電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀與綠色變換的發(fā)展趨勢(shì)

王嘉宸

摘 要：本文以電力電子技術(shù)為研究視角，首先分析了電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，然后從綠色變換的角度解讀了電力電子技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。希望為我國(guó)電力電子技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展帶去一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；綠色變換；發(fā)展趨勢(shì)

前言

電力電子技術(shù)在社會(huì)發(fā)展、電力事業(yè)發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如今該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)走上成熟化，結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的要求，綠色變換已經(jīng)成為電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

一、電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)將電力作為主要研究對(duì)象，通過(guò)高科技的電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能資源的轉(zhuǎn)換與控制。就目前電力電子技術(shù)發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，大部分高新技術(shù)都與電網(wǎng)的參數(shù)控制、轉(zhuǎn)換密切相關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的高效利用。如今，電力電子技術(shù)對(duì)于大功率的轉(zhuǎn)換與控制能力逐漸增強(qiáng)，這在一定程度上提高了生產(chǎn)力水平。下面針對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀做出扼要概述：

第一，變換技術(shù)。所謂電力電子變換就是通過(guò)相關(guān)器件的作用對(duì)電網(wǎng)中的電能進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而生成生產(chǎn)生活中需要的負(fù)載形式，就目前發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，主要包括四種轉(zhuǎn)換電路的形式：（1）整流電路的轉(zhuǎn)換（AC-DC）：也就是將電網(wǎng)中的交流電能有效的轉(zhuǎn)化為需要的直流電能，現(xiàn)階段二極管轉(zhuǎn)換技術(shù)、晶閘管轉(zhuǎn)換技術(shù)在該轉(zhuǎn)換形式中占據(jù)主導(dǎo)地位，因?yàn)檫@些技術(shù)的成本比較低可靠性比較高，但是現(xiàn)階段生產(chǎn)生活對(duì)于電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，所以PWM已經(jīng)成為全新的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)技術(shù)。（2）斬波電路的轉(zhuǎn)換（DC-DC）：也就是將直流電能通過(guò)特殊的技術(shù)處理轉(zhuǎn)化為另外一種形式的直流電能，如果按照功能的角度來(lái)劃分，主要可以分為升壓、降壓、丘克以及全橋等類型，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看并沒(méi)有得到建設(shè)性的發(fā)展，如今的研究重點(diǎn)依舊處于軟開(kāi)關(guān)之上[1]。（3）逆變電路的轉(zhuǎn)換（DC-AC）：也就是將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的過(guò)程，通常情況下分為CVCF以及VVVF兩種類型，就目前發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，在中功率以及小功率的領(lǐng)域中，PWM為逆變電路的逆變電源，而在大功率領(lǐng)域當(dāng)中，多重化的PWM以及多電平PWM逆變電源的應(yīng)用比較廣泛。（4）交流電路變換（AC-AC）：也就是將某一種交流電能通過(guò)特殊的技術(shù)處理以及電力電子器件的作用有效變化為另外一種交流電能，其中只對(duì)電力幅值進(jìn)行改變的被稱之為交流調(diào)壓電路，而針對(duì)頻率進(jìn)行改變的被稱之為變頻電路。

第二，控制技術(shù)。電力電子控制技術(shù)的主要職責(zé)與價(jià)值就是利用自動(dòng)化控制理論以及現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效控制，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的整體性能，如今集成化控制以及數(shù)字控制已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，通常情況下來(lái)講，控制方式主要包括以下五種。（1）相控：主要的表現(xiàn)為變流器脈沖相位發(fā)生改變；（2）頻控：主要的表現(xiàn)為脈沖頻率發(fā)生改變；（3）斬控：主要的表現(xiàn)為導(dǎo)通比發(fā)生改變；（4）相頻控制：是方式（1）與（2）的結(jié)合；（5）斬頻控制：是方式（3）與（4）的結(jié)合。如今PWM技術(shù)已經(jīng)非常成熟，正逐漸朝著高端、創(chuàng)新、精細(xì)的方向發(fā)展，從電力事業(yè)發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，PWM技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了1KHZ-1000KHZ的斬波電路以及1KHZ-20KHZ的整流電路當(dāng)中，同時(shí)在應(yīng)用的過(guò)程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作，極大程度的推動(dòng)了電力電子控制技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能資源的高效利用。

二、電力電子技術(shù)的綠色變換

在社會(huì)快速發(fā)展，工業(yè)化水平逐步提高的社會(huì)背景下，社會(huì)生產(chǎn)與生活對(duì)于電力資源的需求量逐漸增大，這就使得電力事業(yè)發(fā)展實(shí)踐中同樣面臨著環(huán)境與能源之間的尖銳矛盾，從而高效率的電力能源生產(chǎn)，高品質(zhì)的用電與電力服務(wù)已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢(shì)，基于此電力電子技術(shù)的發(fā)展凸顯出了重要價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義，電力電子技術(shù)的創(chuàng)新突破與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展成為了新世紀(jì)中最重要的兩項(xiàng)技術(shù)。但是，傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)裝置在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的諧波污染，這已經(jīng)成為現(xiàn)階段阻礙電力電子技術(shù)進(jìn)一步健康穩(wěn)定發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，從而也就在客觀上驅(qū)使著相關(guān)部門在發(fā)展電力電子技術(shù)的過(guò)程中必須注意對(duì)諧波污染的有效抑制，這也就是所謂的電力電子技術(shù)綠色轉(zhuǎn)換，從可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展觀、人類命運(yùn)共同體等相關(guān)理論的角度出發(fā)，對(duì)于諧波污染的抑制必須要上升到綠色設(shè)計(jì)這一高度來(lái)重視，所以電力電子綠色化是下一階段發(fā)展實(shí)踐中主要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題[2]。通常情況下來(lái)講，在電網(wǎng)中所存在的交流電壓以及電流都是呈現(xiàn)正弦狀態(tài)的，而電力電子的綠色設(shè)計(jì)與綠色變換的主要價(jià)值與目標(biāo)就是要對(duì)相關(guān)裝置運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行補(bǔ)償或者削弱，也或者是從根本上去抑制諧波污染的出現(xiàn)，所以在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，不僅要針對(duì)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)：電力電子技術(shù)如今的發(fā)展速度非常快，這對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)力水平的提高以及人民群眾生活質(zhì)量的改善發(fā)揮重要作用，然而在電力電子技術(shù)快速發(fā)展的背景下也隱藏著非常嚴(yán)重的諧波污染，所以綠色轉(zhuǎn)換是電力電子技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]魏文新，丁鐘江.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)探析[J].工程技術(shù)研究，2017（02）：247+254.

[2]張輝，康勇，陳堅(jiān).電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀與綠色變換的發(fā)展趨勢(shì)[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（05）：89-93.

（作者單位：北京交通大學(xué)海濱學(xué)院）