淺談電力電子技術領域中的研究熱點

李念軍

（荊州市機械電子工業學校，湖北 荊州 434000）

0 引言

電子電力技術作為一門新的技術領域，吸引了國內外電子行業技術人員對其的研究。其主要功能是通過弱電來引導強電，實現電力之間的轉換和使用效用的最大化，應用領域在不斷地擴大化，已延伸至能源節約、綠色電源等技術領域，分類上體現在電子與電力、控制、技術三個方面。在探索研究的過程中，需要不斷學習其他國家的先進經驗、引進先進理念和技術，更重要的是發揮自身優勢，培養更多的專業優秀人才，在電力電子技術方面自力更生，掌握技術的核心要點，擁有技術的主動權，推動我國電力事業向前發展。

1 電力電子技術的重要性

（1）于國，電力電子技術是一個國家經濟發展的技術支撐，也是保障一個國家安全的重要技術領域。在工業化和信息化高度發展的今天，沒有電力電子技術的研究和發展，國家的實力就可能跟不上時代的發展。信息化時代也對電力電子技術提出了更高的要求。沒有電力電子技術的進步，信息化將成為空談。國家的強盛需要技術的進步和支撐，需要自主研發、突破核心技術。要做到人無我有、人有我先，用過硬的技術提高國家的綜合國力，帶動我國經濟持續飛速發展[1]。

（2）于民，電力電子技術應用于生活的每一個方面，放眼生活中的各方面，從國家電網、交通、運輸、航海航天，到電視、手機、網絡、變頻空調，甚至家用節能燈，無一不爽電力電子技術在生活中的應用。電的發明為人類帶來了光明，電力電子技術的發展則帶領人類走向了智能化、現代化生活之路。此外，電力電子技術的發展和研究，需要各類知識性和技術性人才，在冶金工業、電動汽車、新能源開發等各個方面，為我國人才就業提供了更多的崗位。

2 電力電子技術的作用

2.1 優化電能使用

現代社會發展的步伐越來越快，隨著人口的不斷增長、工業的發展、城市化進程的不斷加快、農業現代化水平的不斷提高，電能被越來越多地運用到了各個領域，需求量不斷增加。如何增加電能以滿足人類不斷發展的需求是人們首要解決的問題。除了火力發電、核能發電等方式，通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用更合理，達到高效、節約的效果，實現電能利用的利益最大化。電子電子技術變頻和高頻的發展，推動了機電設備的發展。傳統的機電設備體積龐大，使用的是工頻技術，而電力電子技術為機電設備提供了高頻技術，大大縮小了機電設備的體積，提高了機電設備的工作效率[2]。

2.2 提升電力系統效益

電力電子技術提升了電力系統的使用效率。舉例來說，電力電子技術在發電方面的應用。發電廠在發電的時候，風機水泵對電能的損耗非常大，占到電力損耗的百分之五十以上。傳統的機電水泵不能自我變頻，電能就這樣被浪費，很令人可惜。如何降低風機水泵的耗損成為了企業關注的重點。電力電子技術對風機水泵的工作原理進行了改善，實現風機水泵的自動變頻，電機根據實際需要消耗功率，降低了電能的消耗，為國家和企業在電力系統的使用中降低了成本，提高了使用效率，增加了企業的收益。

3 電力電子技術的研究熱點

根據電力電子在不同行業、不同類別的應用，未來的研究熱點可能出現在以下幾個方面。

3.1 電動汽車領域

隨著社會的發展，全球變暖、氣溫升高、物種減少等問題日益嚴重，汽車尾氣的排放讓一些一線城市霧霾現象越來越嚴重，人類充分認識到了生態環境的重要性。電動汽車作為低碳、環保的新能源汽車，越來越受到人們的青睞，國家在這方面給予了大量的政策支持和技術支持。電力電子技術在電動汽車方面的運用上，一是電動汽車上的設備。主要是利用電力調速系統對電動機進行控制，使得電動汽車的電路設計更簡單，用電效率也得到了提高[3]。

二是電動汽車的充電裝置。現代人的生活條件好了，汽車不再是奢侈品，作為代步工具常態化走進了千家萬戶中。短途自駕游的流行也是推動汽車行業發展的一大動力。電動汽車相對于傳統汽油汽車，缺陷是充電不方便，人們在購買電動汽車時最大的顧慮是半路上沒電了怎么辦。充電裝置的研發及普及解決了這一難題，目前在大中城市和一些大的服務區都能看到電動汽車的充電樁，極大地方便了電動汽車充電。電力電子技術在技術上進行了創新，主要是對充電樁的充電器進行改造，將日常使用的交流電變為直流電，使得充電方便、快捷，實現了電動汽車的自主充電，在很大程度上推動了電動汽車的應用，充電效率也得到了提高。

三是電動汽車及一般汽車領域的安全系統。電動汽車在量產以前，安全測試是最后一步也是最重要一部分。利用電力電子技術對電動汽車的起步、速度、剎車等各方面進行安全測試，確保安全系數，達到出廠標準。汽車的使用中，人們最重視的是平安出行。歷年的交通事故數據表明，不安全事故的發生部分是人為原因造成的，另外很大一部分是汽車裝置的原因造成的。電力電子技術被利用到汽車制造中，我們熟知的ABS系統，就是電力電子技術在汽車上的運用[4]。

3.2 家用電器領域

隨著經濟的發展、人民生活水平、消費水平的提高，對家電的使用要求越來越高，電力電子技術的應用涉及每一種家用電器。中國又是一個人口眾多的國家，對家電的需求量日益增多。人們熟知的空調、洗衣機、微波爐等家用電器，就是利用了變頻技術。變頻能讓空調根據室內的溫度自行調解，智能化綜合控制室內的濕度和空氣流動速度，還能起到凈化空氣的作用，用電量大大節省，人們的舒適感得到提升。這項技術未來會被越來越多地運用到大型商城中的中央空調上和家用空調上。微波爐方面，使用變頻器，改變了微波爐傳統的“大體格”，整體變得更輕巧，不但使用起來更方便，而且不過多地占用廚房面積。其他方面，手機、充電器、開關等，無一不運用到了電力電子技術。

3.3 節能領域

在節能方面，主要是通過改變頻率對交流電機的調速，降低電能的損耗，達到省電的目的。這方面主要是運用在泵類方面，全國中小企業使用各種泵類的數量逐年上漲，技術的改進能為企業節約四成以上的用電量，從而提升了企業的整體效益。在家用節能燈上，是利用了電感鎮流器。此項技術讓占據市場多年的白熾燈走下了歷史舞臺，節能燈代替多年使用的白熾燈，中國人口眾多，擁有一個龐大的消費群體，不要小看一個小小的節能燈，每一個家庭使用六到十個節能燈，全國千千萬萬個家庭節省的電量也是一個很驚人的數字，為國家和家庭節省了電量。

3.4 可再生能源領域

全球環境面臨著巨大的壓力，汽車尾氣的排放導致大氣污染、氣溫升高；不可再生資源被過度利用，資源越來越緊缺進而引發爭奪戰；使用電能代替的方法在各個領域得到重要。而利用風能、太陽能、潮汐能這些新能源進行發電，是人類應對不可再生資源危機的積極措施。這些能源綠色環保，沒有污染，是人類未來發展的一大趨勢。但這些能源在轉換為電能的時候，要控制電壓、頻率的波動，靠的就是電力電子技術帶來的福利。運用電力電子技術改變裝置，使這些新能源產生的電力能源以恒壓的方式輸送出來，更好實現新能源發電的應用。

3.5 智能電網領域

中國電網使用范圍如果百公里，網絡資源浪費現象極其嚴重。需要建立高速、雙向的通信網絡，更好地實現智能電網的建設。智能電網用到的電力電子技術能夠實現對電的控制和處理，主要作用是電路的無觸點快速接通和斷開，電能轉換為其他形態，完善電力系統，確保電網在使用過程中電力的使用和消耗之間的平衡，從而達到安全、高效的運行。高壓變頻技術的應用。變壓器的主要作用是省電節能，節約社會資源。而要實現高壓變頻技術成本特別高。在建設高壓變頻技術過程中，充分使用到電力電子技術的監測功能，對高壓變頻技術的建設進行管理，促進這一技術快速向前發展。

3.6 其他領域

燃料電池。這種電池實際上是一個化學反應器，是直接將燃料的化學能轉化為電能的一種裝置，是一種很有發展前景的潔凈、高效的發電方式，被廣泛應用在醫院、賓館的供暖上，被譽為新世紀的分布式電池。這種電池使用效率特別高，假如以氫氣作為燃料，轉化為電能的發電率在理論上能達到100%，污染小、噪音低，使用起來方便、靈活，更重要的是這種電池的燃料來源特別廣泛，其特有的組裝式結構在建設過程中不需要很過多的輔助機器和設施，節省了新建輸配電系統的過程[5]。UPS系統的應用。UPS是緊急供電系統，是電力自動化系統安全運行的重要保障，能夠滿足一些特殊的通信設備、供電場所持續用電的需求。通常用到的電力電子技術是將一套交流電變為直流電的整流器和充電器，脈寬調制技術元器件，多用于航天、國防、醫院、應急照明等多個領域，在突然斷電的情況下，UPS系統會自動切換到蓄電池供電狀態，供各項設備正常運轉，保護設備在緊急停電時被損壞。

4 結語

總之，電力電子技術從誕生到現在，雖然只有幾十年的時間，但其為世界帶來的影響不可小覷，已然成為世界電力行業穩步前進的核心。不但帶動了電子設備、電力系統的發展，拓展了各類新型產品的研發，而且還存在著巨大的開發潛力，將被不斷應用在新的領域，值得科技人員去研究、探索，為人類發展做出更大的貢獻。