現代電力電子技術的應用及其發展相關研究

毛蘊娟

（山西電力職業技術學院 電力工程系，山西 太原 030021）

電力電子技術在社會各領域的生產與發展中發揮著重要作用，尤其是眼下我國社會經濟發展迅速，電力電子技術的作用日益顯現，在生產與建設的很多方面都需要電力電子技術的支持。對此有必要展開深入研究，結合當前社會發展的實際情況深入探討電力電子技術的應用與發展，這樣才能更好地發揮出電力電子技術的應用價值與意義，從而促進社會各領域生產與建設的快速發展。

1 電力電子技術的概述

電力電子技術具有一定的科學性和實用性，無論是對于科技發展還是經濟建設來說，都有著重要的現實意義。近年來，我國電力領域發展迅速，并對電力電子技術展開了深入研究，讓電力運營和生產更加高效化和質量化。電力電子技術是誕生于電子技術基礎上的，指的是一種利用電子器件組成相關電路的技術和學科，該技術涉及到了電力、電子、控制三方面的內容，是現代科技發展的基礎。在當前社會中，存在著各種各樣的電子器件，從不可控功率二極管到半控型的晶閘管，大功率晶體管，再到絕緣柵雙極型晶體管等，給人們的生活與社會的生產帶來了很大的便利，不僅可以保證通訊安全，同時也能促進國防建設，對能源保護和國計民生等都有著重要的現實意義。其發展前景一片大好，逐漸發展成為了電氣工程中不容忽視的重要環節。

2 電力電子技術的發展

2.1 向變頻器時代發展

變頻器主要采用了微電子技術與變頻技術，通過對電機中的電源頻率進行調整和改變，以此來控制交流電動機中的電力設備。最近幾年，集成電路技術的應用在很大程度上促進了電力電子技術的發展。1980年至1989年，絕緣柵雙極晶體管誕生，第三代場控半導體器件隨之問世，在后續的一段時間里，靜電感應晶體管、靜電感應晶閘管、MOS控制晶閘管等器件也隨之誕生，在這種環境下，大規模的集成電路得到了廣泛應用，使全控半導體迅速占領了大部分電力市場，這也讓電力電子技術迎來了發展的高峰。在隨后的幾年里，先后誕生了各種全控型半導體器件，使得復合導電機構的應用變得越加成熟，在這種環境下電力電子技術水平也得到了明顯的提高。上個世紀八十年代末，第四代電力電子器件問世，集成電路逐漸被人們認知，且得到了廣泛的應用。相較于第一、二代的電子器件來說，第四代的電子器件具有良好的耐壓性，且電流容量也增加了很多，同時添加了相應的過壓過流監測裝置。

變頻指的是利用半導體器件改變供電頻率來降低功耗，在調節負載的基礎上提高用電效率，并延長電力設備的使用壽命，不同的場合和環境應該使用不同的變頻電路。如今，變頻電路的應用變得更加廣泛，如變頻空調、變頻冰箱，各式各樣的變頻器逐漸出現在了人們的生活中，足以體現了變頻技術應用的廣泛性，變頻技術不僅提高了科技發展水平，也保證了人們的生活質量，將是電力電子技術未來發展的主要方向。

2.2 向逆變器時代發展

逆變器由控制邏輯和逆變電路兩部分構成，主要的作用是將直流電轉變為交流電。20世紀80年代末，晶閘管在變頻調速裝置技術的應用中發揮著重要作用，隨著科技的不斷發展，電力電子技術也隨之完成了整流與逆變的互逆過程。目前，經常用到的高壓直流800 kV供電網絡便是逆變器的典型應用，但是由于工作頻率的影響，還依然停留在低頻范圍之內，但是隨著電力電子技術的不斷發展與進步，逆變器時代的到來是必然的發展趨勢。

2.3 向整流器時代發展

整流器屬于一種整流裝置，主要作用是將交流電轉化為直流電，經常應用的典型領域有電解、牽引以及直流傳動。在工業生產中，工頻交流發電機可以為其提供巨大的動力，為我國重工業生產與發展提供支持。電鍍、電力牽引和直流電氣傳動這3大領域的生產與發展需要直流電的支持，在這種情況下，越來越多的人們開始重視將交流電能轉換成直流電能的方法。1958年，世界上第一個晶閘管正式問世，由美國通用電氣公司研發，自此整流器時代到來。上個世紀40年代，大功率二極管一度發展成為了應用最為廣泛的電子器件，如今最常見的就是整流二極管、肖特基二極管。此外，晶閘管的出現與發展也讓電力電子技術走向了新的起點，目前比較常見的主要有逆導晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管等。

從交流到直流的電力變換過程即可稱之為“整流”，主要可以分為可控整流和不可控整流兩種形式，前者的主要控制元件為晶閘管。在運行的過程中人們可以通過分析整流電路的電壓電流來判斷功率半導體器件的通斷狀態是單相還是多相，是半波還是橋式，同時明確負載的性質是電阻性負載還是電感性負載。以此不斷的推動整流器時代的到來。

3 電力電子技術的實際應用

3.1 電力電子技術在汽車安全系統中的應用

隨著我國經濟的快速發展，人們對于汽車的需求越來越大，因此很多汽車企業都投入了大量的精力和財力去研發安全系統。汽車安全不僅關系到車內成員的生命安全，同時也關系到車外以及行人的安全，一旦車輛發生碰撞事故就會造成大的損失。隨著電力電子技術的不斷發展，很多汽車企業都開始廣泛的應用這一技術。通過對大量汽車交通事故發生的原因進行分析發現，交通事故發生的主要原因有以下兩方面。一方面是人為因素造成的；另一方面則是自然因素造成的。如果將電力電子技術應用在汽車制造當中，就可以在最大程度上避免和防止交通事故的發生。

例如，現今多數汽車企業都在自己的車上安裝了ABS系統，這一系統主要應用的就是電力電子技術，可以有效防止輪胎出現抱死情況，以此使剎車達到最好的效果，ABS系統也可以防止汽車在進行剎車的過程中出現車輪瞬間靜止的現象，有效提升了車輛行駛的安全性。另外，電力電子技術也能應用在汽車的驅動防滑系統當中，以此確保汽車的安全可靠。通過以上內容可以看出，將電力電子技術應用在汽車制造當中，有著十分重要的意義，因此，相關企業和單位必須要應用電力電子技術，只有這樣才能在最大限度上保障人民生命財產的安全。

3.2 電力電子技術在農業電氣化中的應用

電力電子技術可以為農業電氣化提供充足的電能供應。

首先，隨著電力電子技術的快速發展，不僅可以推動各行業的發展，同時還可以在一定程度上推動電能產量的提升，以往我國農業產區的供電都需要向國家電網購買電力資源，但是隨著電力電子技術的進一步應用，國家電網根據相關數據和信息對不同地區的用電情況采取分層供電方式，以此使有限的電能資源可以實現科學合理的利用，這對推動農業電能資源的發展有著重要的意義。例如，個人家用電可以使用太陽能裝置將光能轉化為電能，這些電能在滿足正常家用電能的同時，還可以將剩余的資源應用在其他電器當中。除此之外，相關部門還可以根據不同地區的實際情況，應用電力電子技術進行風力發電、沼氣發電、水利發電以及生物質能發電等。良好的電力電子技術不僅可以為人們的正常生活帶來足夠的電能，還可以有效地防止在發電過程中造成不必要的資源浪費和污染。

其次，在多種發電模式提供充足電能供應保障的情況下，還可以應用電力電子技術對有限的電力資源進行高效的轉化。就目前電力電子技術發展情況來看，農業電力轉換技術通常情況下可以分為以下3種，分別是整流變換技術、直流變換技術以及逆變變換技術。這3種發電方式有著各自不同的優點和缺點，在實際的應用過程中必須要根據實際情況對發電方式進行科學的選擇，這樣才能在最大程度上激發電力電能作用與應用價值，這對推進農業電氣化的快速發展有著重要作用。例如，在居住較為密集的農村地區就可以應用沼氣能和太陽能進行發電，對于居住較為分散且地域遼闊的地區，可以應用太陽能和風能進行發電，而對于水資源豐富的地區就可以利用水能，但是要將這些電能轉化為標準電能，就必須利用直流變換電力的技術來將其電壓等級進行升級，然后再利用逆變變換技術將其最終轉化為直流電壓。再如，整流變換技術可以將不穩定的電流整合成較為穩定的直流電，隨后通過逆變電子技術將其轉變為更為標準的交流電，這對提高農業供電效率有著重要意義。

最后，利用電力電子技術進行精準施肥。以往農民在對農田進行施肥時，都習慣采用傳統的人工施肥方式將農藥和化學物質播撒在農田中，在施肥的過程中相關人員習慣根據自己的經驗來進行施肥，這樣就無法控制施肥量，導致部分地區施肥增多、部分地區施肥不夠的情況發生，這樣不僅無法起到相應的效果，還會對土壤造成破壞。但是隨著現代化科技的快速發展，人們已經開始應用具有先進采樣技術和導航技術的精準施肥機，這些技術可以根據不同地區的農業生產情況進行針對性的精準施肥，并且在施肥過程中還可以自動調節肥料用量。精準施肥機的使用有很多的優點，不僅可以有效防止農藥的過度使用，還可以合理施肥，有效避免了對環境造成的嚴重破壞。

3.3 電力電子技術在家用電器中的應用

電力電子技術在人們日常使用的家電中也得到了廣泛的應用，如變頻空調、變頻洗衣機、電磁爐和節能燈等。帶有電力電子技術的電器，不僅非常省電，也具有較強的智能功能，這些功能可以給人們帶來不同的使用感受。另外，帶有電力電子技術的電器與傳統家用電器相比，安全性更高并且使用都是較為環保和安全的材料，這些看不到的優化可以在最大程度上提高人們的生活質量。電力電子技術還可以應用在電器的制造和生產過程中，它的應用可以使一些重要的電器元件進行批量的生產，既降低了生產成本，還提高了企業的生產效率。

3.4 電力電子技術在配電系統中的應用

電力電子技術在各行業中的應用時間較短，所以目前還處于最初的發展階段。隨著現代化科技的快速發展，電力電子技術已經在配電系統中得到廣泛的應用，并且其地位不斷升高。電力電子技術應用在配電系統的監控和管理當中，可以有效避免工作人員在工作中出現錯誤和問題，以此確保配電系統長期保持穩定的運行。另外，在對配電系統進行監控的過程中，相關部門和領導還可以對工作人員的工作情況進行全面的管理和監督，一旦工作人員出現錯誤操作，就可以及時對其進行糾正，避免對配電系統造成不必要的影響。通過以上內容可以看出，將電力電子技術應用在配電系統中有著十分重要的意義，因此，電力部門和相關單位必須要給予高度重視，并積極借助電力電子技術來為廣大用戶提供更加人性化和便捷的服務。

3.5 電力電子技術在發電廠中的應用

電力電子技術可以幫助發電廠構建一個完整的管理體系，將其應用在發電廠中可以對全廠的情況進行有效的監督和管理，使發電廠可以保持長期穩定的運行，進而為人們提供更加優質的供電服務。以此確保全廠的所有工作都可以得到高效穩定的運行，這對提高電力生產效率有著積極的作用。在應用電力電子技術后，相關工作人員可以在不進入現場的情況下，對廠內可能發生和原有的安全隱患進行有效的挖掘，根據具體情況采取針對性的措施給予解決。如發電廠中高壓直流輸電技術就應用了電力電子技術。高壓直流輸電可以將交流電轉化為直流電，然后再將直流電輸送到各個受電終端，供給用電用戶使用。高壓直流輸電有著很多的優點，不僅傳輸功率大，同時造價成本也非常低，這也是電力部門應用它的主要原因。

4 結束語

綜上所述，電力電子技術在我國的發展過程中起著至關重要的作用，因此相關部門要重視電力電子技術的發展和開發，并鼓勵各大企業積極應用這一技術，這樣不僅對環境起到有效的保護，還可以推進現代化科技的快速發展。