序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電力電子技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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電力電子技術的核心就是整流、逆變、斬波和交交變換四大基本電路，在電路工作過程的分析中，通常一個電路都有多個工作狀態(tài)，不同的工作狀態(tài)又分別對應著不同的電壓電流波形，也就是說電路的工作過程往往都是動態(tài)的過程，而傳統(tǒng)的書本上的文字和原理圖是無法很好地展現(xiàn)動態(tài)過程的。這時，如果采用幻燈片等多媒體形式，可以將電路工作的動態(tài)過程很好地展現(xiàn)給學生們觀看，把書本上靜態(tài)的電路以及波形圖動起來，這樣就能夠讓學生們更好地理解電力電子電路的工作過程。與此同時，結合書本上的理論，再將不同電路的特點進行總結，使同學們復習時結合著書中的理論，頭腦中聯(lián)想著多媒體演示動畫，便會在學習中事半功倍，容易記憶，提高學生的分析計算和實際解題的能力。

2.器件與控制部分應注重練習。

電力電子器件及控制部分具有覆蓋面大、定性與定量相結合的特點，學好這一部分，就必須將概念的理解與相關的計算進行練習，在習題式的教學中，不斷提高分析問題和解決問題的能力。研究生階段，各高校幾乎很少帶領學生做與課程相關的習題，多數(shù)學生也只有在考試的時候才有機會在試卷中解答一些問題，雖說現(xiàn)在不提倡傳統(tǒng)針對考試的題海戰(zhàn)術，但是平時適當做一些典型的練習還是有必要的，電力電子器件種類多、特點各不相同，而控制方法也有很多，甚至與自動控制原理等其他學科相關聯(lián)，在教學中適當找一些典型例題進行講解，可以讓同學們在繁雜的知識中抓住重點內(nèi)容進行突破，最終掌握這部分知識要點。

3.學生自主參與新技術教學。

電力電子技術具有發(fā)展速度快的特點，新的技術和應用領域不斷出現(xiàn)，加強電力電子新技術的教學可以擴展學生知識面，掌握電力電子技術發(fā)展新方向。這一部分的特點是沒有定量計算、難度不大、但對于資料的收集工作量比較大，根據(jù)這些特點，在教學中，可以將這部分安排給每個學生進行講解，在講解前每個同學查找相關資料，然后對資料進行分類總結，加入自己的理解，在講解過程中既可以使用多媒體也可使用板書的形式，講解后學生之間可以相互提出問題，相互討論，形成良好的研究氛圍。在這種學生自主教學的過程中，既提高了學生查找資料的能力，也能提高學生的概括的創(chuàng)新能力，還為研究生畢業(yè)學術論文的撰寫提供了相關的經(jīng)驗。

二、實驗教學應進行分類

電力電子技術是一個應用性很強的一門學科，在理論教學的同時一定要有相應的實驗來配合和補充，開設實驗課是對理論課的延伸和補充，更能夠突出應用型學科的特色。在實驗教學上，應分為驗證實驗、探究實驗、拓展實習三個部分進行教學。

1.驗證實驗應緊密結合課本。

驗證性實驗的特點是對已經(jīng)有的理論進行實驗驗證，與學生的理論教學緊密銜接，通過書上的理論來指導實驗的操作，同時實驗的結果又可以加深學生對于書本理論的深度理解。在理論課程之后，應當有相應的實驗課程相跟進，在實驗開始前，老師帶領學生對課本知識點進行回顧，確定實驗目的和實驗步驟，同學們按照實驗要求完成相應的實驗操作，并能夠運用書本上的知識來解釋實驗中的現(xiàn)象，最后通過實驗報告的形式進行總結，得出驗證性的結論。

2.鼓勵開展探究性試驗。

電力電子技術是一門正在快速發(fā)展的學科，在實驗教學中，應當鼓勵學生進行自主探究，通過對已有知識的學習讓學生們充分發(fā)揮想象力，制作一些相關的小制作、小發(fā)明，在探究性試驗的過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。學生根據(jù)自己掌握的知識，結合當今電力電子發(fā)展的前沿技術，加上自己的想象力和創(chuàng)造力，獨立設計出屬于自己的電子作品，而在探究的過程中難免會遇到一些問題，這時老師應進行適當指導，給出一些方案，讓學生自主解決實際問題。平時盡可能地開放實驗室，使學生增加動手操作機會。此外還應當鼓勵學生參加“挑戰(zhàn)杯”等科技比賽，增加在創(chuàng)新方面的交流合作，從而學會更多解決問題的新方法。

3.拓展實習應突出實際應用。

在傳統(tǒng)的教學環(huán)節(jié)之外，對于電力電子技術這種應用型很強的學科，應適當組織學生到某個單位進行參觀學習。學習的目的是為了應用，當今電力電子技術已經(jīng)應用在了許多領域之中，在實驗教學中可以聯(lián)系某個具體單位進行參觀，在實際的生產(chǎn)過程中，讓學生們更加具體地了解電力電子技術的應用。除了參觀之外，也可由老師或者學生找一些與電力電子技術應用相關的視頻資料，分享給大家進行觀看，也可以起到非常好的效果。實習結束之后，學生以報告的形式寫出自己學到了什么或者是心得體會。這樣，理論聯(lián)系實際，對于理工科的教學是有很大幫助的。

篇（2）

2電力電子技術的未來發(fā)展趨勢

從近幾十年的發(fā)展歷程中我們可以看出，半導體的發(fā)明與應用有效地推動了電子技術的快速發(fā)展，其中晶閘管等電力半導體在這一過程中發(fā)揮了重要的作用。在進入20世紀70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和半導體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應快、低損耗的方向發(fā)展，這又是一個飛躍。步入20世紀90年代后，電力電子技術得到突飛猛進的發(fā)展，與該技術有關的產(chǎn)品也得到進一步升級，大都朝著智能化、模塊化方向發(fā)展，逐步形成了電力電子技術的三步走模式及理論的研發(fā)，產(chǎn)品的研制、產(chǎn)品的應用，成為國際科研領域的新星，成為經(jīng)濟社會發(fā)展的熱門行業(yè)。但是，就目前我國電力電子技術發(fā)展現(xiàn)狀來看，還不容樂觀，其中電力半導體器件的研發(fā)與應用同西方發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀國際電力電子技術迅猛發(fā)展的背景下，我國半導體器件的落后狀態(tài)得不到改善，將直接影響我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，因此，對于我國電力電子技術的發(fā)展趨勢來說，仍然任重而道遠。

篇（3）

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術已經(jīng)能夠實現(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展,為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現(xiàn)代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現(xiàn)無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發(fā)生產(chǎn)熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)側功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統(tǒng)開關電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發(fā)展，各種變換器拓撲結構相繼出現(xiàn),結合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統(tǒng)中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。

3.1高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造,成為"開關變換類電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復提供充分的時間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術擬電路基礎上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。

總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發(fā)展,新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。

參考文獻：

[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術,電力電子技術選編,浙江大學,384-390,1992。

[2]季幼章:迎接知識經(jīng)濟時代,發(fā)展電源技術應用,電源技術應用,N0.2,l998。

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現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1、整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。

2、逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術已經(jīng)能夠實現(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

3、變頻器時代

進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展,為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

二、電力電子技術的應用

1、一般工業(yè)

工業(yè)中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術的迅速發(fā)展，使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美，交流調速技術大量應用并占據(jù)主導地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調速技術。一些對調速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。還有些不調速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。

2、交通運輸

電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調速已成為主流。3、電力系統(tǒng)

電力電子技術在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應用。據(jù)估計，發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。可以毫不夸張地說，如果離開電力電子技術，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)男阅堋Ｔ谂潆娋W(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，改善供電質量。

在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。

4、電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。

5、家用電器

照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。

篇（5）

1前言

電力電子技術是一個以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現(xiàn)代控制技術為支撐的技術平臺。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設備發(fā)行、電能質量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應用。最成功地應用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術是直流輸電（HVDC）。自20世紀80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運用。

2電力電子技術的應用

自20世紀80年代，柔流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻介紹和總結了相關設備的基本原理和應用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術的應用研究和現(xiàn)狀。

2.1在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機組的多種設備，電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。

2.1.1大型發(fā)電機的靜止勵磁控制

靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式，具有結構簡單、可靠性高及造價低等優(yōu)點，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵磁機這個中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調節(jié)，給先進的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。

2.1.2水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁

水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當水頭的變化幅度較大時（尤其是抽水蓄能機組），機組的最佳轉速變隨之發(fā)生變化。風力發(fā)電的有效功率與風速的三次方成正比，風車捕捉最大風能的轉速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機組變速運行，通過調整轉子勵磁電流的頻率，使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。

2.1.3發(fā)電廠風機水泵的變頻調速

發(fā)電廠的廠用電率平均為8%，風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風機水泵的變頻調速，可以達到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟，國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并不完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。

2.2在輸電環(huán)節(jié)中的應用

電力電子器件應用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特性。

2.2.1直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDCLight）技術

直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。

2.2.2柔流輸電（FACTS）技術

FACTS技術的概念問世于20世紀80年代后期，是一項基于電力電子技術與現(xiàn)代控制技術對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節(jié)的輸電技術，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。

20世紀90年代以來，國外在研究開發(fā)的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設備結構簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應用。2.3在配電環(huán)節(jié)中的應用

配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術和現(xiàn)代控制技術在配電系統(tǒng)中的應用，即用戶電力（CustomPower）技術或稱DFACTS技術，是在FACTS各項成熟技術的基礎上發(fā)展起來的電能質量控制新技術。可以將DFACTS設備理解為FACTS設備的縮小版，其原理、結構均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相對容易，開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預期DFACTS設備產(chǎn)品將進入快速發(fā)展期。

2.4在節(jié)能環(huán)節(jié)的運用

2.4.1變負荷電動機調速運行

電動機本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個方面，通過變負荷電動機的調速技術節(jié)電又是另一個方面，只有將二者結合起來，電動機節(jié)電方較完善。目前，交流調速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應用。首先是風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節(jié)流閥控制風流量和水流量具有顯著的效果。國外變負荷的風機、水泵大多采用了交流調速，我國正在推廣應用中。

變頻調速的優(yōu)點是調速范圍廣，精度高，效率高，能實現(xiàn)連續(xù)無級調速。在調速過程中轉差損耗小，定子、轉子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達30%左右。其缺點主要為：成本高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。

2.4.2減少無功損耗，提高功率因數(shù)

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歐洲專家介紹了近海岸直流電網(wǎng)示范工程的研究結論，這項研究工作包括近海岸間歇性能源，直流電網(wǎng)經(jīng)濟，控制保護等問題。兩個著名硬件設備開發(fā)商參與了該項目，完成用于測試控制技術開發(fā)的低功率模擬器，并證明保護算法可用于直流電網(wǎng)，開發(fā)出了基于電力電子和機械技術創(chuàng)新的直流斷路器；另有專家提出了利用有限的直流斷路器操作，設計具有故障清除能力直流網(wǎng)絡，模擬研究表明使用直流斷路器可迅速隔離直流側電網(wǎng)故障，即可在點對點的電纜方案中使換流器繼續(xù)支撐交流網(wǎng)絡。針對此問題，中國專家發(fā)言指出可采用全橋型子模塊拓撲結構來清除直流側故障，實現(xiàn)與電網(wǎng)換相換流器（LCC）相同的功能。德國專家提出了關于采用電壓源換流器（VSC）的交直流混合架空線運行的特殊要求，雖然混合運行可提高現(xiàn)有輸電通道的容量，但存在一系列挑戰(zhàn)，包括利用可控、有效的方式實現(xiàn)多終端的操作管理，交直流系統(tǒng)的耦合效應，直流電壓和電流匹配原則以及機械特性差異等。韓國專家提出了用于晶閘管換流閥的新型合成運行試驗回路，該回路可向測試對象施加試驗用交、直流電壓和電流脈沖，并配置了可在試驗前給電容充電的可控硅開關，以及為試驗回路中晶閘管門極提供觸發(fā)能量的獨立高頻電源。

1．2可再生能源的并網(wǎng)

美國專家提出了近海岸高壓直流輸電系統(tǒng)設計方案的可靠性分析方法，研究了平均失效時間和平均修復時間等可靠性指標，并結合概率（蒙特卡洛）技術來評估風速波動對風電場的影響，且評估不同的系統(tǒng)互聯(lián)、系統(tǒng)冗余以及使用直流斷路器與否等技術方案的能量削減水平，提議將能量削減作為量化直流電網(wǎng)可靠性的指標。為設計人員選擇不同的技術方案、拓撲結構和保護方案提供依據(jù)。近海岸直流輸電換流站選址缺乏相關的標準、項目參考及工程經(jīng)驗，難以給項目相關者提供合理的建議，并且可能會在項目的開發(fā)過程中引入風險。挪威專家針對此情況提出了一種從石油和天然氣行業(yè)經(jīng)驗總結得出的技術資格要求，將有助于更加快速、高效、可靠地部署海上高壓直流輸電系統(tǒng)。

1．3工程項目規(guī)劃、環(huán)境和監(jiān)管

哥倫比亞和意大利專家提出了哥倫比亞與巴拿馬電氣互聯(lián)優(yōu)化設計方案，初步設計方案額定容量為600MW／±450kV，經(jīng)過綜合比較，方案優(yōu)化為300MW／±250kV，400MW／±300kV的雙極結構，并使用金屬回線作為最佳的技術和經(jīng)濟解決方案。線路長度由原來的600km變?yōu)?80km，但考慮到哥倫比亞輸電系統(tǒng)的強度問題，決定保留原來的輸電路線。貝盧蒙蒂第一條800kV特高壓直流輸電線路項目規(guī)劃構想了額定參數(shù)為2×4GW／±800kV雙極結構，直流線路長2092km，連接巴西北部與南部的直流輸電工程方案；印尼第一條Java－Sumatra直流輸電工程，額定參數(shù)為3GW／±500kV，雙極結構，直流線路包含架空線和海底電纜，考慮采用每極雙十二脈動換流器和備用海底電纜來提高系統(tǒng)的可靠性和可用率；太平洋直流聯(lián)接紐帶介紹了延長太平洋北部換流站壽命的最佳方案，將原有的換流器變?yōu)閭鹘y(tǒng)的雙極雙換流器結構，但保留多余的2個換流器閥廳，現(xiàn)以3．8GW／±560kV為額定參數(shù)運行。

1．4工程項目實施和運行經(jīng)驗

新西蘭和德國專家提出“新西蘭直流工程新增極3的挑戰(zhàn)和解決方案”，該工程不僅要保證設備能承受較高的地震烈度，保障其在弱交流系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運行，還要設計合理的設備安裝地點，以及新建極與原有極的一體化控制保護系統(tǒng)；巴西互聯(lián)電力系統(tǒng)的Madeira河項目中SanAntonio發(fā)電廠對400MW的背靠背中第一個模塊及額定參數(shù)為3．15GW／±600kV雙極中的第一極進行充電，工程因交流系統(tǒng)沒有足夠的短路容量而延遲工期，后通過安裝500kV／230kV聯(lián)接變壓器得以解決。印度的Champa－Kurukshetra±800kV／3GW高壓直流工程首次在特高壓輸電工程中采用金屬回線返回方式運行，輸電線路長1035km，遠期增加容量3GW，雙極功率傳輸容量可達6GW；法國與西班牙東部互聯(lián)案例中采用雙回VSC－HVDC饋入交流網(wǎng)絡，研究認為VSC－HVDC是首選的技術解決方案。

2FACTS裝置及技術應用

2．1可再生能源并網(wǎng)

丹麥專家開發(fā)了多電平靜止同步補償器（STATCOM）通用電磁暫態(tài)模型，并基于倫敦Array風力發(fā)電廠多電平STATCOM現(xiàn)場測量和電磁暫態(tài)仿真結果對比研究進行了驗證，仿真結果與現(xiàn)場測量結果比較相符，并顯示出良好的相關性。

2．2提高交流系統(tǒng)的性能

加拿大專家提出了用于工程規(guī)劃的通用VSC模型，開發(fā)了基于PSS／E的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型。驗證了該模型部分交流側和直流側故障，結果表明具有良好的相關性，可在新的工程規(guī)劃和規(guī)范研究中應用。伊朗專家提出了分布式發(fā)電并網(wǎng)中基于自適應脈沖VSC的新型控制方法，與另外兩種控制方法相比，諧波補償和電能質量改善比較表明，分布式發(fā)電中諧波含量減少，從而減少諧波注入交流網(wǎng)絡。“智能電力線路（smartpowerline，SPL）實驗研究項目”引入了在架空輸電線路嵌入微型變電站的概念。電源交換模塊，保護模塊和在線監(jiān)測系統(tǒng)可使輸電線路變得更智能，該技術還可以用于管理功率潮流和額外參數(shù)測量。

2．3FACTS工程項目規(guī)劃、環(huán)境和監(jiān)管

印度專家進行了動態(tài)補償裝置在印度電力系統(tǒng)的配置及選址研究，以易受故障擾動影響的印度西部地區(qū)為重點研究區(qū)域，并提出了無功功率控制補償器的最佳位置和動態(tài)范圍。

3電力電子設備的技術發(fā)展

3．1直流斷路器、直流潮流控制器和故障電流限制裝置

Alstom進行了120kV直流斷路器的開發(fā)和測試研究，該斷路器包括電力電子元器件，超快速機械斷路器，串聯(lián)電容器和避雷器等重要組成部分，可在5．3ms內(nèi)開斷電流。ABB提出混合型直流輸電工程斷路器為未來高壓直流系統(tǒng)的解決方案，描述了混合直流斷路器的詳細功能、控制方式和設計原則，混合斷路器的核心部件同樣為超快速機械斷路器。ABB的專家還提出了低損耗機械直流斷路器在高壓直流電網(wǎng)中的應用，其可替代混合直流斷路器，開斷參數(shù)最大為10kA／5ms。斷路器包含電磁制動器、并聯(lián)諧振電路，已完成一個額定參數(shù)為80kV的斷路器樣機，并成功通過了開斷目標電流的試驗。

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0 前言

現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展經(jīng)歷了幾個不同的階段，整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，現(xiàn)代電力電子技術屬于變頻器時代，同時又與微電子技術有效地進行了結合，這不僅使其應用范圍十分廣泛，而且在國民經(jīng)濟中的地位也變得越來越重要。

1 現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展趨勢

在當前科學技術快速發(fā)展的新形勢下，隨著電力電子技術的不斷革新，其發(fā)展達到了一個較高的水平?，F(xiàn)代電力電子技術主要是對電源技術進行開發(fā)和應用，可以說電源技術的發(fā)展是當前電力電子技術發(fā)展的主要方向。

1.1 現(xiàn)代電力電子技術向模塊化和集成化轉變

電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結構也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點進行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢。也加快了現(xiàn)代電力電子技術向模塊化和集成化轉變的進程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎。

1.2 現(xiàn)代電力電子技術從低頻向高頻化轉變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術必然會加快向高頻化方向轉化?？煽刂脐P斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術向高頻轉化的重要標志。而且隨著科學技術發(fā)展速度的加快，電力電子技術也必然會向著更高頻的方向發(fā)展。

1.3 現(xiàn)代電力電子技術向全控化和數(shù)字化轉變

傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關斷電器時還會產(chǎn)生一些危險，自關斷的全控型器件在市場上出現(xiàn)后，有效地彌補了這些限制和避免了危險的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術加快了數(shù)字化發(fā)展的進程。

1.4 現(xiàn)代電力電子技術向綠色化轉變

現(xiàn)代電力電子技術向綠色化轉變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術來講，現(xiàn)代電力電子技術的節(jié)能性更好，這也實現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對環(huán)境保護帶來了較好的效果。一直以來一些電子設備會將嚴重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導致電網(wǎng)總功率質量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀末期，各種有源濾波器和補償器的面世，實現(xiàn)了對功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎。

2 現(xiàn)代電力電子技術的應用

現(xiàn)代電力電子技術的功能具有多樣性的特點，其在多個領域都有著廣泛的應用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1 電源方面

（1）一般電源?，F(xiàn)代電力電子技術在開關電源和供電電源方面都取得了較大的進展，交流電直接由整流器轉變?yōu)橹绷麟姡@部分直流電一部分由逆變器轉換為交流，然后經(jīng)由轉換開關到達負載，而另一部分則直接對蓄電池組進行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。

（2）專用電源。高頻逆變式焊機電源和大功率開關型高壓直流電源是比較典型的兩種應用現(xiàn)代電力電子技術的專用電源。高頻逆變式焊機電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應用前景，逆變式焊機電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉換方法，由于焊機工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進而預先對系統(tǒng)做出處理和調整。大功率開關型高壓直流電源主要應用CT機、靜電除塵等比較大型的設備上，因為這類設備電壓比較高，甚至達到了50 ～ 159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷?，然后與諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。

2.2 傳動控制及牽引

這主要應用在無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制等等方面，通過將一個固定的直流電壓轉換為一個可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。

2.3 在電力系統(tǒng)中的應用

在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術的應用更是廣泛，比如說水力風力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術有著密切的聯(lián)系。目前的風力電力機組已經(jīng)結合了機械制造、空氣動力學、計算機控制技術、電力電子技術等等，而現(xiàn)代電力電子技術就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術，它對于電能的轉換、機組的控制和改善電能質量等都很重要。

2.4 在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應用

現(xiàn)代工作的開展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要動力和能量源頭。隨著我國工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效地降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠對當前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術的性能優(yōu)勢，有效地提高現(xiàn)代電力電子技術的效率，應用現(xiàn)代電力電子技術，通過工業(yè)控制有效地將電能轉換為勞動力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動強度，實現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動生產(chǎn)力的提高，以便于推動傳統(tǒng)行業(yè)的改造進程。

2.5 在家用電器方面的應用

現(xiàn)代電力電子技術在我們?nèi)粘Ｉ钪袘靡草^為廣泛，當前家用電器普遍應用現(xiàn)代電力電子技術，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進行工作，而不需要人們親自動手。

3 應用展望

在今后現(xiàn)代電力電子技術應用過程中，需要重視以下幾個方面的問題：首先，需要對節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設備和設計專用的電機來有效地提高電機系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉電系統(tǒng)，使其實現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲電裝置的設置問題，需要電力系統(tǒng)設計者從控制技術等方面來制定切實可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進行有效解決，更好地推動電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

4 結語

現(xiàn)代電力電子技術在多個領域都得到了廣泛的應用，特別是對電網(wǎng)的控制和轉換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術的應用，使大功率電能成為其他高新技術的重要基礎，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對推動經(jīng)濟和社會的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。

參考文獻：

[1] 劉增金.電力電子技術的發(fā)展及應用探究[J].電子世界，2011（9）：19+25.

[2] 冷海濱.現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展趨勢探析[J].電子技術與軟件工程，2014（1）：156-157.

[3] 韋和平.現(xiàn)代電力電子及電源技術的發(fā)展[J].現(xiàn)代電子技術，2005（18）：102-105.

篇（8）

2“電力電子技術”課程設計改革

“電力電子技術”課程應用性強，因此要求學生有較強的動手實踐能力。課程開設了6個學時的實驗，對學生來說實踐時間較少。因此率先在車輛工程專業(yè)新能源汽車專業(yè)方向開設了“汽車電力電子技術課程設計”課題，時間為一周，精選了“太陽能電動車SPWM控制逆變電路設計”、“車載逆變電源—推挽式直流變換電路設計”、“車載逆變電源—工頻逆變電路設計”等設計課題，要求學生通過課程設計能充分了解電力電子技術在汽車上的應用以及應用設計，要求學生“腳踏實地”進行電路方案論證比較，完成電力電子電路的參數(shù)計算、器件的選型、繪制電路原理圖等過程，掌握電力電子電路的設計，并能夠掌握電力電子器件常用的驅動電路設計，合理設計保護電路。同時對于電路原理圖要求采用EDA（電子設計自動化，ElectronicDesignAu-tomation）軟件進行繪圖，將學生所學的電力電子技術、自動控制技術、EDA技術等幾門課程在汽車電力電子技術課程設計中進行融合，提高學生的實際設計能力。對multisim實踐能力較強、學有余力的同學進一步指導其采用仿真手段（Matlab或者Multisim）進行仿真實習，論證設計結果。通過緊張而充實的課程設計，大部分的同學對電力電子技術在汽車上的應用有了進一步的認識，并對所學的相關課程進行貫通融合，充分了解所學專業(yè)課程之間的相互聯(lián)系，增強了對自身所學專業(yè)知識架構的認識，能夠熟練利用相關課程、相關技術手段進行電路設計，實現(xiàn)在專業(yè)知識架構中的“自由天地”。

篇（9）

2MATLAB/Simulink在三相橋式全控整流電路的應用

筆者在電力電子技術課堂教學中可以直接在MATLAB/Simulink畫出三相半波可控整流電路，其實也就是搭建其仿真模型，其過程十分簡單，不需占用很多課堂教學時間，最重要的是這是一種新鮮事物，可吸引學生的注意力，增加他們的好奇心，間接地可以提高課堂教學質量。三相半波可控整流電路的仿真模型如圖3所示[4-6]。仿真結果如圖4所示，其中圖4(a)、(b)和(c)中的每個波形從上到下分別為觸發(fā)脈沖波形仿真波形、晶閘管電流仿真波形、晶閘管電壓仿真波形、輸入負載電壓和電流仿真波形。很容易看出，圖4中的各個仿真波形跟圖2所示的理論分析波形完全一致。在這個教學過程中可以得出以下結論：第一，將計算機仿真軟件引入課堂教學中達到了實驗的目的，在教學過程中直接對所學理論知識進行驗證，可以完全等同于在實驗室通過實驗方法驗證理論的正確性，從而節(jié)省了實驗資源。第二，將計算機仿真軟件引入課堂教學中，可以改變傳統(tǒng)的授課方式，改變“滿堂灌”的教學方式，更能吸引學生的注意力，激發(fā)他們的學習興趣，更重要的是在課后他們可以自己動手通過計算機仿真軟件對當天所學的知識進行驗證，其實這個過程就是學生學習和掌握所學課堂知識的過程，如果任課教師布置一些任務，學生就可以做到學以致用，達到培養(yǎng)人才的目的。

篇（10）

起動Matlab軟件，打開Simulink仿真模塊，通過拖拽元件構建單相橋式全控整流電路電阻性負載和電感性負載仿真模型。仿真電路中主要的元件的提取路徑如下所示。

2單相橋式全控整流電路電阻性負載觸發(fā)角度為450仿真

利用3.1中描述的元件的提取，根據(jù)單相橋式全控整流電路電阻性負載原理圖，對所選擇的仿真元件進行連線，仿真模型如圖1所示。模塊參數(shù)設置分別針對電源、觸發(fā)脈沖、負載電阻進行設置。電源電壓為100V，50HZ交流電；VT1、VT4觸發(fā)脈沖設定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0025S；VT2、VT3觸發(fā)脈沖設定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0125S；電阻R=2、H=0、F=inf；晶閘管為默認值設定。開始時間設置為0，終止時間設置為0.05，算法設置為ode23tb。參數(shù)設定完畢后進行仿真，仿真波形如圖2所示。

3單相橋式全控整流電路電感性負載觸發(fā)角度為45̊仿真

模塊參數(shù)設置分別針對電源、觸發(fā)脈沖、負載電阻進行設置。電源電壓為100V，50HZ交流電；VT1、VT4觸發(fā)脈沖設定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0025S；VT2、VT3觸發(fā)脈沖設定為幅值為10、周期為0.02S、延時時間為0.0125S；電阻R=2、H=0.1、F=inf；晶閘管為默認值設定。開始時間設置為0，終止時間設置為0.05，算法設置為ode23tb。電感性負載不帶續(xù)流二極管和帶續(xù)流二極管仿真模型和仿真波形如圖3、4所示。