電力電子技術的發展及應用探究

張國柱

【摘 要】本文筆者首先簡單介紹了電力電子技術的發展歷程，進而分析了電力電子技術在各領域的具體應用，在一定程度上體現了該技術在我國國民經濟中所具有的重要作用。

【關鍵詞】電力電子技術；發展；應用

0前言

電力電子技術指的是通過運用電力電子器件進行控制和轉換電能的一種技術，也被稱作為是功率電子技術，它是在電力領域應用的一門新型的技術。而現代化的電力電子技術則是知識密集型的一種技術，它的理論基礎是高新技術知識。事實上，它是電子學在大電流、高電壓等電工或強電領域的分支，另外也是電工學在電子或電流弱點領域的分支。微電子技術與電力電子技術的結合已經是現階段技術的發展主流。在電能的傳輸、獲取、利用、變換等各環節都會應用到電力電子技術，它在很大程度上提高了節能效益、用電效率和供電質量。在電氣自動化領域中電力電子技術所發揮的作用越來越重要，它為電能的產生、輸出、利用提供了很好的平臺，從而從根本上使電能的利用效率得以提升[1]。

1電力電子技術的發展歷程

第一只晶閘管是上世紀50年代問世的，自此以后，電力電子技術開始應用于現代電氣傳動領域中。在晶閘管的基礎上又開發了包括可控硅整流裝置在內的一系列設備，從而使電能的控制和轉換進入了變流器時代。隨著電力電子技術的工藝制造水平的逐漸完善和提高，電力電子器件相關的功能和應用也得到迅速的發展，前后共經歷晶閘管整流時代、逆變時代、變頻器時代。在80年代末90年代初，正式步入了現代電力電子時代。

1.1電力電子技術的晶閘管整流時代

大功率工業用電的來源主要是工頻（50Hz）交流發電機，大約有五分之一的電能在實際的應用過程中以直流的形式消耗了，諸如造紙和軋鋼等的直流傳動、城市無軌電車以及電氣和地鐵機車等的牽引、化工原料和有色金屬等的直流電解這些領域。工頻交流電對直流電的高效率轉變是通過大功率硅整流器實現的。在上世紀六、七十年代晶閘管和大功率硅整流管的應用和開發取得了高速的發展。曾經有一段時間全國各地都進入了創辦硅整流器廠的高潮，目前一些生產硅整流器半導體的廠家就是在那個時期成立的。人們也稱這個時期為晶閘管整流時期。

1.2電力電子技術的逆變時代

電力電子技術的逆變時代是在上個世紀七十年代之后產生的，自關斷器件就是在這個時代被制造出來的。當時整個世界范圍都爆發了能源危機，而交流電機的變頻調速技術能夠在很大程度上節約能源，因為這樣的原因它得到了快速的發展。變頻調速這項技術能夠把直流電通過逆變成為范圍是0-100Hz的交流電。進行大功率逆變所需要的門極可關斷晶閘管、巨型功率晶體管以及晶閘管等器件是當時電力電子配套器件中非常重要的組成部分。盡管這個時期的電力電子技術在一定程度上可以進行逆變和整流，但是受到中低頻范圍的限制，其工作的頻率比較低[2]。

1.3現代電力電子變頻器時代

集成電路技術在上個世紀80年代之后得到了非常廣泛的應用，為后續電力電子技術能夠迅猛發展奠定了堅實的基礎。將集成電路技術的高壓電流技術和精細加工技術進行有機的結合，然后再投入使用。傳統電力電子學和半導體復合器件正在向現代電力電子學轉變。這代表著傳統的電力電子技術正式步入了現代電力電子變頻器時代。因為大規模集成電路技術的出現使得各種新型器件的發展方向轉變為模塊化、復合化，生產出具有體積小、結構緊湊的電力電子器件，而且還將各種器件的優點綜合到一起。這些器件的出現完善了變頻調速的性能，同時也為實現用電設備的節能、機電智能化和一體化、小型輕量化的進一步發展奠定了堅實的基礎。

2電力電子技術的具體應用

現階段，電力電子技術得到了越來越廣泛的應用。好多先進的國家正在由工業經濟模式逐漸轉變成為信息經濟模式。而電力電子技術是進行傳統產業改造、發展高新技術的重要基礎，它在傳統產業和信息產業之間建立其了紐帶和橋梁。隨著近年來一些新型器件性能的逐漸提高和完善，許多高性能的變流裝置得到了廣泛的應用。這不僅促使電力電子技術的進一步發展，而且對自動控制技術、集成電路技術、半導體技術、電路拓撲技術以及信息傳遞技術等的進步也有重要的影響。由此可見，電力電子技術的應用前景非常廣闊，在我國國民經濟的發展中占有越來越重要的地位。

2.1在再生能源發電領域的應用

現階段，電力能源主要是來源于污染嚴重、資源有限的化石燃料。但是，一些可再生能源諸如水能、風能、太陽能、地熱能、生物質能、海洋能以及燃料電池等步入了快速發展階段。這些可再生的綠色能源具有不受地域資源限制、無污染、永不枯竭等優勢，因此在很多領域都得到非常廣泛的應用。據預測，到2060年的時候世界上一半以上的電力能源消耗都將來源于可再生資源。

風能是可再生資源里比較重要的部分，而風能資源在全球范圍內都比較豐富。據不完全統計，風能的潛能是全球用電量的五倍以上。此外，風能發電還不會產生污染，還能使全球二氧化碳的排放量得以降低，而且風能發電還具有投資靈活、周期短、占地少的優勢，它能產生很好的社會效益和經濟效益。在可再生資源中太陽能和水能也占有非常重要的位置。我國目前水電所蘊藏的能量大約是6.67億千瓦，其中有3.78億千瓦能夠開發，具有很大的開發潛力。太陽能光伏發電是能源領域非常新鮮的力量，而且其資源也非常豐富。無論是太陽能發電還是水能發電都需要運用現代電力電子技術[3]。

2.2在電力節能領域的應用

現階段，電力與現代工業能源具有越來越密切的關系，電力因為具有利用率高、使用范圍廣、穩定、清潔等優勢，因此廣泛的應用于現代工業領域的方方面面，電能已經成為現代工業領域的能量的源泉。據調查顯示，我國工業用電量的增長速度是每年15.9%。但是很多的發展中國家的工業用電還不是很合理，用電效率比較低，造成了對資源的浪費。隨著世界上化石能源越來越枯竭，降低電能消耗具有非常重要的意義，而要想降低電源消耗、提高電源效率就必須運用現代化的電力電子技術，從而達到節約原材料、優化性能的目的。

2.3在改造傳統產業領域的應用

電力電子技術是計算機與機電設備的重要媒介，也是連接弱電控制強電的紐帶，它為微電子技術應用于新興產業和傳統產業領域提供了條件。在傳統工業領域中應用電力電子技術，電能通過控制系統可以轉化成勞動力，從而把工人們從環境惡劣、勞動強度大的工作環境中解放出來，進入現代化智能的工作環境中工作，這在很大程度上使勞動生產力得到提高，從而使很多環境問題得到解決[4]。

3結語

綜上所述，電力電子技術是一各發展前景非常廣闊的產業，它是一門綜合信息、智力、知識的密集型技術，具有實用性高、應用范圍廣、高效節能的優勢，幾乎會涉及到用電方面的所有領域。通過對電力電子技術進行科學的應用，能夠在一定程度上有效的提升我國經濟建設和科學技術的發展水平，而且還會對節約電力能源和提高生產效率起到積極的促進作用。因此，電力電子技術必然會成為我國國民經濟發展中非常重要的產業。

參考文獻：

[1]熬揚浩.電力電子技術的發展及應用探究[J].電子測試，2016，06：127.

[2]張娜.電力電子技術的發展及應用探究[J].電子技術與軟件工程，2015，03：247.

[3]劉增金.電力電子技術的發展及應用探究[J].電子世界，2011，09：19—25.

[4]張秀菊，張劍樞.電力電子技術的發展及應用探究[J].山東工業技術，2015，21：179.