淺析電力電子技術的發展及應用

韓超 冉曉

摘 要：電子電力技術在我國國民經濟的發展中占據了一個至關重要的位置，它也是電力行業的一顆新星，它的出現，帶動了電力領域的電氣自動化發展，搭起了電力行業間溝通的橋梁。本文主要分為兩大塊，一部分是談電力電子技術的發展歷程，另一部分是分析其在現實社會中的應用情況。

【關鍵詞】發展 電子 電力 技術

隨著高新技術的發展，電力電子技術的發展也為電力行業帶來了新鮮血液，為電力行業朝著更高方向發展提供了基礎。但它不僅僅只是應用于電力行業，由于時代科技的發展，各學科間的邊緣越來越模糊，由此也決定了電力電子技術并不是一個完全獨立的學科技術，與它關聯的有材料科學、微電子技術及控制理論等，也就是說電力電子技術已經慢慢地滲透進各個工業部門。

1、 電力電子技術的發展歷程

如果說晶體管的誕生標志著固態電子時代的來臨，那么晶閘管的問世就把電子技術帶上了飛速發展的軌道。隨著高技術的發展，電力電子技術發展速度也越來越快，更多的領域開始應用這一技術，其作用可以從我國經濟的發展看出。縱觀電力電子技術的發展史，我們可以看出其經歷了三個階段：晶閘管時代、逆變時代、變頻時代。接下來，筆者將從這三個階段分別進行描述。

1.1 晶閘管時代

晶閘管時代也稱晶閘管整流時代，晶閘管整流管在20世紀60和70年代得到了長足的發展，當時都是通過50HZ的交流發電機來提供較大功率的工業用電，其中直流形式的電能消費占了百分之二十。在當時，我國很多電廠都需要把交流電轉化為直流電，這就催生了大功率硅整流器和晶閘管，它能高效的完成直流電的轉變。這也造就了晶閘管整流時代。

1.2 逆變時代

到七十年代以后，自關斷器件登上了歷史舞臺，隨之也帶來了電力電子技術逆變時代。所謂“逆變”即是將直流電轉換成交流電。世界范圍內的能源危機，普遍提高了人們的節能意識，大眾普遍使用交流電機，因為更加節能。所以電力器件包括GTO、GTR，還有就是大功率的逆變晶閘管。

1.3 變頻器時代

上述的逆變時代，雖然完成了逆變和整流的功能，但是其工作頻率相對來說比較低，滿足不了人們逐漸擴大的需求。所以，到80年代后期出現了集成電路。這種大規模的集成電路主要特點是將高壓大電流技術和精細加工技術融為一體，標志著現代電力電子變頻器時代的到來，標志著傳統電力電子技術的升級。這時期的電力電子器件走復合化的道路，各器件的結構也越來越緊密，因為結合了各類器件的優點，顯得功能也越來越強大。縱觀世界現狀，電力電子技術的發展方向將是高頻化。

2 、電力電子技術在現實社會中的運用

我國正在由 “工業經濟”模式向“信息經濟”模式轉變過程中，在轉變中電子技術的發展將起到了基石的作用。因為高新技術的發展需要電子技術。它將傳統產業和信息產業結合起來，促進了信息業的飛速前進。如今，很多高性能的電力變流裝置已經被人們接納，并且廣泛的投入使用。這不僅促進電子行業的發展，而且還有利于促進其他相關行業發展，比如前面所講的自動控制技術，就能夠為其發展提供便利。未來的電力電子技術的應用領域還會拓寬，并將在經濟發展中占據不可忽視的地位。下面，筆者將從五個方面分析電力電子技術在現實社會中的應用。

2.1 傳統改造業

在傳統產業的環境中，有很多不利于人體健康的因素，人們往往要在惡劣的環境中進行高強度的工作。電力電子技術的出現大大的改善了這一狀況，它能把電能轉化成勞動力，把智能工作室帶進工廠，減輕工人們的工作負擔。像化石燃料電站類的行業，工人們通常都是在危險的環境中作業，電力電子行業的出現，給此類行業的工作帶來了極大的便利。

2.2 家用電器

電力電子技術也逐漸的普及到各家各戶中，如變頻空調、熒光燈等等。這些家用電器為家庭生活帶來極大的便利的同時也相對的節約了家庭開支。比如，變頻空調能夠節約百分之三十的電量。除了這些之外，居民家中的電器，比如冰箱等都需要電力電子技術。電力電子技術為人人們帶來更多的空余時間去享受生活。

2.3 交通運輸

交通運輸系統很龐大，我們享受到的便利交通正是電力電子技術的支持，比如交通中采用直流機，采用變頻裝置的交流機車，就能夠為交通運輸帶來與傳統交通所不同的優勢。除了機車外，還有飛機輪船等也需要通過電力電子技術的支持。就算是如今各大高樓林立中的電梯也都采用交流變頻調速。在交通運輸界，電力電子技術已經毫不意外的成了一顆眾家熱捧的“新星”。

2.4 一般工業

現代化的工廠中隨處可見自動化的機器設備，這就需要強大的電力系統，所以各工廠幾乎都采用交直流電動機供電，尤其是交流電機，已經逐漸占據各工廠的主導地位了。不管是多大的電都可以使用電力電子調速技術，一些低技術的設備比如大型鼓風機，也可通過采用變頻裝置來提高性能和效率。

2.5 電力系統

電力系統的發展能夠推動國家的發展，電力系統也需要電力電子技術，所以，當前的電力系統廣泛采用該技術。配電系統的不穩定為我們帶來很大的煩惱，電力電子裝置可以在發生意外的情況下有效的控制電能質量，達到改善電力系統供電質量的目的。

2.5.1 高壓直流輸電（HVDC）

是利用穩定的直流電具有無感抗，無同步問題等優點而采用的大功率遠距離直流輸電。輸電過程為直流。常用于海底電纜輸電，非同步運行的交流系統之間的連絡等方面。是不增加系統的短路容量便于實現兩大電力系統的非同期聯網運行和不同頻率的電力系統的聯網；利用直流系統的功率調制能提高電力系統的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運行的交流輸電線的輸電能力。它的主要缺點是直流輸電線路難于引出分支線路絕大部分只用于端對端送電。

2.5.2 柔性輸電技術（FACTS）

柔性交流輸電系統又稱為靈活交流輸，能有效提高交流系統的安全穩定性。柔性交流輸電技術的設備可分為串聯補償裝置、并聯補償裝置和綜合控制裝置。其主要內容是在輸電系統的主要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數（如電壓、相位差、電抗等）進行靈活快速的適時控制，以期實現輸送功率合理分配，降低功率損耗和發電成本，大幅度提高系統穩定和可靠性。

3 、發展趨勢

近些年，隨著我國科學技術的迅猛發展，具有我國自主知識產權的非穿通型高壓大電流絕緣柵雙極晶體管（NPT IGBT）芯片系列產品和高壓大電流外延型超快軟恢復二極管（FRED）芯片系列產品項日前在常州通過了多個部門的專家鑒定。與會專家一致認為，產品性能已達到國際同類產品的先進水平，其中1200V NPT IGBT產品的主要性能指標超過國際同類產品的先進水平。為我國電力電子技術的進一步提升，起到了長遠的意義。

總而言之，電力電子技術是一個有著極大發展潛力的朝陽產業，自上世紀以來經歷了五十多年的發展歷程，在其理論研究及現實應用領域已經取得了一定的效果，也具有了一定的生產規模。以“變頻技術”的為核心電力電子技術的廣泛運用為人們帶來了極大的便利，極大限度的拉動了國民經濟的增長。可想而知的是，在不久的將來，電力電子技術將如太陽一樣普照世界。

參考文獻

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