關于電力電子技術的發展及應用分析

【摘要】目前電力電子技術已獨立發展成為一門綜合性的技術學科，而且與眾多領域進行相互滲透，提得了較快的發展，而且其應用也越來越廣泛，基本上國民經濟發展過程中的各個工業部門都有所涉及。本文對電子電子技術的發展進行了分析，并進一步對電力電子技術的應用進行了具體的闡述。

【關鍵詞】電力電子技術；發展；應用

電力電子技術近年來取得較快的發展，電力電子涉及由半導體開關啟動裝置進行電源的控制與轉換領域。而且在半導體、集成技術和現代通訊技術的高速發展下，電力電子技術具有較扎實的技術基礎。有效的提高了電力電子器件額定參數的提升，加快了電子元器件向大容量和智能化發展的進程，同時對于現代電力電子技術的轉變起到了極其重要的推動作用。

1.電力電子技術的發展進程

我國的電力電子技術發展經歷了三個階段，即整流器時代、逆變器時代和變頻器時代。這個過程使我國電力電子技術從低頻技術處理向高頻技術處理進行轉變。由于我們在上世紀五六十年代才開始進行電力電子技術的研究，而在九十年代初才得以逐漸發展起來，這也是我國電力電子技術從傳統時代向現代電力電子時代轉變的重要時期，使半導體復合器件開始向高頻、高壓及大電流集中一身的方向發展。

1.1 整流器時代

長期以來我國工業用電的的功率都較大，所以利用工頻（50Hz）交流發電機來為其提供電能，但提供的這部分電能在四分之一左右用于直流形式的消費，如在電解、牽引和直流傳動三大領域中所需要使用的都是直流電。而在將交流電轉變為直流電過程中，大功率的硅整流器發揮了非常重要的作用，所以在上世紀六七十年代，硅整流器廠得以大規模的發展，用于生產和開發大功率硅整流管和晶閘管，可以說這是制造硅整流器半導體廠家的前身。

1.2 逆變器時代

隨著對能源的無節制應用，導致世界范圍內能源危機的發生，所以在上世紀七八十年代時節能就成為最為關鍵的問題，因此交流電機變頻調速技術得以快速的發展，其將直流電逆變為0～100Hz的交流電，節能效果較為顯著。所以在當變速調速裝置廣泛使用下，當時的電力電子器件主要以晶閘管、巨型功率晶體管和門極可關斷晶閘管為主，這是電力電子技術的發展盡管可以實現整流和逆變，但其仍處于中低頻的范圍內發展，工作頻率處于較低的水平。

1.3 變頻器時代

隨著科學技術的快速發展，八十年代時集成電路技術開始發展起來，而當精細加工技術與高壓大電流技術進行有效的結合后，一些新型的全控型功率器件發展起來，這首先以M0SFET和絕緣門極雙極晶體管（IGBT）的問世為主，其有誑的推動了大中型電源向高頻的發展，成為傳統電力電子技術向現代電子技術轉化的標志。這些新型器件的出現，有效的提高了交流電機變頻調速的頻率，使其具有更為穩定的性能，同時也加快了現代電力電子技術向高頻化發展的進程，使用電設備開始向高效、節能、小型化、輕量化、一體化和智能化的方向發展。

2.電力電子技術的應用

近年來，隨著電力電子技術的快速發展，其在傳統工業和高新技術產來都得以廣泛的應用，對于節能、環保及改善工作條件都起到了極其重要的作用。

2.1 一般工業工業的應用

在工業上主要用于和種交直流電動機上，直流電動機上的可控整流電源和直流斬波電源都是電力電子裝置，而隨著變頻技術的快速發展，交流電機也具非常好的調速性能。所以在一般工業上無論是軋鋼機還是數控機床的伺服電機等都會采用交直流調速技術。使用變頻調速技術節能效果非常顯著，所以近年來一些鼓風機也采用變頻裝置。而且使用較起動裝置的部分電機，利用軟起動有效的避免了起動瞬間電流的沖擊，而這種軟起動裝置也是電力電子裝置。同時電力電子技術還大量應用于化學工作中整流電源和冶金工業中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源和直流電弧爐電源等。

2.2 交通運輸電氣化鐵道的采用

電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調速系統，而近年來交流變頻調速已成為主流。

2.3 電力系統的應用

電力電子技術是電工技術中的新技術，是電力與電子技術（強電和弱電技術）的融合，已在國民經濟中發揮著巨大作用，對未來輸電系統性能將產生巨大影響。目前電力電子技術的應用已涉及電力系統的各個方面，包括發電環節、輸配電系統、儲能系統等等。在配電網系統，電力電子裝置還可用于防止電網瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，改善供電質量。在變電所中，給操作系統提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。

2.4 電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源現在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。不間斷電源（UPS）是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

2.5 家用電器照明

電子電子技術在當前家用電器中得以廣泛的應用，如我們日常使用的節能燈，其不僅體積小，而且發光效率較高，可以有效的節約能源。而家用的變頻空調更是應用電力電子技術的典型例子，同時家用電器中電源部分也都需要應用電力電子技術，電力電子技術與我們的生活息息相關。

3.結束語

目前在我國的經濟和社會發展過程中，電力電子技術發揮著非常重要的作用，由于電力電子技術是現代化高科學的技術的集合體，所以電力電子行業的發展極具潛力，特別是當前國家大力扶持以電力半導體器件和變頻的技術為核心的電力電子行業的發展，這為該類型的電力電子企業發展提供了更為廣泛的空間。

參考文獻

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