电力电子系统集成研究进展与现状

2021-11-28平鉴淼茹琦张智超

中国科技纵横 2021年1期

平鉴淼茹琦张智超

（1.浙江浙能技术研究院有限公司，浙江杭州 310023；2.浙江浙能天工信息科技有限公司，浙江杭州 310023）

0.引言

电力电子系统的集成化发展对我国的经济发展有着非常重要的影响作用，是我国实现自动化生产技术的基础之一[1]。因此，如果让电力电子系统形成一个模块化和标准化的体系，那么就可以在很大程度上提升生产系统的技术水平，推动自动化，智能化生产发展。电力电子集成主要分成两个结构，一个是生产系统的电子系统集成，另一个指的就是集成化发展变得更加系统。

1.电力电子技术的发展现状

1.1 技术的应用现状

电力作为一次能源，需要在使用之前对其进行处理，这样做的目的是让电力可以满足不同设备对电源的需求[2]。电力电子技术已经成为现代工程中的基础建设技术，当今世上有绝大部分电力的输送需要通过各种形式的电力电子设备完成，通过对电力电子设备的研究，提高电子电力设备的性价比并使其可以广泛应用是减少能源消耗的重要途径之一，同时也是推动可持续化发展的一个重要战略目标。电能产生的时候是非常巨大的，电力电子以及相关的数据处理技术就成为一门关系到民生的基础学科，通过研究市场需求和发展现状，我们可以清楚知道电力电子技术拥有非常明媚的发展前景。通过研究市场的反馈，我们知道电力电子技术相关设备的生产效率和使用效率更高。电力电子设备不仅影响其本身的发展情况，还对硬件产品的市场和其他产业的发展产生重要影响，随着电力电子设备的不断创新，其应用的范围也在不断地扩大。

1.2 技术的发展现状

电力电子技术的产生是因为电力电子器件的发展与出现，因此，电力电子器件的发展与相应技术之间是相辅相成的，但电力电子器件的研究与发展对电力电子技术会产生决定性的影响。新器件的出现带来技术革命，同时也让电力电子技术获得非常重要的发展机遇，随着新型功率器件的使用，人们对电力资源的使用进行系统的研究工作，通过不断总结使用经验和相关数据，控制器间完成工作的技术已经日渐成熟。另外，随着电力电子技术在不同领域使用的频率越来越高，很多智能化控制技术与数字化技术也开始逐渐对现代的电力电子系统产生影响，当前社会对电力电子系统的要求不断提高，需要系统具备足够的工作效率与极强的可靠性，在完成工作的同时消耗较低的成本与能源，不能产生较多的污染，这对现代的电力电子研究工作者提出了非常高的挑战。

现在的电力电子技术主要有2个发展方向，一个是内在的技术，最常见的就是电路与控制技术的发展；另一个指的就是外部的技术，指的就是用不同的需求推动电力电子技术的研究与发展。通过对电力电子技术发展情况的研究，我们发现内在的技术起着主要的推动作用，但当前，随着不同领域对电力电子技术的需求产生变化，对其技术本身的发展产生的影响也逐渐提高，这就让我们开始重新思考电力电子技术当前的发展方向，也为技术发展的方式提出了全新的挑战[3]。

2.电力电子系统集成的内容以及发展目标

随着科学技术的发展，人们越来越追求制造领域的自动化与智能化，因此，让电力电子系统集成变得更加标准化，模块化就是我们需解决的重要问题，同时也是电力电子技术进行创新发展的必经之路[4]。大规模集成电路的出现与发展为信息技术领域带来一场全新的变革，不仅能让电力电子技术获得发展，还能让生产过程实现自动化成为可能。通过联想将电力电子系统集成技术进行应用与完善也可以产生类似的效果，将电力电子系统集成化不仅可以保障电力电子产品的智能化与标准化，还可以实现设备生产的自动化，让电力电子系统成为现代工业生产自动化系统中的智能部件。完善电力电子系统集成技术还可以扩大电力电子系统的使用场合，开辟全新的应用领域，进而扩大市场。

3.实现电力电子系统集成的方法研究

3.1 对标准化模块进行科学选择与改进

电力电子系统要想实现模块化的集成就一定要根据实际情况建立更加标准的模块。电力电子的标准化模块和其他技术的模块相比，具有非常优良的优势，标准化系统的制定，可以让模块实现通用能力，提高模块的拓展能力，让借口变成标准化接口，可以提高传输的效率，实现不同系统之间的紧密联系，让相似系统可以实现良好交流，进而形成一个集成化的电力电子系统。在这个标准化的模块当中，用户可以根据自己的实际需求，对电力电子的子系统进行重新设计与组合，这也是电力电子系统集成化的服务内容之一，不仅可以实现用户的实际需求，还可以从根本上提高生产效率。

将电力电子系统集成变得标准化还可以让其应用在不同的工作场合，使其无限的拓展能力应用于所有场合，在满足不同用户的实际需求的同时让结构变得更加合理，让这套系统可以在特殊的环境下良好运行。大多数的电力电子系统都是使用变流电路，这种电路在使用的过程中具有特异性，不能对不同的信号进行识别，只能在规定的场合中使用，因此，没有相关专利对其进行保护，我们可以在这个基础上对电力电子系统进行研究，让其特异性消失，进而优化现代电力电子系统。

在完善电力电子系统的时候我们要使用科学的方法对其进行优化，对线路进行分类和研究，通过数据计算出相应的标准，之后再分析这套系统所在的电压范围，对输出的功率进行科学比较，在研究结束之后进行实际应用，通过分析应用情况了解系统的性能与耗能，通过不断完善使其具有较强的普适性，让它可以适应不同的生产环境与情况。

3.2 对系统进行科学集成

对电力电子实际应用的系统进行集成，就是让人们根据电力电子系统集成的相关理论与设计规律设计更加智能化的电力电子系统。在标准模块的集成结构之下，我们一定要设计开放的分层分级控制系统，开放式的结构可以让控制变得更加标准化，而分级控制的方法可以让电力电子系统集成变得更加方便，做好应用管理器与硬件管理器的标准接口控制，可以让系统的功能变得更加强大。这种方法让若干的标准模块集成发展成为一个小系统，而这些小系统就可以形成一个庞大且全面的应用系统，在科学合理的设计之下，大功率的电力电子系统可以利用软件编程的方式灵活操控各种标准模块，让我们可以在不必重新设计硬件的情况下，对整个电力的系统的功能进行修改，让生产过程变得更加灵活，在提高效率的同时也节约不必要的资源浪费。

3.3 设计可靠的规划发展目标

我们进行电力电子系统集成工作的目标就是对当前的电力电子行业现状进行改变，让相关技术可以适应当前时代发展的需要。利用系统集成，我们可以更加方便快捷地对电力电子系统进行实际操作，缩短复杂电力电子应用系统的设计研究时间，减少设计研究所用的成本，进而提高生产效率。我们发展的方向就是让非专业的人员也可以使用基本模块进行组装，根据需求制作出一套智能化的电力电子应用系统，这种想法无疑是革命性的，让电力电子系统从专业部门变成类似于个人计算机工业一样的工业部门，从根本上推动生产自动化与智能化的变革，让劳动密集与技术密集的生产现状获得彻底改变。