电力电子技术的发展及应用探究

张国柱

【摘 要】本文笔者首先简单介绍了电力电子技术的发展历程，进而分析了电力电子技术在各领域的具体应用，在一定程度上体现了该技术在我国国民经济中所具有的重要作用。

【关键词】电力电子技术；发展；应用

0前言

电力电子技术指的是通过运用电力电子器件进行控制和转换电能的一种技术，也被称作为是功率电子技术，它是在电力领域应用的一门新型的技术。而现代化的电力电子技术则是知识密集型的一种技术，它的理论基础是高新技术知识。事实上，它是电子学在大电流、高电压等电工或强电领域的分支，另外也是电工学在电子或电流弱点领域的分支。微电子技术与电力电子技术的结合已经是现阶段技术的发展主流。在电能的传输、获取、利用、变换等各环节都会应用到电力电子技术，它在很大程度上提高了节能效益、用电效率和供电质量。在电气自动化领域中电力电子技术所发挥的作用越来越重要，它为电能的产生、输出、利用提供了很好的平台，从而从根本上使电能的利用效率得以提升[1]。

1电力电子技术的发展历程

第一只晶闸管是上世纪50年代问世的，自此以后，电力电子技术开始应用于现代电气传动领域中。在晶闸管的基础上又开发了包括可控硅整流装置在内的一系列设备，从而使电能的控制和转换进入了变流器时代。随着电力电子技术的工艺制造水平的逐渐完善和提高，电力电子器件相关的功能和应用也得到迅速的发展，前后共经历晶闸管整流时代、逆变时代、变频器时代。在80年代末90年代初，正式步入了现代电力电子时代。

1.1电力电子技术的晶闸管整流时代

大功率工业用电的来源主要是工频（50Hz）交流发电机，大约有五分之一的电能在实际的应用过程中以直流的形式消耗了，诸如造纸和轧钢等的直流传动、城市无轨电车以及电气和地铁机车等的牵引、化工原料和有色金属等的直流电解这些领域。工频交流电对直流电的高效率转变是通过大功率硅整流器实现的。在上世纪六、七十年代晶闸管和大功率硅整流管的应用和开发取得了高速的发展。曾经有一段时间全国各地都进入了创办硅整流器厂的高潮，目前一些生产硅整流器半导体的厂家就是在那个时期成立的。人们也称这个时期为晶闸管整流时期。

1.2电力电子技术的逆变时代

电力电子技术的逆变时代是在上个世纪七十年代之后产生的，自关断器件就是在这个时代被制造出来的。当时整个世界范围都爆发了能源危机，而交流电机的变频调速技术能够在很大程度上节约能源，因为这样的原因它得到了快速的发展。变频调速这项技术能够把直流电通过逆变成为范围是0-100Hz的交流电。进行大功率逆变所需要的门极可关断晶闸管、巨型功率晶体管以及晶闸管等器件是当时电力电子配套器件中非常重要的组成部分。尽管这个时期的电力电子技术在一定程度上可以进行逆变和整流，但是受到中低频范围的限制，其工作的频率比较低[2]。

1.3现代电力电子变频器时代

集成电路技术在上个世纪80年代之后得到了非常广泛的应用，为后续电力电子技术能够迅猛发展奠定了坚实的基础。将集成电路技术的高压電流技术和精细加工技术进行有机的结合，然后再投入使用。传统电力电子学和半导体复合器件正在向现代电力电子学转变。这代表着传统的电力电子技术正式步入了现代电力电子变频器时代。因为大规模集成电路技术的出现使得各种新型器件的发展方向转变为模块化、复合化，生产出具有体积小、结构紧凑的电力电子器件，而且还将各种器件的优点综合到一起。这些器件的出现完善了变频调速的性能，同时也为实现用电设备的节能、机电智能化和一体化、小型轻量化的进一步发展奠定了坚实的基础。

2电力电子技术的具体应用

现阶段，电力电子技术得到了越来越广泛的应用。好多先进的国家正在由工业经济模式逐渐转变成为信息经济模式。而电力电子技术是进行传统产业改造、发展高新技术的重要基础，它在传统产业和信息产业之间建立其了纽带和桥梁。随着近年来一些新型器件性能的逐渐提高和完善，许多高性能的变流装置得到了广泛的应用。这不仅促使电力电子技术的进一步发展，而且对自动控制技术、集成电路技术、半导体技术、电路拓扑技术以及信息传递技术等的进步也有重要的影响。由此可见，电力电子技术的应用前景非常广阔，在我国国民经济的发展中占有越来越重要的地位。

2.1在再生能源发电领域的应用

现阶段，电力能源主要是来源于污染严重、资源有限的化石燃料。但是，一些可再生能源诸如水能、风能、太阳能、地热能、生物质能、海洋能以及燃料电池等步入了快速发展阶段。这些可再生的绿色能源具有不受地域资源限制、无污染、永不枯竭等优势，因此在很多领域都得到非常广泛的应用。据预测，到2060年的时候世界上一半以上的电力能源消耗都将来源于可再生资源。

风能是可再生资源里比较重要的部分，而风能资源在全球范围内都比较丰富。据不完全统计，风能的潜能是全球用电量的五倍以上。此外，风能发电还不会产生污染，还能使全球二氧化碳的排放量得以降低，而且风能发电还具有投资灵活、周期短、占地少的优势，它能产生很好的社会效益和经济效益。在可再生资源中太阳能和水能也占有非常重要的位置。我国目前水电所蕴藏的能量大约是6.67亿千瓦，其中有3.78亿千瓦能够开发，具有很大的开发潜力。太阳能光伏发电是能源领域非常新鲜的力量，而且其资源也非常丰富。无论是太阳能发电还是水能发电都需要运用现代电力电子技术[3]。

2.2在电力节能领域的应用

现阶段，电力与现代工业能源具有越来越密切的关系，电力因为具有利用率高、使用范围广、稳定、清洁等优势，因此广泛的应用于现代工业领域的方方面面，电能已经成为现代工业领域的能量的源泉。据调查显示，我国工业用电量的增长速度是每年15.9%。但是很多的发展中国家的工业用电还不是很合理，用电效率比较低，造成了对资源的浪费。随着世界上化石能源越来越枯竭，降低电能消耗具有非常重要的意义，而要想降低电源消耗、提高电源效率就必须运用现代化的电力电子技术，从而达到节约原材料、优化性能的目的。

2.3在改造传统产业领域的应用

电力电子技术是计算机与机电设备的重要媒介，也是连接弱电控制强电的纽带，它为微电子技术应用于新兴产业和传统产业领域提供了条件。在传统工业领域中应用电力电子技术，电能通过控制系统可以转化成劳动力，从而把工人们从环境恶劣、劳动强度大的工作环境中解放出来，进入现代化智能的工作环境中工作，这在很大程度上使劳动生产力得到提高，从而使很多环境问题得到解决[4]。

3结语

综上所述，电力电子技术是一各发展前景非常广阔的产业，它是一门综合信息、智力、知识的密集型技术，具有实用性高、应用范围广、高效节能的优势，几乎会涉及到用电方面的所有领域。通过对电力电子技术进行科学的应用，能够在一定程度上有效的提升我国经济建设和科学技术的发展水平，而且还会对节约电力能源和提高生产效率起到积极的促进作用。因此，电力电子技术必然会成为我国国民经济发展中非常重要的产业。

参考文献：

[1]熬扬浩.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子测试，2016，06：127.

[2]张娜.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子技术与软件工程，2015，03：247.

[3]刘增金.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子世界，2011，09：19—25.

[4]张秀菊，张剑枢.电力电子技术的发展及应用探究[J].山东工业技术，2015，21：179.