電力電子技術在電力系統應用的發展趨勢

李娜

摘 要電力電子技術通過弱電控制和強大的電力一體化，不僅滲透到現代電力系統的各個環節，而且還有著巨大的生命力。電力電子技術應用和發展的重點領域包括可再生能源、可再生電力、電網技術和節能領域。在未來的30年里，新的想法，新的電力電子技術、新材料、新產品和新應用將是創新和發展的重大突破。

【關鍵詞】電力電子技術 電力系統

目前，高效發電的控制包括：電流，電壓，頻率和波形的控制。已經廣泛應用于電力、電氣自動化等生產部門。目前，電力電子技術已經廣泛應用于家用電器、醫療、航海航空等許多領域。據中國科學院推測，電力電子技術的發展，會使發電技術、新核電和核廢料技術占有重要地位。

1 電力電子技術發展史

1.1 整流器時代

大功率工業用電由商用交流發電機提供，20%左右的電用于直流電，最顯著的是電解、機車牽引、電力機車內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等直流電機組的滾動、造紙等領域。大功率硅整流器有效地將交流轉換為直流，在二十世紀六七十年代，大功率硅整流器和晶閘管的開發和應用取得了很大的進展。當時，中國已經引發了一波大型硅整流器浪潮，目前小型和大型硅整流器半導體制造商是當時的產物。

1.2 逆變器時代

70年代來一直存在全球性的能源危機。由于節能效果顯著、快速，控制了交流電機的快速發展。變頻調速的關鍵技術是改變0，100Hz交流電中的直流電。 在20世紀70年代和80年代，隨著逆變器控制裝置的普及，大功率變頻器中的晶閘管、巨功率晶體管和晶閘管成為電力電子的主角。此時電力電子技術已能夠實現整流和逆變，但工作頻率最低，限于低頻段。

1.3 變頻器時代

20世紀80年代，大規模集成電路技術的快速發展為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。 集成電路技術，精密加工技術和高壓高壓技術，出現了一系列全控的新型功率器件，首先是功率的到來，至中小功率的功率為高頻開發和絕緣雙極型晶體管的出現，也為大中型電源的供應提供了高頻的發展機會。新器件的研制不僅提供了高頻交流電機的調速，使其性能更加完整可靠，而且對于現代高頻電子技術的發展、節約高效節能材料以及實現機電一體化和智能化等方面提供了重要的技術基礎和方法，開辟了電氣的新時代。

2 制約電力發展的因素

電力的發展還有一些明顯的局限性。首先，消費水平還比較低，人均年消費量僅為世界經濟平均水平的1/6，社會發展仍然對電力的需求高，二是資源匱乏，能源效率低下，能源結構不合理，客觀條件差等。電力結構和設計尚未達到最佳。要實現科學發展的力量，必須在更大范圍的資源配置環境中加以調整，才能建立統一的國家能源體系。根據國家政策，中國能源發展的目標和條件必須遵循“大同”的原則。大型電站高壓、自動化、信息技術、水電、火電、核能、新能源等的整體發展，西派、南北互供、國家電網、中建設特高壓電網的電力系統管理，同步網絡結構，是推進科技進步的重要戰略途徑，特別是加快能源技術進步和電力電子技術、微電子技術的電氣特性相結合，創新和快速變革。資源枯竭、環境退化、能源的開發，保護和可持續發展已成為21世紀經濟社會發展的重要全球戰略。電是最清潔、最便捷、最優質的、最大限度地提高電能，促進了生態文明的建設。電力電子技術的誕生和發展，為電力的使用帶來了革命性的變化，極大地改變了人們對電力的傳統觀念。能源質量引起了高度的關注，電力電子設備的改造和調控也成為衡量水平的重要指標。有統計顯示，這個指標已經超過了全球的40%，未來幾年可能會超過80%。

3 電力電子技術的應用

3.1 電力電子技術在一般工業中的應用

在一般工業應用中，需要應用大量的各種交、直流電動機。近年來，電力電器由于調速性能，電力電子變換技術的快速發展，交流電機也趕上了直流電機交流調速，技術中的應用并占據主導地位。大型鋼鐵加工設備要大到幾千個小千瓦到幾百瓦的數控機床。為了達到節能的目的，對一些性能要求較高的大型風機，近年來也采用了變頻裝置。軟啟動裝置也是電力電子裝置。

3.2 電力電子技術在電力系統的應用

電力電子技術在電力系統中得到了廣泛的應用。 發達國家在用戶終端上使用功率處理，至少60%以上的功率至少由一個功率電子設備處理一次。電力系統的現代化是非常不可預測的。 電力電子技術在電力系統中的應用主要包括以下幾個方面：

高壓直流輸電在遠距離大容量輸電中具有很大的優勢。整流閥和接收端的逆變端均采用晶閘管變換器。近年來，靈活交流輸電的發展也由電力電子器件所實現的。

近年來，靜止無功發生器，SVG，有源電力濾波器，有源電力濾波器和其他新的電力電子器件具有更高的性能。在配電系統中的電力電子器件也可用于防止電力中斷，電壓驟降，電能質量提高，以改善供電質量。在可再生能源領域，電力電子技術作為可再生能源領域的關鍵技術，直接關系到可再生能源技術的發展。它在太陽能光伏發電、風力發電、可再生能源發電系統中，燃料電池發電和能源結構的作用越來越大。特別是變頻器和網控制技術、太陽能充電控制器、變速恒頻風力發電系統、燃料電池和電力電子技術的諧波，技術已經得到了廣泛的應用。

3.3 電力電子技術在交通運輸業中的應用

電力電子技術被廣泛應用于直流軌道機車的機車建設。整流器交流機車使用的變頻調速裝置。軌道車輛中的直流斬波器也具有廣泛的應用。在磁懸浮列車中，電力電子技術是關鍵技術。除牽引電機的各種牽引力外，電力不能從電力電子中分離出來。

電機功率的轉換和通過電力電子裝置變速器的控制，這也需要電力電子裝置給電池充電。電動汽車作為一種清潔、高效、可持續的交通工具，不僅提高了空氣質量，對環境保護具有重要意義，也為日益嚴峻的石油危機提供了解決方案。電力電子技術的新應用，具有很高的實用價值。

4 結語

電力電子技術也廣泛應用于電力、家電、水電、風力發電、核反應堆等領域。綜上所述，電力電子技術被廣泛應用于社會的進步和人民生活的改善，提供了良好的“動力”。隨著科技的探索，在對科學技術的研究和應用電力電子技術的發展方面，將更廣泛地促進人類的進步和人類生活質量的提高。

參考文獻

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作者單位

內蒙古電力集團（有限）責任公司巴彥淖爾電業局信息通信處 內蒙古自治區巴彥淖爾市 015000