電力電子技術在電氣控制中的應用

衛昱含

隨著科技的快速發展，電力電力技術也實現了較快發展，并在電氣控制領域得到了十分廣泛的應用，其不僅能有效提升電氣設備的工作質量和效率，更能進一步提高企業的經濟效益。因此，本文基于電力電子技術的概念和發展歷程，重點探究了其在電氣控制領域的應用情況，以期為相關從業人員提供參考借鑒。

【關鍵詞】電力 電子技術 電氣控制

電力電子技術的高速發展，在給人們的生活工作帶來更大便利的同時，也得到了電氣控制領域的高度關注。作為電氣控制的重要組成部分，電氣自動化控制系統能有效保障電氣設備運行的安全性和穩定性。隨著科技的進步，更多先進的電力電子器件應用其中，對于提高整個電力控制系統的可靠性具有重要意義。

1 電力電子技術的概念以發展歷程

1.1 概念

所謂的電力電子技術，就是指應用于電力領域的技術手段，其主要功能就是對電力系統中的原件配件實施有效的控制，以此來實現提升整個系統工作效率的目標。現階段，電力電子技術主要分為兩大類型，分別是器件研制技術以及變流技術。在電氣控制領域，電力電子技術起著至關重要的作用，其通過結合電子學、電工學以及控制技術三大專業學科，對處于運行狀態的電氣設備實施有效地控制，同時也可實現對系統內部線路的信息監測、數據記錄以及故障警報等功能，并對不同性質的電氣設備實施實時監控。在實際應用過程中，電力電子技術表現出了極大的優勢，其中包括有操作的便捷性以及強大的適應性，不僅能夠進一步簡化操作流程，方便工作人員的操作，提高人員的工作效率，進而提高電力系統的運行效率，更能適用于各種類型的工作環境，從而在根本上保障了電力系統的安全運行。

1.2 發展歷程

電力電子技術這一概念于20世紀60年代產生，一般認為1957年美國所研發的第一個晶閘管為第一個電力電子器件。1974年，美國學者將其描述為由電力學、電子學以及控制學三門學科所組成的全新科學領域。70年代后期相繼出現了以GTO、BJT以及Power-MOSFET為代表的全控型器件，80年代后期又研發了以IGBT為代表的復合型器件。現階段，為了減小電力電子設備的體積，將控制、功率、驅動以及保護電路等器件一體化形成了PIC，雖然目前PIC應用效果較差，但這是電力電子技術的未來重要發展方向。此外，在這一領域，計算機模擬和仿真技術也在持續發展中。

2 電力電子技術在電氣控制中的應用探究

2.1 PWM控制技術的應用

Pulse Width Modulation技術，即PWM控制技術，指的是通過調整對脈沖寬度的設置，以獲取相對應波形的技術手段。這一控制技術的應用理論基礎就是面積等效原理，簡單來說就是，面積相同但形狀不同的窄脈沖作用于擁有慣性的環節之上時能保證所導出的響應波保持一致性。現階段，隨著MOSFET以及IGBT技術的發展，PWM技術已廣泛應用于各類變流電路之中，其中逆變電路在PWM技術應用上效果最佳，目前，除了特大功率的逆變設備之外，基本上所有的逆變電路都應用了PWM技術。

2.2 軟開關控制裝置的應用

隨著科學技術的不斷前進，電力電子設備的發展趨勢也越來越傾向于小型化和便捷化，因此，其對于電力系統的電磁兼容度和運作效率也提出了更高的要求。在以往的電力系統之中，往往應用開關控制來壓縮變壓器、濾波電感以及電容器配件的所占空間，但應用這種方式會造成極大的設備損耗，進而影響電路的正常運作，嚴重時甚至還會出現額外的電磁干擾現象，而通過應用基于電力電子技術的軟開關控制裝置則可有效解決這一問題，其可在一定程度上避免設備損耗以及電磁干擾等情況的出現。當開關頻率大于1Mhz時，基于電力電子技術的軟開關控制裝置能達到最佳的工作狀態，能將系統內的各類簡單電路進行并聯，以形成工作質量和效率更佳的組合電路，進而進一步提升整個電力系統的工作性能。

現階段，軟開關控制技術的主要發展趨勢如下：

（1）這一技術將更為廣泛地應用于IT行業，拓撲數量將不斷增大；

（2）諧振電路在開關頻率大于1Mhz的工作環境中效果十分明顯，因此，其必將得到更多的關注；

（3）將更多地應用各種電路組合方式，如串聯、并聯等，以此來滿足不同工作環境的需求。

2.3 過電流保護裝置的應用

在電力電子電力運行過程中，若出現故障便會引發過電流現象。針對這一現象，傳統的解決方式往往是及時中斷熔斷器、電流繼電器以及直流快速斷路器等設備的手段來最大限度地維護電力電子系統中的重要電路。但目前，隨著電力電子器件的小型化，再加上功率要求的不斷提高，以往的電路保護裝置已難以適應當下的保護需求。因此，驅動控制信號去除自動化技術開始進入人們的實現，具體來說就是通過安裝專門的過電流保護裝置，對過電流進行實時監控并及時對電路進行調整和驅動。例如，橋臂互鎖保護法。當出現信號反復或開關延時過長等問題時，橋式逆變短路就會產生橋臂短路現象，通過應用橋臂互鎖保護法，使其能在故障發生使迅速進行驅動信號的切除處理，應用聯鎖手段，通過連接橋臂上的部件來避免短路現象的出現。

2.4 靜止無功補償裝置的應用

社會經濟的騰飛，使得人們的生活水平也穩步提高，與此同時，人們對于電力的需求量也越來越大，因此對于電網功率也提出了更高的要求。若電網中的運作功率出現較為頻繁的變動或內部遭受部分負荷的強烈沖擊等情況，這在很大程度上會影響到電網運行的安全性與穩定性，同時也會使得電網線路難以實現對低頻振蕩的有效控制。而基于電力電力技術的靜止無功補償裝置則可有效提升電力系統的承載力以及相關性能，同時也能規避電力系統中的功率損耗現象，從而進一步增強電力系統性能的穩定性，以滿足當今社會對于電量的需求。

2.5 有源電力濾波器的應用

基于電力電子技術的有源電力濾波器的應用原理是通過分析和檢測電力系統補償元件的運行狀態，進而從中獲取相對應的等分量譜波電流，其后利用補償裝置生成與譜波電流的相反等分量電流，從而實現譜波電流與生成電流的相互抵消作用。通過應用該種方法，可以在根本上規避電網系統中譜波電流的產生，取而代之的是基波電流。基于電力電子技術的有源電力濾波器具有應答速度快、抗干擾性強等諸多優勢，這一設備主要由補償裝置以及具有指令功能的運算電流電路兩部分構成。通過應用有源電力濾波器，可以及時對電力系統中的補償電流進行檢測和分析，進而實時獲取電網系統中的譜波電流以及無功電流的數量，從而在根本上保障了電力系統運行的安全性和可靠性。

2.6 高壓直流輸電技術的應用

現階段，我國的大部分發電廠所傳輸的基本上都是交流電壓，但在交流電壓的傳輸過程中往往會出現能源的大量損耗情況，同時工作人員也難以有效把控所消耗的能源，并且管控消耗能源所要投入的資金成本也較高。針對該種情況，目前已有眾多發電廠開始改用直流電輸電方式，通過應用基于電力電子技術的高壓直流輸電技術能夠有效完成交流電與直流電的轉換工作。一般情況下，直流輸電方式應用于電壓容量較大且所隔距離較遠的輸電裝置之上，利用高壓直流輸電技術將交流電壓無損耗地轉變為直流電壓，其后在經過直流電逆變過程轉變為直流電，以此來為人們提供更為優質的用電服務。

3 結論

總而言之，隨著電力電子技術的持續進步，其在電氣控制領域所發揮的作用也越發重要。為了更好地應用電力電子技術，發揮其真正的作用，相關科研人員必須基于目前的發展現狀以及應用需求，對這一領域進行深入地研究，找出其存在的不足之處并加以調整和優化，從而進一步提升電力電子技術的應用效果。

參考文獻

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[3]馮智能.電力電子技術在電氣控制中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（06）：226.

作者單位

吉林建筑大學城建學院 吉林省長春市 130114endprint