電力電子技術運用及發(fā)展研究
電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行控制和轉換的學科。它包括電力電子器件、變流電路和控制電路三部分,是電力、電子、控制三大電氣工程技術領域之間的交叉學科。隨著科學技術的發(fā)展,電力電子技術由于和現(xiàn)代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等血多領域密切相關,已逐步發(fā)展成為一門多學科相互滲透的綜合性技術學科。隨著電力電子、計算機技術的迅速發(fā)展,交流調速取代直流調速已成為發(fā)展趨勢。變頻調速以其優(yōu)異的調速和啟、制動性能被國內外公認為是最有發(fā)展前途的調速方式。變頻技術是交流調速的心技術,電力電子和計算機技術又是變頻技術的核心,而電力電子器件是電力電子技術的基礎。電力電子技術是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術,廣泛應用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領域,現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術。
一、電力電子技術應用
用電領域中的電力電子技術,電動機的優(yōu)化運行。全世界的用電量中約有60%左右是通過電動機來消耗的。高能量密度的電源應用,電化學電源廣泛應用在作為國民經(jīng)濟的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產(chǎn)業(yè)中;體積小、重量輕、效率高的各種開關電源應用也是十分廣泛;信息領域中的電力電子技術,電力電子技術為信息技術提供先進的電源和運動控制系統(tǒng),日益成為信息產(chǎn)品中不可缺少的一部分;發(fā)電領域中的電力電子技術,發(fā)電機的直流勵磁。常規(guī)發(fā)電機中勵磁的建立已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流磁勵機轉變?yōu)橛芍蓄l交流勵磁機加電力電子整流的方法,并已取得良好的經(jīng)濟效益,可靠性較高。水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉速,采用了電力電子技術后,將水輪發(fā)電機直流勵磁轉變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當水流量減少時,提高勵磁頻率,可以把發(fā)電頻率補償?shù)筋~定,延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期,解決了水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導致的頻率無法調節(jié)、浪費較多水能的問題;環(huán)保型能源發(fā)電,利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等新能源發(fā)電,是解決一次能源危機(煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏)的重要途徑,它們是可再生的綠色能源。
二、電力電子器件發(fā)展趨勢
縱觀幾十年的發(fā)展歷史,半導體器件起到了推動電子技術發(fā)展的作用,晶閘管等電力半導體器件扮演了電力電子發(fā)展中的主要角色。電力電子技術的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝,己成為世界各國工業(yè)自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地,各發(fā)達國家均在這一領域注入極大的人力,物力和財力,使之進入高科技行業(yè),就電力電子技術的理論研究言,目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進,在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發(fā)完善,促進電力電子技術向著高頻化邁進,實現(xiàn)用電設備的高效節(jié)能,為真正實現(xiàn)工控設備的小型化,輕量化,智能化奠定了重要的技術基礎,也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景。
1.全球范圍內石油儲量、煤儲量逐漸在減少,生態(tài)平衡也嚴重受到破壞,環(huán)境污染越來越嚴重,現(xiàn)在世界各國普遍關注新能源的應用..新能源發(fā)電中的電力電子技術應用特點如下:一次能源供給隨機性大,風能、太陽能都隨天氣情況而有很大變化;并網(wǎng)發(fā)電要求高,電網(wǎng)側要求輸入電能波動小,電能質量高等。
2.電力牽引(electrictraction)是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電力機車或動車的牽引電動機將電能轉換為機械能,驅動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通電動車輛組運行。因此,在以后的發(fā)展中,要不斷應用先進的技術來扼殺電力牽引的缺點,達到盡量完美。
3.智能電網(wǎng),就是電網(wǎng)的智能化,它是建立在集成的高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上,通過先進的傳感和測量技術、控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用,實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)技術正蓬勃發(fā)展,太陽能和風能發(fā)電是智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電組成部分。從更高的層面來講,現(xiàn)今的電網(wǎng)變得比以往更大、更安全及更高能效,但其智能化程度仍然偏低,故智能電網(wǎng)是當今的重要發(fā)展趨勢。我國開發(fā)研制電力電子器件的綜合技術能力與國外發(fā)達國家相比,仍有較大的差距,要發(fā)展和創(chuàng)新我國電力電子技術,并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,就必須走有中國特色的產(chǎn)學創(chuàng)新之路,即牢牢堅持和掌握產(chǎn)、學、研相結合的方法走共同發(fā)展之路。
從跟蹤國外先進技術,逐步走上自主創(chuàng)新,從交叉學科的相互滲透中創(chuàng)新,從器件開發(fā)選擇及電路結構變換上創(chuàng)新,這對電力技術創(chuàng)新是尤其實用的。目前世界上許多大公司已開發(fā)出IPM智能化功率模塊,日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產(chǎn)品推出。國產(chǎn)電力半導體器件研發(fā)生產(chǎn)能力還落后于世界電力電子器件的發(fā)展水平,在新世紀國際電力電子崛起之時,中國電力半導體器件的落后狀態(tài)將會影響中國經(jīng)濟的發(fā)展,國產(chǎn)電力半導體器件產(chǎn)業(yè)任重而道遠。從發(fā)展前景看,以電力半導體器件及“變頻技術”為核心的電力電子行業(yè),在國家政策的強持下將會走向更加輝煌的明天。

責任編輯:電力交易小郭
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