淺談電力電子學的實際應用

鄧卓宜

【摘要】電力電子學是一門關于電力控制和電力轉換的學科，在日常生活中具有十分廣泛的應用，本文主要從逆變器以及智能電網兩方面簡單介紹了電力電子學的實際應用。

【關鍵詞】電力電子學;應用;逆變器;智能電網

電力電子學主要研究固態電子學在電力控制和轉換中的應用，是一門利用電力電子元件的交叉技術學科。電力電子學始于汞弧整流器的發展，彼得·庫珀·休伊特于1902年發明成功，將交流電轉換成了直流電[1]。

電力電子學的應用范圍十分寬泛，從電池充電器、音頻放大器，到風扇和驅動器，直至互連電網的高壓直流輸電系統都有所應用，電力電子系統幾乎存在于每個電子設備之中。

一、逆變器

逆變器是將直流電轉換成交流電的電子裝置或電路。逆變器不產生任何電力，電力由直流電源提供。

逆變器可使用于需要能源不間斷提供的任何設施之中，如醫院和機場等。當正常供電的電網中斷時，需要逆變器“挺身而出”。電力可從準備的電池中取出轉換為可用的交流電壓，直到電網電力恢復，或者直到備用發電機聯機。當逆變器的輸出反饋到負載時，如果電網電源中斷，逆變器的應用可保持完全充電，實現電量保證以及不受干擾的獨立性[2]。

逆變器對于許多可再生能源應用也是至關重要的。在光伏技術中，由光伏模塊或直流電能輸電，然后，逆變器將其轉換為交流電壓，以便與負載或電網連接。逆變器也可用于其他可再生系統，如風力渦輪機。在這些應用中，渦輪轉速經常變化，引起電壓頻率的變化，甚至引起幅值的變化，在這種情況下，逆變器的存在可以整流產生的電壓，穩定頻率和幅值。

二、智能電網

智能電網是現代化的電網，它利用信息和通信技術，以自動化的方式收集和處理信息，例如關于供應者和消費者行為的信息。智能電網可以提高電力生產和分配的效率，具有可靠性、經濟性和可持續性[3]。

由風力渦輪機或水力渦輪機產生的電力會導致發電頻率的變化，在這些系統中利用電力電子裝置可以將產生的交流電壓轉換成高壓直流電。而智慧電網的存在可以更好地改善電力系統提供的功率，優化系統設備。

智能電網也為區域以及基礎設施點設備的安裝提供了監測和管理電力流動的可能。傳統的機電系統，如變電站的電容器組或電壓調節器，需要較長時間調整電壓，并且可能因距離產生問題。如果附近電路電壓過高，可能危及相關人員，并造成公共事業和設備的損壞。此外，電網故障將導致光伏發電機立即關閉，造成電網電力需求激增。而基于智能電網的監管器則比眾多設備更容易控制。

電力電子學的應用與人們日常生活息息相關，本文僅簡單介紹了一些相關的內容，希望對關于電力電子學的其他研究有所幫助。

參考文獻：

[1] 張波. 電力電子學亟待解決的若干基礎問題探討[J]. 電工技術學報， 2006， 21（3）：24-35.

[2] 李岱. 靈活交流輸電和電力電子學[J]. 電力電子技術， 1998（3）：102-105.

[3] 張為佐. 電力電子技術的二十年及其未來——思考走向信息時代的電力電子學[J]. 機械制造與自動化， 2002（1）：1-3.