現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢探析

杜野 錦州市人力資源和社會保障服務(wù)中心

電力電子技術(shù)的發(fā)展進程和硅整流器件有著密切的關(guān)聯(lián)，從整流器時代到逆變器時代，逐步發(fā)展到今天的逆變器時代。電子電力技術(shù)已經(jīng)作用到了社會以及生活等各個領(lǐng)域當(dāng)中，其中還包含了開關(guān)電源、發(fā)電系統(tǒng)等等，電力電子技術(shù)隨處可見。20世紀(jì)90年代初，電力半導(dǎo)體復(fù)合器是電力電子系統(tǒng)雛形初現(xiàn)的主要標(biāo)志，以上將會對民眾的生活以及工作形成較大的影響。本文由電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程以及發(fā)展空間等方面著手，詳細(xì)闡述了電力電子技術(shù)的發(fā)展情況，可以在融合時代發(fā)展需求的基礎(chǔ)上完成電力電技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

一、關(guān)于電力電子技術(shù)的發(fā)展

（一）回顧電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程

電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程可具體劃分為多個不同的時期，其中主要包含整流器階段、逆變器階段以及變頻器階段。

首先，在第一階段當(dāng)中，電力電子技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)為大規(guī)模的工業(yè)用電，它的用電來源主要是交流發(fā)電機，消費形式以直流電為主，比如有色金屬的電解、內(nèi)燃機車的牽引以及軋鋼中的直流電等。其次，逆變器時代在發(fā)展電力電子技術(shù)的過程中迎來了較為嚴(yán)峻的能源匱乏現(xiàn)象，其波及范圍之廣使得整流器的發(fā)展不再適應(yīng)電能企業(yè)的使用需求，在交流電的基礎(chǔ)上延伸出了逆變器時代。逆變器時代以晶閘管、晶體管以及晶閘管器件作為時代發(fā)展的主流，在輸出高壓直流是可以圍繞著動態(tài)功率落實一定的補償。然而這時的使用范圍還僅僅局限于中低頻領(lǐng)域，使用過程中的效率較為偏低。再者，八十年代的變頻器時代實現(xiàn)了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展與應(yīng)用，這不僅電子應(yīng)用領(lǐng)域的顯著創(chuàng)新，另外，可以給今后電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定良好的前提條件。

（二）當(dāng)前電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

電能器件能否在既定的時間段內(nèi)完成轉(zhuǎn)換是電力電子技術(shù)在發(fā)展的過程中需要重點把控的地方，屬于現(xiàn)代技術(shù)的范疇，電力電子技術(shù)的功能主要包含了逆變、整流、變頻等基本方面，除此以外還涉及到斬波和智能開關(guān)等方面的內(nèi)容。借助電網(wǎng)工頻電能的轉(zhuǎn)變能夠有效完成各種目的，以此適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)在電力電子方面的實際需求。具體應(yīng)用方面，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括了三大方面：其一，基于變頻器的幫助下圍繞著微電子以及控制技術(shù)實施有效的匯總，把原先一成不變的交流電更改為可以調(diào)節(jié)的交流電，以此達(dá)到無級調(diào)速的目的，這對電能資源的節(jié)約顯然極為有利。其二，從電力電子技術(shù)本身來看，不論是電源開關(guān)還是供電電源都有著自身的使用功能，主要包含變頻、焊接、充電、照明電源等都為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的完善提供了切實可行的技術(shù)指導(dǎo)。其三，部分發(fā)電系統(tǒng)以及交流輸出技術(shù)等方面能夠?qū)㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)的效用充分展現(xiàn)出來，水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、配電與用電系統(tǒng)的完善等都和電子系統(tǒng)的應(yīng)用之間有著密切聯(lián)系。

二、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢探討

（一）電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

電力電子技術(shù)歸根結(jié)底是圍繞著電流技術(shù)展開分析，電源技術(shù)不但是電力電子技術(shù)的重要組成部分之一，從某種意義上來看，由電源技術(shù)的發(fā)展進程當(dāng)中可以了解到電力電子技術(shù)的發(fā)展前景。由發(fā)展趨勢著手，現(xiàn)代電力電子技術(shù)在發(fā)展的過程中會呈現(xiàn)出下列幾點特征：

首先，現(xiàn)代電力電子技術(shù)向著集成化以及模塊化的方向發(fā)展。從電力電子技術(shù)功率器件以及電源單元等方面能夠凸顯出上述特征，由微小期間的組成能夠確保電子期間向著智能化的方向發(fā)展。這種情況下不但能夠有效管理器件的提及，在規(guī)劃和制作的過程中還會呈現(xiàn)出鮮明的模塊化特點。削減器件電應(yīng)力是電力電子技術(shù)呈現(xiàn)出模塊化特征的根本目的。由安全性的層面出發(fā)，確保電力系統(tǒng)性能的穩(wěn)步提升。

其次，該項技術(shù)向著高頻化的方向發(fā)展，有理論研究和實際佐證著手，從研究結(jié)果中可以了解到，無論是變壓器的電感還是電容體積在供電頻率方面都呈現(xiàn)出一定的反比例趨勢，所以當(dāng)體積不斷削減的情況下，電子技術(shù)定然會向著高頻化的方向發(fā)展。從這個角度來看，全控型電子器件的問世已然標(biāo)志著現(xiàn)代電子與電力技術(shù)率先實現(xiàn)了自身的高頻化轉(zhuǎn)換。

再次，該項技術(shù)向著全控化、數(shù)字化發(fā)展。從某種意義上來看，全控化已經(jīng)打破了電力電子期間在部分功能上的限制，降低了關(guān)斷換流電路可能造成的危險，能夠確保電力系統(tǒng)在運行的過程中處于安全的狀態(tài)。從該項技術(shù)的高頻斬波等方面就可以了解到其數(shù)字化的特點，由弱電領(lǐng)域著手，進一步開拓電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，提前實現(xiàn)了控制技術(shù)的集成化。

最后，現(xiàn)代電力電子技術(shù)向著綠色化的方向發(fā)展。此處的綠色化不僅包含了對環(huán)境污染的監(jiān)管，還需要有效處理電網(wǎng)污染所帶來的一系列問題，也是目前電力電子技術(shù)需要重點關(guān)注的問題之一。針對發(fā)電容量進行管理能夠有效削減發(fā)電過程中給生態(tài)環(huán)境所帶來的負(fù)面影響，電子電力技術(shù)的綠色化特征主要表現(xiàn)在污染過濾器以及電能補償系統(tǒng)之中。

（二）現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用展望

關(guān)于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用展望，可從如下幾方面得以體現(xiàn)：第一，由節(jié)能性的角度著手，針對電機系統(tǒng)的性能實施進一步地完善，一般會借助電機規(guī)劃以及監(jiān)管設(shè)備完善等方式提高電力系統(tǒng)的運用效率；第二，中高壓直流輸電系統(tǒng)地運用也是今后電力電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，這一系統(tǒng)本身就具備了低污染和低能耗的特點；第三，當(dāng)前社會發(fā)展進程中充電站網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建或是電動車輛的普及已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展進程中積極完善與改革的內(nèi)容，以電動汽車為代表的環(huán)保電力問題逐漸成為一個時代課題。至于當(dāng)前城市建設(shè)過程中充電網(wǎng)絡(luò)的配備問題基本尚處于起步階段，無論是實際應(yīng)用領(lǐng)域還是理論構(gòu)建領(lǐng)域都還存在許多值得研究和討論的問題，但無疑其發(fā)展空間是極為廣闊的；第四，關(guān)于電力系統(tǒng)中電能儲備裝置的設(shè)置與超導(dǎo)線的使用也將成為電力電子技術(shù)亟需解決的問題之一，從根本上解決電能儲備問題勢必將對電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。然而面對電能儲備過程中存在的諸多問題，電力系統(tǒng)設(shè)計者需要從控制技術(shù)與存儲技術(shù)的雙重層面來體現(xiàn)儲能裝置的有效性，對于其中可能存在的不合理問題提出切實有效地解決或改進對策。

三、總結(jié)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的核心是通過電子器件的轉(zhuǎn)換，達(dá)到特定的變頻和技術(shù)控制目的，從而達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保目標(biāo)。在實際技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，電力電子技術(shù)的發(fā)展也是對供電技術(shù)的改進。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)代電力電子技術(shù)本身的自動化、智能化特征也越來越明顯。高頻、模塊化和綠色電力電子技術(shù)逐漸成為可能。隨著當(dāng)今半導(dǎo)體器件的成熟，電力電子技術(shù)的發(fā)展也倡導(dǎo)經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展原則，體現(xiàn)了電能質(zhì)量和效率的有機結(jié)合。不難看出，電力電子技術(shù)的發(fā)展源于技術(shù)領(lǐng)域本身的應(yīng)用要求。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和電力用能材料的出現(xiàn)，一些舊的電力電子技術(shù)應(yīng)該被更先進的技術(shù)所取代，以更好地滿足電子應(yīng)用領(lǐng)域的使用需求。目前成熟的開關(guān)電源技術(shù)正逐步向集成化、綠色化、數(shù)字化方向發(fā)展，這也標(biāo)志著現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展邁出了一大步。