现代电力电子技术的发展及其应用

解放军电子工程学院 黄诗江

现代电力电子技术的发展及其应用

解放军电子工程学院 黄诗江

社会经济发展的十分迅速，同时也为我国的电子工程、电子技术带来了巨大的发展契机，目前，电子工程与电子技术已经与人们的生活有着密不可分的联系。现代的电力电子技术首先注重的就是节能，同时，其具有的自动化和智能化水平也很高，在我国的多种领域都有着十分广泛的应用。本文就是对现代电力电子技术的发展及其应用进行深入的分析，希望能够提升人们对于电力电子技术的认知程度，使得我国的电力电子技术不断地稳步前进，并且应用的更加广泛。

电力电子技术；发展；应用

引言

电力电子技术包含的内容众多，其中包括电力电子器件、控制电路等等，该技术处理的主要对象就是电力能源，并且涉足于电力、电子、控制等多项领域，电力电子技术是具有高度综合性的。人们的生活生产都离不开电力能源的支持，我国每一年的电力能源需求都在逐渐的增加，以往与电能相关的技术应用，已经不能够满足现阶段发展的实际需求。电力电子技术是时代进步的产物，能够对此不良状况进行有效的改善。根据科学的调查分析所显示，我国电力电子技术还存在着巨大的发展潜力，所以相应的技术人员需要不断加强对其的研究力度，使得该技术变得更加的成熟，为我国社会的发展和进步贡献力量。

1 电力电子技术的发展

传统的电力电子技术主要是以低频处理为主的，但是现代的电力电子技术与传统的电力电子技术存在着巨大的差异。现代电力电子技术发展的路程可以说走的十分的艰难，经历了众多的时代，但是随着电力电子技术时代的转变，也使的电力电子技术与人们的生活有着更加紧密的联系，逐渐的深入到我国的各个领域中去。电力电子技术最早起源于一九四七年，那一年晶体管被科研人员研制出来，随着时间的推移到了一九五六年，晶闸管的出现标志着电力电子技术迈出了巨大的一步。当以功率为功率MOSFET等功率半导体符合期间诞生之后，也就标志着电力电子技术已经步入现代化阶段[1]。

1.1 整流器时代

在六十年代与七十年代这一时间阶段，被很多人都称为电力电子技术的整流器时代。该时代主要就是对于具有较大功率的硅整流管和晶闸管进行深入的科研工作，同时，希望其能够得到广泛的应用。在一九四八年电子工业发生了巨大的改革，找寻推动改革的主要原因就是晶体管的产生，从此之后在我国的电子通信领域半导体器件得到了十分广泛的应用。在一九五七年，晶闸管被研制出来，它的产生使得半导体器件功率的调节程度进一步加深，可以说这是最早的电力电子器件，属于初代作品。具有较大功率的硅整流管能够将原本的交流电，通过技术手段将其转变为直流电，我国各个区域生产硅整流器工厂的数量急剧的增加，对电力能源有着过多需求的工业生产用电也逐渐有交流发电机提供电能，在此过程中无论是电解还是电流的牵引都是以直流的形式进行的。

1.2 逆变器时代

在二十世纪七十年代到八十年代，这个时期被称之为逆变器时代，在此阶段电力电子技术得到了进一步的发展，已经能够呈现逆变，但是需要引起重视的就是逆变只能够体现在中低频的范围内。而且在此时期变频调速装置的应用十分广泛，一些大型的功率晶体管还有对于大功率进行逆变的晶闸管也渐渐发展成为该时代电子电子器件的主要趋势，这些都是电子电子器件的第二代产品，同时也标志着电力电子技术得到了进一步的发展。

1.3 变频器时代

时间的不断推移，步入到二十世纪八十年代，功率MOSFET和绝缘栅极双极晶体管被相应的科研人员研制出来，电力电子技术也由原来的低频率向着高频率前进。具有高压、高频以及较大电流特点的半导体复合器件，就是在此时期诞生的电力电子器件的第三代产品，同时也代表着电力电子技术迈出了关键性的一步。使得电力电子器件具有的功能更加的完善，而且外形方面也有着很大的转变，由以往的巨型转变为小型，而且器件具有的重量也被大幅度的减小，同时，对于电力能源的应用还能够尽心有效的节约。

1.4 现代电力时代

社会步入了二十一世纪，电力电子技术已经渐渐发展成为一项十分成熟的技术，电力电子技术是能源节约的基础，电力电子技术也是实现自动化的必要保障。电力电子技术的应用已经能够实现高频化，同时生产产品的性能也渐渐融入绿色节能理念。在二十世纪后期的时候，功率MOSFET和GTR的功率半导体器件就已经得到了十分广泛的应用，各种功率器件以及电源单元都能够实现模块化管理方式，不仅使用起来更加的便捷，同时，整机占据的空间也很大程度的减小，系统的稳定性和系统的安全性得到了很大的提升。电力电子技术最优异的特点就是全控化，同时，还具有高度集成化、数字化等特点。不仅能够对电力能源进行有效的节约，同时制作应用材料也得到了有效的缩减，技术应用更加绿色健康，带来了十分良好的经济效益和社会效益。在此阶段相关控制更加的精确，有效的避免了模拟信号失真现象的发生，同时也减少了外界不良信号对其的造成的干扰，使得工作环境得到了很大的改善。

2 对电力电子技术应用的探讨

2.1 电力电子技术在用电领域的应用

电力电子技术在用电领域的应用主要包括以下内容，首先是应用电力电子技术能够对电机的工作状态进一步优化和改良。电动机对于能源的消耗十分的巨大，其能源消耗的总量甚至能够达到总电量的百分之五十以上，电力电子技术中的变频控制技术，能够使得电动机长时间的进行高效运行，能够减少电机工作对于能源的消耗，使得企业能够获得的经济效益进一步提升。其次就是高能量密度电源的应用，应用现代电力电子技术生产的高能量密度电源，空间占据很小，而且电源本身具有的重量更加的轻，电源工作效率确实得到了很大的提升，高能量密度电源本身具有的特性得到我国众多领域的青睐，并且应用到我国的各个领域中去。我国经济一直持有良好的发展趋势，因为电力电子技术的发展提供了良好的时代背景，一些电力能源应用现代电力电子技术后，不仅其工作效率得到了很大的提升，同时电源工作的其它综合性能也得到了很大的改善，中具有代表性的就是稳压稳流电源和高精度结晶电源等[2]。

2.2 电力电子技术在发电领域的广泛应用

电力电子技术在发电领域中的应用具体可以分为以下几方面，第一方面就是利用现代电力电子技术对发电机进行优化和改良，使得发电机由原来的直流激磁转变转变为中频交流激磁与电力电子整流相结合的形式，并且在其实际应用过程中得到了十分可观的成效，使得发电机的运行状态变得更加的稳定和可靠。第二当面就是现代电力电子技术的应用对水轮发电机的变频励磁进行有效的改良。水轮发电机的工作效率与发电机的流转速度有着很大的关联，应用现代电力电子技术，能够将水轮发电机的励磁进行转变。如果水资源的流量突然减少，这是可以适当的提升励磁频率，能够对水轮发电机的发电频率进行补偿，同时，还能对发电机的发展周期进行适当的延长，这样能够有效的减免受到水资源流量变化对水轮发电机工作状态造成的影响，避免存在对于频率不能够有效调节的现象存在，将水能的利用率充分的提升。这对于我国大型的水利发电站而言，有着不可忽视影响作用，能够带来十分巨大的经济效益，从而为我国社会发展输出更多的电力能源。

3 结语

我国现代电力电子技术在不断发展过程中经历了多个时代，到目前为止虽然已经取得了十分优异的成果，但是与西方发达国家相做比较还存在巨大的差距。对是对于我国电力电子技术而言还存在着巨大的发展空间，我国的电力电子技术科研人员，应当不断的加强研究力度，将自己的创新力充分的发挥出来，促进我国电力电子技术的进一步发展。

[1]翟涛．电力电子技术的应用及发展前景探析[J]．黑龙江科技信息,2013(23)．

[2]钱照明,张军明,盛况．电力电子器件及其应用的现状和发展[J]．中国电机工程学报,2014(19)．

黄诗江（1962—），男，电子工程学院副教授，研究方向：电路通信与系统。