現代電力電子技術的發展及其應用

解放軍電子工程學院 黃詩江

現代電力電子技術的發展及其應用

解放軍電子工程學院 黃詩江

社會經濟發展的十分迅速，同時也為我國的電子工程、電子技術帶來了巨大的發展契機，目前，電子工程與電子技術已經與人們的生活有著密不可分的聯系。現代的電力電子技術首先注重的就是節能，同時，其具有的自動化和智能化水平也很高，在我國的多種領域都有著十分廣泛的應用。本文就是對現代電力電子技術的發展及其應用進行深入的分析，希望能夠提升人們對于電力電子技術的認知程度，使得我國的電力電子技術不斷地穩步前進，并且應用的更加廣泛。

電力電子技術；發展；應用

引言

電力電子技術包含的內容眾多，其中包括電力電子器件、控制電路等等，該技術處理的主要對象就是電力能源，并且涉足于電力、電子、控制等多項領域，電力電子技術是具有高度綜合性的。人們的生活生產都離不開電力能源的支持，我國每一年的電力能源需求都在逐漸的增加，以往與電能相關的技術應用，已經不能夠滿足現階段發展的實際需求。電力電子技術是時代進步的產物，能夠對此不良狀況進行有效的改善。根據科學的調查分析所顯示，我國電力電子技術還存在著巨大的發展潛力，所以相應的技術人員需要不斷加強對其的研究力度，使得該技術變得更加的成熟，為我國社會的發展和進步貢獻力量。

1 電力電子技術的發展

傳統的電力電子技術主要是以低頻處理為主的，但是現代的電力電子技術與傳統的電力電子技術存在著巨大的差異。現代電力電子技術發展的路程可以說走的十分的艱難，經歷了眾多的時代，但是隨著電力電子技術時代的轉變，也使的電力電子技術與人們的生活有著更加緊密的聯系，逐漸的深入到我國的各個領域中去。電力電子技術最早起源于一九四七年，那一年晶體管被科研人員研制出來，隨著時間的推移到了一九五六年，晶閘管的出現標志著電力電子技術邁出了巨大的一步。當以功率為功率MOSFET等功率半導體符合期間誕生之后，也就標志著電力電子技術已經步入現代化階段[1]。

1.1 整流器時代

在六十年代與七十年代這一時間階段，被很多人都稱為電力電子技術的整流器時代。該時代主要就是對于具有較大功率的硅整流管和晶閘管進行深入的科研工作，同時，希望其能夠得到廣泛的應用。在一九四八年電子工業發生了巨大的改革，找尋推動改革的主要原因就是晶體管的產生，從此之后在我國的電子通信領域半導體器件得到了十分廣泛的應用。在一九五七年，晶閘管被研制出來，它的產生使得半導體器件功率的調節程度進一步加深，可以說這是最早的電力電子器件，屬于初代作品。具有較大功率的硅整流管能夠將原本的交流電，通過技術手段將其轉變為直流電，我國各個區域生產硅整流器工廠的數量急劇的增加，對電力能源有著過多需求的工業生產用電也逐漸有交流發電機提供電能，在此過程中無論是電解還是電流的牽引都是以直流的形式進行的。

1.2 逆變器時代

在二十世紀七十年代到八十年代，這個時期被稱之為逆變器時代，在此階段電力電子技術得到了進一步的發展，已經能夠呈現逆變，但是需要引起重視的就是逆變只能夠體現在中低頻的范圍內。而且在此時期變頻調速裝置的應用十分廣泛，一些大型的功率晶體管還有對于大功率進行逆變的晶閘管也漸漸發展成為該時代電子電子器件的主要趨勢，這些都是電子電子器件的第二代產品，同時也標志著電力電子技術得到了進一步的發展。

1.3 變頻器時代

時間的不斷推移，步入到二十世紀八十年代，功率MOSFET和絕緣柵極雙極晶體管被相應的科研人員研制出來，電力電子技術也由原來的低頻率向著高頻率前進。具有高壓、高頻以及較大電流特點的半導體復合器件，就是在此時期誕生的電力電子器件的第三代產品，同時也代表著電力電子技術邁出了關鍵性的一步。使得電力電子器件具有的功能更加的完善，而且外形方面也有著很大的轉變，由以往的巨型轉變為小型，而且器件具有的重量也被大幅度的減小，同時，對于電力能源的應用還能夠盡心有效的節約。

1.4 現代電力時代

社會步入了二十一世紀，電力電子技術已經漸漸發展成為一項十分成熟的技術，電力電子技術是能源節約的基礎，電力電子技術也是實現自動化的必要保障。電力電子技術的應用已經能夠實現高頻化，同時生產產品的性能也漸漸融入綠色節能理念。在二十世紀后期的時候，功率MOSFET和GTR的功率半導體器件就已經得到了十分廣泛的應用，各種功率器件以及電源單元都能夠實現模塊化管理方式，不僅使用起來更加的便捷，同時，整機占據的空間也很大程度的減小，系統的穩定性和系統的安全性得到了很大的提升。電力電子技術最優異的特點就是全控化，同時，還具有高度集成化、數字化等特點。不僅能夠對電力能源進行有效的節約，同時制作應用材料也得到了有效的縮減，技術應用更加綠色健康，帶來了十分良好的經濟效益和社會效益。在此階段相關控制更加的精確，有效的避免了模擬信號失真現象的發生，同時也減少了外界不良信號對其的造成的干擾，使得工作環境得到了很大的改善。

2 對電力電子技術應用的探討

2.1 電力電子技術在用電領域的應用

電力電子技術在用電領域的應用主要包括以下內容，首先是應用電力電子技術能夠對電機的工作狀態進一步優化和改良。電動機對于能源的消耗十分的巨大，其能源消耗的總量甚至能夠達到總電量的百分之五十以上，電力電子技術中的變頻控制技術，能夠使得電動機長時間的進行高效運行，能夠減少電機工作對于能源的消耗，使得企業能夠獲得的經濟效益進一步提升。其次就是高能量密度電源的應用，應用現代電力電子技術生產的高能量密度電源，空間占據很小，而且電源本身具有的重量更加的輕，電源工作效率確實得到了很大的提升，高能量密度電源本身具有的特性得到我國眾多領域的青睞，并且應用到我國的各個領域中去。我國經濟一直持有良好的發展趨勢，因為電力電子技術的發展提供了良好的時代背景，一些電力能源應用現代電力電子技術后，不僅其工作效率得到了很大的提升，同時電源工作的其它綜合性能也得到了很大的改善，中具有代表性的就是穩壓穩流電源和高精度結晶電源等[2]。

2.2 電力電子技術在發電領域的廣泛應用

電力電子技術在發電領域中的應用具體可以分為以下幾方面，第一方面就是利用現代電力電子技術對發電機進行優化和改良，使得發電機由原來的直流激磁轉變轉變為中頻交流激磁與電力電子整流相結合的形式，并且在其實際應用過程中得到了十分可觀的成效，使得發電機的運行狀態變得更加的穩定和可靠。第二當面就是現代電力電子技術的應用對水輪發電機的變頻勵磁進行有效的改良。水輪發電機的工作效率與發電機的流轉速度有著很大的關聯，應用現代電力電子技術，能夠將水輪發電機的勵磁進行轉變。如果水資源的流量突然減少，這是可以適當的提升勵磁頻率，能夠對水輪發電機的發電頻率進行補償，同時，還能對發電機的發展周期進行適當的延長，這樣能夠有效的減免受到水資源流量變化對水輪發電機工作狀態造成的影響，避免存在對于頻率不能夠有效調節的現象存在，將水能的利用率充分的提升。這對于我國大型的水利發電站而言，有著不可忽視影響作用，能夠帶來十分巨大的經濟效益，從而為我國社會發展輸出更多的電力能源。

3 結語

我國現代電力電子技術在不斷發展過程中經歷了多個時代，到目前為止雖然已經取得了十分優異的成果，但是與西方發達國家相做比較還存在巨大的差距。對是對于我國電力電子技術而言還存在著巨大的發展空間，我國的電力電子技術科研人員，應當不斷的加強研究力度，將自己的創新力充分的發揮出來，促進我國電力電子技術的進一步發展。

[1]翟濤．電力電子技術的應用及發展前景探析[J]．黑龍江科技信息,2013(23)．

[2]錢照明,張軍明,盛況．電力電子器件及其應用的現狀和發展[J]．中國電機工程學報,2014(19)．

黃詩江（1962—），男，電子工程學院副教授，研究方向：電路通信與系統。