電力電子技術的發展及應用探究

熬揚浩

（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

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電力電子技術的發展及應用探究

熬揚浩

（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

摘要：在社會不斷進步以及科技漸成熟的大背景下，電子電力技術也得到顯著發展，并被廣泛應用在眾多領域。其中，電力電子技術具有自動化、節約材料與能源等優勢，并不斷朝著數字化、高頻化以及綠色化的方向發展。本文從電力電子技術的相關概念及其發展歷程出發，就此項技術在交通運輸、家電、電力節能等方面的具體應用展開探究。

關鍵詞：電力電子技術；發展；具體應用

1 電力電子技術的相關概念

電力電子技術又稱為功率電子技術，主要是對各種電子電力器件，以及與之構成的可控制、轉換電能的相關裝置及電路展開研究。此技術不僅是電工學在電子領域或弱電中的分支，同時也是電子學在電動領域或強電中的分支，總體來說，是結合強弱電的一門新型學科。當前，我國科技發展迅猛，電力電子技術也愈發重要，其可優化電能的使用情況，達到高效節能的目的。除此之外，通過應用電力電子技術，可有效改造相關傳統產業，促進機電一體化發展，并且還能統一功率及信息化處理，在有機結合微電子技術的基礎上，促進電子技術的進一步改革與發展。

2 電力電子技術的發展歷程

自上世紀五十年代誕生第一只晶閘管以來，電力電子技術就獲得了顯著發展，并在電氣傳動技術領域占據了重要的一席之地。以下就電力電子技術的發展歷程展開探究。

2.1 晶閘管整流時代

工頻（也即50Hz）交流發電機為大功率工業用電的主要來源，在實際應用過程給中，以直流形式消費的電能約占20%，例如牽引（包括地鐵機車、電氣機車、城市無軌電車等）、直流傳動（造紙及軋鋼）、電解（包括化工原料及有色金屬）等領域。為將工頻交流電高效率地轉變為直流電，就需要應用到大功率的硅整流器。在20世紀60、70年代，人們加大了大功率硅整流器的開發及應用力度，國內還曾掀起開辦硅整流器廠的熱潮，現階段我國大部分的硅整流器制造廠就是于那個時代建成的，那一時期也被稱為電力電子技術晶閘管時代。

2.2 逆變時代

自20世紀70年代以后，自關斷器件被制造出來并投入實際應用中，此時，電力電子技術便進入到逆變時代。當時，在世界范圍內爆發了能源危機，而具備顯著節能效果的交流電機變頻調速因此獲得了迅速的發展。其中，將直流電逆變為頻率為0至100Hz的交流電為變頻調速的關鍵性技術，而應用在大功率逆變中的晶閘管、門極可關斷晶閘管、巨型功率晶體管等便迅速成為當時眾多電力電子技術的主要組成部分。盡管當時電力電子技術已實現逆變以及整流等功能，但工作頻率比較低，且只是在中低頻率的范圍內。

2.3 現代變頻器時代

自20世紀80年代以后，人們加大了大規模集成電路技術的應用力度，這為電力電子技術的發展奠定了扎實的基礎。在集成電路技術中，高壓大電流以及精細加工兩種技術得到了有機結合。其中，傳統采用低頻技術處理問題為主的電力電子學，以及集大電流、高壓、高頻于一身的，以功率IGBT與MOSFET為代表的功率半導體復合器件，均朝著以高頻處理問題為主的現代電力電子學方向進行轉變。此種現象顯示，當時已進入到了電力電子的現代變頻器時代。在此時期，集成電路技術被大規模應用在各種新型的器件中，并不斷朝著模塊化及復合化的方向發展，不但有效縮小了電力電子器件的體積，使其結構更加緊湊，而且還能將不同器件的優點進行綜合。總體而言，隨著這些新型器件的飛速發展，交流電機變頻調速的頻率更高，性能也更加可靠、完善，這為電力電子技術的高頻發展，以及用電設備的小型輕量化、節材節能高效化、機電一體化提供了非常重要的基礎支持。

3 電力電子技術的具體應用

3.1 在交通運輸中的具體應用

隨著時代的進步與發展，電力電子技術在眾多領域得到了非常廣泛的應用，例如在電氣化鐵道交通中，電氣機車中的交流機車便應用到了變頻裝置，而直流機車則應用到了整流裝置。同時，在磁懸浮列車中的牽引電機傳動以及各種輔助電源等方面，也應

用到了電子電力技術，可以說，磁懸浮列車的順利運行離不開電力電子技術的支持。除此之外，在電動汽車的電機方面，為了發揮出控制驅動的作用，同樣需要對電子裝置展開合理應用。而在飛機、船舶等交通運輸工具方面，其對電源的應用也存在著不小的差異，因此，科學應用電力電子技術就具有關鍵性的作用。

3.2 在家電中的具體應用

在人們日常生活中的各種家電方面，電力電子技術也得到了較為廣泛的應用，給人們的生活帶來了極大的便利。例如，生活中常見的洗衣機，通過應用電力電子技術，便可有效替代手工勞動，人們只需在洗衣機中放入臟衣服，再按下按鈕，便可借助電力電子技術的相關功能完成洗衣服的整個過程。其次，廚房中常見的洗碗機，其應用電力電子技術的原理與洗衣機的應用原理大致相同；而空調器通過應用電力電子技術，可起到顯著的節能效果，經大量實踐研究證明，其節約的電能約占30%及以上；在工作效率方面，電頻熒光燈要明顯高于平常使用的普通白熾燈。

3.3 在發電環節中的具體應用

經分析得知，我國經濟快速發展離不開能源的支持，在經濟建設不斷深入的大背景下，消耗了大量的能源，特別是電能。現階段，經濟發展的一項關鍵條件便是有機結合電力與工業，正是由于電能具有利用率高、穩定性高等顯著優勢，因而其消耗量呈現出不斷增加的趨勢。分析我國工業發展的整體情況可知，當前的工業用電還存在一系列不了合理的情況，導致電力能源的嚴重浪費。隨著可持續發展理念的提出與實行，人們對節約電能也愈發重視。而通過應用電力電子技術，便可有效節約原材料，優化各種電力設備的性能，最終充分降低電能的消耗程度。

3.4 在電力節能中的具體應用

近些年來，我國不斷加大對水力發電、風力發電等新能源的開發及利用力度，其中涉及到發電機電流頻率的轉換。具體來說，水頭的流量及壓力對水力發電的功率起到了決定性的作用，而這會影響到機組最佳轉速的變化。此時，為實現有效功率的最大化，就需要對轉子勵磁電流頻率進行調整，從而實現機組的變速運行。此外，在大型發電機中，也應用到了晶閘管整流自并勵的方式來實現相對靜止勵磁的控制，將勵磁機慣性中間環節省去，充分促進工作效率的提高。

4 結語

綜上所述，在當前經濟顯著發展的形勢下，電力電子技術有著巨大的發展潛力。通過科學應用電力電子技術，可有效提升我國的科學水平及經濟建設的整體發展水平，并且在不斷的發展進程中，還會促進生產效率的提高以及電力能源的節約，進而為現代化發展提供最大化的動力支持。

參考文獻

[1]田海濤,梁建賓.電力電子技術的應用及發展前景探究[J].電子測試,2013,7(14):27-28.

[2]韓建設.淺談電力電子技術的發展及應用[J].硅谷,2010,8(03):2-3.

Development and application of power electronic technology

Ao Yanghao
（School of mechanical and electrical engineering,Hankou College，HubeiWuhan430000）

Abstract：In the background of social progress and mature technology,power electronics technology has been significant development,and has been widely used in many fields.Among them,the power electronic technology has automated,saving materials and energy and other advantages,and constantly towards digital, high frequency and direction of green development.In this paper the concepts of power electronic technology and the development course of the specific application of this technology in the exploration of transportation,household appliances,power saving and other aspects of the deployment.

Keywords：power electronic technology;development;specific application