電力電子技術在節能中的應用

葛紹妹 葉偉 袁堃 劉進進

摘要：為了促進新能源的充分利用，解決能源需求量大問題，借助電力電子技術，對非電力能源有效轉化，促進不同資源的電力轉化能力，在本文中筆者就電力電子技術在節能領域中的應用進行探究。

關鍵詞：電力電子技術;節能技術;應用

1 電力電子技術

電力電子技術，又稱為功率電子技術，該技術主要應用的場所為電力領域，工作人員可以借助相關的電力電子器件，對電子技術實現有效的控制和變換工作。在應用功能電力電子技術的過程中，設計的內容包括如電力電子設備、電力電子器件以及系統控制等。借助電力電子技術，能夠轉換不同的能源為質量較高的電能，并改善傳統的電子信息技術，促進相關產業持續性的發展。電力電子技術在我國經濟發展過程中發揮著十分重要的作用，且有著自身突出的優勢，如能夠對材料有效節省、對能源有效節約、效率較高等，在現代工業、科學發展以及國防工作中發揮著越來越重要的作用。智能控制、斬波、整流以及開關等功能是電力電子技術的基本功能。該技術的主要原理是借助電網工頻電能，對電能的用途、性質有效轉變，從而促進其適應不同的用電裝置。

電力電子器件在電力電子裝置發展的基礎上，也在不斷優化。具體的電力電子器件包括如晶閘管、功率二極管、功率場效應管以及絕緣山雙極晶體管等。以晶閘管為例，在對晶閘管應用的過程中，借助晶閘管較高的耐壓性、較大的電流、較低的通態功耗等方面不同的優勢，可以促進晶閘管在行業內更為廣范圍的應用。

2?電力電子節能的關鍵技術

電力電子技術對我國社會經濟的發展起到很大的作用。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。

2.1 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，因此對許多設備來說，長期使用存在效率低、功率因數低的弊端。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，占全國總功耗的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，為用戶提供連續、可靠、高質量的電能。據統計，早期開關電源設計時，其效率為65%-70%，但現在其效率可以達到更高的水平。

2.2 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。軟開關技術雨硬開關技術有關，可以降低開關噪聲，進一步提高開關性能。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，根據前后切換基本原理，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。

2.3 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充分的利用。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。綜上，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。與變頻前相比，其效果更為明顯。

3?電力電子技術在節能工作中的應用

3.1 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，電力電子技術由于具有穩定性好、用電率高等優點，從而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。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應用方面，通過與電力電子技術有關的設備相結合，在防止電網瞬間停電、閃變和電壓降等方面發揮了良好的優勢，有效的提高了電能質量。

3.2 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，，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，因而使得以光電技術為依托的的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。

3.3 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。

4?電力電子在節能中的實例

4.1 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，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。

4.2 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，效益增加。

4.3 高頻感應加熱設備

高頻感應加熱設備具有較高的節能效率，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逐步被全固態或全半導體高頻設備取代，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。

5?應用前景

通過以上分析可知，電力電子技術可以實現能源節約并實現高效利用。它具有很高的實用性和廣泛的應用范圍，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，那么電力電子技術將會有更大的發展空間。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。

6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，將會成為國民經濟的支柱產業。

參考文獻

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