電力電子技術在節能中的應用

沙道英

摘 要：隨著國家的發展和社會的進步，新科學技術作為一種更具普遍性的技術，已經廣泛地發展和應用于各個工業部門，并能發揮有效的作用。電力電子技術作為新型技術已經廣泛應用在在節能工程中發揮了重要作用。社會高速發展，使電力電子節能設計必須與電子制造技術有機結合，充分利用新能源、新材料、新技術等，并借鑒國外節能工作的先進技術和經驗，提高電力電子技術在節能中的作用。基于此，本文對電力電子技術進行研究，并分析其在節能中的應用，希望能為相關單位帶來參考價值。

關鍵詞：電力電子;節能;應用;研究

1 電力電子節能的關鍵技術

電力電子技術我國社會經濟的發展有很大的作用。關于能源的節約是十分必要的，能源可以比作是人們生存發展的基礎，是不可或缺的，并直接關系到社會經濟的可持續發展。[1]

1.1 開關變頻技術

開關變頻技術是一種固定電源頻率的高效節能措施，電源頻率是最佳的發電頻率，但不是所有電氣設備的最佳頻率，因此許多設備長期使用效率低、功率因數低。據統計，目前我國大部分交流發動機都處于全電壓狀態。額定頻率、恒速運行，在全國總功耗的2/3，運行效率僅為60%左右，功率因數僅為0.7左右.變頻技術在電力行業的改造，可以大大提高用電效率，降低用電率，降低線損，減少污染物排放，提供連續、可靠、高質量。據統計，早期開關電源剛設計時，其效率為65%-70%，但現在其效率可以達到更高的水平。

1.2 軟開關技術

我們提到開關電源是用來省電的，但是開關在分合過程中造成的開關損耗也會引起能量消耗。如何再次降低這種能量消耗需要使用軟開關技術。軟開關技術可以降低開關噪聲，進一步提高開關性能。軟開關技術與硬開關技術有關。該方法使電壓、電流變化迅速，波形超調明顯，開關噪聲大。在原電路中引入容量和其他基本原理元件，并引入前后切換基本原理，以消除電壓和電流之間的重疊。這樣，開關單元的損耗可以最小化，即可以降低開關損耗和開關噪聲。通過降低開關損耗，可以通過開關技術更有效地提高用電效率，從而達到節能的目的。[2]

1.3 高頻技術

如前所述，變頻可以提高電源的利用率。在變頻的基礎上，如果再提高頻率，能源和材料將得到更多的利用。理論分析和實踐經驗表明，電力產品中變壓器、電感和電容器的單位重量與工頻平方根成反比。據這一原則，既可以節省90%以上的主要材料，又可以節省30%以上的傳統工業中各種電源改造的節點，如電鍍、電解、電火花、充電等。利用高頻技術可以進一步提高電能的利用率。與變頻前相比，其效果更為明顯。

2 電力電子技術在節能工作中的應用

2.1 在電力節能中的應用

隨著現代工業與電力的結合程度越來越高，由于具有穩定性好、用電率高等優點，電力廣泛應用于現代工業的各個方面，成為現代工業的能源和主動力。電力電子技術在電力系統中具有重要的應用效果。近年來，依靠電力電子技術開發的柔性交流輸電系統。在配電網系統方面，可以利用與電力電子技術有關的設備，防止電網瞬間停電、閃變和電壓降等，控制電能質量，提高供電質量。[3]

2.2 在工業中的應用

在現代高科技產業中，光電技術是繼互聯網發展之后的又一次新的技術革命。其主要內容之一是利用半導體技術制造器件。固體發光作為一種新型光源，逐漸取代了傳統光源。它的重要信號是半導體發光路徑，即led光電器件。這項技術是發展最快的技術，同時是最具突破性、最具創新性和最活躍的技術領域，因而導致光源的led具有壽命長、耐展性好、溫升低、光利用率高、電壓低、顯色性好和省電等優點。

2.3 在電機的調速技術的應用

過去，電機調速技術的應用僅限于直流電機的調速和控制。由于全控裝置的出現和發展，它還可以應用于晶閘管控制的整流器，它促進了交流發動機調速技術的發展。交流發動機在可變變速可調轉速下可以減小旋轉角度和氣門流量，但可以提高通過氣門的流體阻力，使能耗變化很小，可以帶來很大的節能效益。同時，可采用電磁滑動離合器或液壓離合器改變輸出軸轉速，電機轉速保持不變。事實上，離合器使用動力來減速。

3 電力電子在節能中的實例

3.1 LED

led是由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等化合物組成。當電子與空穴結合時，它們可以發射可見光，因此可以用來制造發光二極管。[4]在電路和儀表中用作指示燈，或組成文字或數字顯示。砷化鎵發出紅光，磷化鎵發出綠光，碳化硅發出黃光，氮化鎵發出藍光。由于其化學性質，可分為有機led和無機led。led具有壽命長、溫升低、光利用率高、電壓低、顯色性好、節能等優點。

3.2 電機調速

多年前，電機調速技術的應用僅限于直流電機的調速和控制，還包括晶閘管控制的整流器。全控制裝置的出現和發展，促進了交流發動機變頻調速技術的發展。采用變速調節的交流發動機可以減小氣門的旋轉角度，減少流量，但可以提高通過氣門的流體阻力，因此能耗變化很小，可以帶來很大的節能效益。

3.3 高頻感應加熱設備

高頻感應加熱設備具有較高的效率，廣泛應用于金屬淬火、彎曲、特種材料熔化等領域，頻率范圍100-300kHz，在國外也有465kHz高頻加熱系統。值得注意的是，高頻設備不僅具有替代燃燒、電阻加熱和高頻感應的優點，而且具有不斷更新換代的優點。傳統的電子管高頻設備被全固態或全半導體高頻設備所取代。在煙草干燥、塑料粘合等行業，高頻介質加熱顯示出更大的功率，比電阻等加熱方式節省30%-50%的功率，其有效頻率在1-30MHz之間。

4 應用前景

通過以上分析可知，電力電子技術可以實現節約能源并實現高效利用。它具有很高的實用性和很廣泛的應用范圍。幾乎所有的電子產品都涉及電子電氣技術。目前很多電器設備都不考慮節能，如果這些電器采用電器電子技術來達到高效節能的目的，那么我們可以想象電器電子的發展空間！因此，長期以來，我國國民經濟的發展和電力用戶的巨大市場對電子應用技術和能量傳輸技術有著巨大而持久的需求，這意味著我國電子產業面臨著良好的機遇和發展前景。

5 結論

綜上所述，電力電子技術在節能領域有著廣泛的應用。電力電子技術作為一門快速發展的技術，在能源經濟中發揮重要作用，特別是在變頻調速和水泵中發揮重要作用，是核心技術的基礎技術。目前，幾乎所有的電力產品都與電力電子技術有關。電力電子技術的高效節能，將使電力電子產業得到更好的發展，節約能源，成為國民經濟的支柱產業。

參考文獻：

[1]錢成龍.電力電子技術與煤炭企業電力節能技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（09）：229.

[2]廖俊學.電力電子技術在電力系統中的運用[J].電子世界，2018（11）：199+201.

[3]嚴格非.電力電子技術在電力系統中的運用[J].電子技術與軟件工程，2018（09）：221.