(gè)不同應(yīng)用方面提出一點(diǎn)看法
2.1社會(huì)供電系統(tǒng)應(yīng)用
傳統(tǒng)的電力供量已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代需求量，不僅要開(kāi)發(fā)資源，技術(shù)的開(kāi)發(fā)更具主要性。提高能源的使用效率，需要電力技術(shù)的實(shí)踐，而電力電子產(chǎn)品相配套使用，能夠提高安全指數(shù)，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，體現(xiàn)生態(tài)化，經(jīng)濟(jì)高效化的現(xiàn)代化精神，使現(xiàn)代技術(shù)與環(huán)境高效統(tǒng)一。據(jù)資料表明，新能源發(fā)電在未來(lái)幾十年，總量將增加幾倍，隨著太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能發(fā)電成本的大幅度下降，將增加競(jìng)爭(zhēng)力。然而二次能源的運(yùn)用仍有一定的局限性，如，太陽(yáng)能發(fā)電需要解決發(fā)電時(shí)間的局限性，風(fēng)力發(fā)電需要解決土地資源利用的矛盾，只要在技術(shù)上有新突破，克服局限性，將對(duì)人類(lèi)社會(huì)造就巨大福祉，科研人員更應(yīng)該看清實(shí)際應(yīng)用的具體要求進(jìn)行探究。
2.2遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)用
直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDCLight）技術(shù)相比較，直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。之后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。FACTS技術(shù)是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外在研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上開(kāi)始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無(wú)功的大小，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本較低。諸如此類(lèi)，通過(guò)技術(shù)之間的比較探討才能進(jìn)行更高效地實(shí)踐。
3對(duì)技術(shù)化的應(yīng)用提出意見(jiàn)和發(fā)展指引
3.1針對(duì)發(fā)展過(guò)程的某些具體狀況
進(jìn)行專(zhuān)題探討，如諧波污染，針對(duì)解決方案進(jìn)行研究，對(duì)無(wú)源濾波器與有源濾波器兩種治理方式進(jìn)行比較：無(wú)源電力濾波器，用無(wú)源電力濾波器進(jìn)行抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功和提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，但濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，與無(wú)源電力濾波器相比，有源電力濾波器具有更大的優(yōu)勢(shì)，有源電力濾波器可以補(bǔ)償各次諧波，還可同時(shí)補(bǔ)償無(wú)功功率、抑制閃變、調(diào)節(jié)和平衡三相不平衡電壓，濾波特性不受系統(tǒng)阻抗和頻率的影響，可消除與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串、并聯(lián)諧振的危險(xiǎn)。
3.2注重生態(tài)化的科技研究，節(jié)能
是電力電子技術(shù)應(yīng)用未來(lái)發(fā)展的重要領(lǐng)域。進(jìn)行電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能是趨勢(shì)所需，據(jù)資料表明，按照國(guó)家計(jì)劃，今5年內(nèi)，將投500億元，爭(zhēng)取年節(jié)電達(dá)到1000億kWh，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)主力設(shè)備電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速節(jié)能，存在巨大的需求。未來(lái)10年，對(duì)經(jīng)濟(jì)型調(diào)速裝置的開(kāi)發(fā)、變頻調(diào)速，城市交通系統(tǒng)，磁懸浮列車(chē)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，電動(dòng)汽車(chē)起動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行，要求有大量技術(shù)施用。
