浅析电力电子技术的发展及应用

靳雅微

摘要：在我国经济飞速发展的过程中，电力电子技术起着十分重要的作用，涉及到工业、交通运输工具、信息电子等多个领域的应用，因此，电力电子行业的发展空间是巨大的，政府应该使用多种手段，促进电力电子行业的快速发展。另外，随着社会的不断发展，人们对电力电子技术的要求会越来越高，所以还应该对电力电子技术不断地进行完善和创新。本文对电力电子技术的发展及应用进行了探讨。

关键词：电力电子技术；发展；应用

前言

在当前经济显著发展的形势下，电力电子技术有着巨大的发展潜力。通过科学应用电力电子技术，可有效提升我国的科学水平及经济建设的整体发展水平，并且在不断的发展进程中，还会促进生产效率的提高以及电力能源的节约，进而为现代化发展提供最大化的动力支持。

1电力电子技术的重要作用

1.1提高和改善电能质量

在现代文明社会中电力是主要的动力源。由电厂发出送上电网的交流电（称为市电）一般电压和频率稳定波形为正弦，但用户使用的设备常使电网无功损耗增加；加上一些自然和人为因素，常招致电压跌落闪变、瞬时停电等，大量非线性故障负载的使用，使电网中出现各次有害的谐波波形，使电网发生严重畸变，已成为电网的一种公害，而采用由电力电子器件构成的各种控制器和补偿器则可有效地提高和改善电能质量。近年致力研究的柔性交流输电系统就是为了实现这一目标。至于建造经济性和技术性均优越的直流输电，将交流变为直流远距离输送再变换为交流市电，更是离不开电力电子技术。

1.2优化电能使用

优化电能的处理装置，力求电能的使用目标达到合理、高效、节约，实现电能最佳化发展。例如，在节电节能方面，针对电力牵引、风机水泵、轧机冶炼、工业窑炉、轻工造纸、感应加热、化工电焊等方面的调查，一般情况下节能效果可以达到10%～40%，国家已将许多节能节电的项目推广试用。例如作为与物质生产息息相关、以功率处理为对象的电力电子技术正成为缓解人类所面临的能源危机、资源危机和环境危机威胁的重要技术手段之一。

1.3改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业

特别是电力电子变频技术及高频化技术的进一步发展，使机电设备将传统的工频技术突破，转向高频化发展。使机电设备体积减小了几倍甚至几十倍，趋向高速化响应速度，并实现无噪音方向发展，从而实现最佳工作效率，提高了全新的用途及功能。

2电力电子技术的发展

随着上世纪五十年代末，世界上第一支晶闸管的问世以来，电力电气技术就开始在世界的现代电气传输技术上大放异彩。由于晶闸管的问世，使得可控流硅整装置的开发提上了日程。随着可控流硅整装置的成功开发，电能的变换和控制从传统的旋转变流机组和静止离子变流器进入了由电力电子器件控制的变流时代。所以总的来看电力电子技术的发展经过了晶闸管整流时代、电力电子的逆变时代、现代电力电子变频器时代这三个重要的阶段。

（1）晶闸管整流时代。上世纪五十年代末以前，经济发展所需要使用的大功率用电主要是由工频交流发电机来提供的。但是，由于当时技术的不发达，所产生的交流电在使用的过程中总有大约20%的电能以直流的形式来进行使用的。这20%的直流电使用的领域主要包括：电解、牵引、直流传动等领域。但是，随着晶闸管的成功研制，以及可控流硅整装置的成功开发，使得由工频发电机产生的交流电能够被直接转化为直流电。可控流硅整装置的大规模使用极大的促进了一些以使用直流电为基础的产业快速发展。

（2）电力电子技术的逆变时代。随着自关断器件在上世纪70年代末的成功研制以及大范围的应用，电力电子技术成功的从晶闸管整流时代进入到了电力电子技术的逆变时代。由于上世纪70年代以后爆发世界范圍内的能源危机，为了解决能源危机带来的一些经济发展问题，交流电机变频调速因节能效果显著而被迅速的关注并得到了迅猛的发展。将直流电变成0～100Hz的交流电是整个变频调速技术的关键技术所在。在大功率逆变过程中所使用的晶闸管以及巨型功率晶体管（GTR）和门极可关断晶闸管（GT0）快速的成为当时电力电子技术市场上的器件主要角色。虽然能够实现直流电和交流电的相互转换，但是这种转换依旧只是存在于低频的工作范围之内，即所用的工作频率较低。

（3）现代电力电子变频器时代。随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，为新的电力电子技术使用时代打下了坚实的基础。现代电力电子变频器主要是集成电路的精加工技术和高压大电流技术的有机结合。以高频、高电压和大电流于一身的功率半导体复合器件以及以低频技术处理问题为主的传统电力电子学正在向着以高频技术处理问题为主的现代电力电子学技术转变。在这个时期内，由于大规模集成电路的设计思想被应用到各种新型器件的设计之中去，所以各种器件正在向着复合化、模块化的方向发展。在电子器件结构紧缩、体积变小的同时还能够使其综合各种不同部件的优点。交流电机变频调速能够使用较高的频率离不开这些新型器件的发展使用，并且在不断的发展使用过程中，交流电机的变频调速的性能已经变得越发的成熟可靠。

3电力电子技术的应用

3.1电力电子技术在工业中的应用

电力电子技术在工业中的应用主要表现在直流电动机的设计方面。目前，在变频技术不断发展的形势下，交流电机也会具备良好的调试功能，因此，在工业中不管是轧钢机还是数控机床都会选择直流调速技术。变频调速技术节能功效十分明显，许多工业部门把鼓风机也安装了变频设备，而且使用启动设备的许多电机，运用电力电子设备的功能合理地避免了在启动的一刹那来自电流的强烈冲击。另外，电力电子技术在人们日常使用的电器中也被大量地运用，比如用于照明的节能灯管，具有体积小、效率高的特点，而且还能够合理地节约电能。与此同时，日常使用的电器中电源部分也离不开电力电子技术，因此，电力电子技术和人们的生活密不可分。

3.2电力电子技术在交通运输工具中的应用

据调查得知，我国电气机车类型中直流机车所使用的是整流设备，交流机车所使用的也是变频设备，直流斩波器也被大力地推荐到铁道车辆的应用中，电力电子技术是我国在以后实现磁悬浮列车的重要部分。电动汽车的电机主要是运用电力电子设备把电力进行转换和控制，而蓄电池作为电动汽车的主要构造部分也设计到电力电子技术的应用。任何一辆高级汽车中都必须要具备各种用于控制的电机，也需要依靠变频器技术和斩波器驱动技术进行合理的控制。飞机和轮船也需要具备各种相关要求的电源，所以，不管是用于航空还是航海，电力电子技术都是不可缺少的一部分。

3.3电力电子技术在信息电子中的应用

各种各样的电子设备通常都需要根据电压等级的划分来提供直流电源。在人们日常使用的通信设备中，远程控制交换机所使用的直流电源在以往都是选择晶闸管整流电源。但是，随着电力电子技术的不断发展，现在已经全部更换为全控型器件的高频开关电源。在各种各样的电子设备中，在以往都是选择线性稳压电源提供用电，而现在高频开关一些优越的性能逐步代替了线性电源，如运用稳定且效率较高等。

结束语

总之，电力电子技术已经有了很大的发展，并且给我们的生活、工作都带来了不小的方便。相信随着技术的进一步发展，电力电子技术比较有着更大的发展，并为各行各业的繁荣做出贡献。

参考文献

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[4]华爱琴.对现代电力电子技术应用的几点探讨[J].数字通信世界.2017（07）

（作者单位：大连爱丽思生活用品有限公司）