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现代电力电子技术的发展趋势【1】

摘 要 现代电力电子技术由控制电路、变流电路及电力电子器件三部分构成，在电力、电子和控制三大技术领域的共同作用下解决各种电力系统问题。

具体应用方面，电力技术涉及配电、发电及电力输送等诸多内容，而电子技术则主要涵盖了电子器件及电子电路的设备和技术问题，控制技术领域主要研究对象是外在装置设备的工作状态和参数标准。

器件作为电力电子技术的实施基础，对于电能的控制与转化意义重大，现代电力电子技术的发展势必将渗透生活的各个领域。

【关键词】现代电力电子技术 控制系统 发展趋势 应用展望

分析当前电力电子技术的发展趋势，其大致方向表现为由传统低频技术处理向现代高频技术转换，并逐渐取代传统的电力电子器件整合时代。

电力电子技术的发展源自硅整流器件，从整流器时代发展至逆变器时代，并逐渐演变为如今的变频器时代。

现代电力电子技术被广泛应用于社会生产生活的诸多领域，开关电源、输电技术、发电系统，随处可见电力电子技术的身影。

上世纪九十年代初以功率半导体复合器件为象征的现代电力电子体系逐渐形成，对于人们的工作和生活产生了重大影响。

本文从电力电子技术的发展历程和应用展望等方面分析了现代电力电子技术的发展趋势，体现了电力电子技术的发展与当前时代发展特征的融合。

1 关于电力电子技术的发展

1.1 回顾电力电子技术的发展历程

电力电子技术的发展历程可具体划分为三个时期，即整流器时代、逆变器时代和变频器时代。

首先，整流器时期的电力电子技术发展主要表现为大规模的工业用电，它的用电来源主要是交流发电机，消费形式以直流电为主，比如有色金属的电解、内燃机车的牵引以及轧钢中的直流电等。

硅整流器通过将直流电转化为工业用电而被广泛应用于配电和输电领域，这在六七十年代的中国随处可见。

其次，逆变器时代的电力电子技术发展遭遇了严重的能源危机，其波及范围之广使得整流器的发展不再适应电能企业的使用需求，以交流电为主的逆变器时代应运而生。

逆变器时代以晶闸管、晶体管以及晶闸管器件作为时代发展的主流，在高压直流输出的过程中实现了对动态功率的有效补偿。

然而这时的使用范围还仅仅局限于中低频领域，使用过程中的效率较为偏低。

再者，八十年代的变频器时代实现了大规模和超大规模集成电路的发展与应用，这不仅电子应用领域的显著创新，同时也为后期现代电力电子技术的发展提供了必要的技术借鉴。

变频器时代还对电力的精细加工技术进行了完善，全控型功率器件的出现实现了电力电子技术的高频化发展，使得现代电力电子技术转化成为一种可能。

功率半导体市场逐渐被变频器件取代，这一革新不仅提升了变频调速的使用频率，在小型轻量化技术装备方面也有了显著进步。

1.2 当前电力电子技术的应用领域

电力电子技术的发展核心控制体系在于电能器件的有效转换，作为一种现代技术，电力电子技术的主要功能不仅包括了逆变、整流、变频等基本方面，除此以外还涉及到斩波和智能开关等方面的内容。

通过对电网工频电能的转化来达到不同的使用目的，以此适应现代化生产对电力电子技术的使用需求。

具体应用方面，其应用领域主要包括了三大方面：其一，在变频器作用下对微电子技术及控制技术进行有效整合，将固有不变的交流电转变为可换可调的可变式交流电，以此达到无级调速的目的，这对电能资源的节约显然极为有利。

其二，在开关电源和供电电源方面现代电力电子技术也有着自身的使用功能，类似变频电源、焊接电源、充电电源、照明电源等都为现代化电力系统的完善提供了切实可行的技术指导。

其三，一些发电系统或是交流输电技术也体现出现代电力电子技术的应用意义，水力发电、风力发电、配电与用电系统的完善等都和电子系统的应用之间有着密切联系。

2 现代电力电子技术的发展趋势探讨

2.1 电力电子技术的发展趋势

电子电子技术归根结底是对电源技术的研究，电源技术不仅是电力电子技术研究的核心，一定程度上开光电源技术的发展也预示着现代电力电子技术今后的发展走向。

从发展趋势来看，现代电力电子技术的发展趋势可概括为以下几方面特点：

第一，现代电力电子技术的集成化与模块化特征。

这一特征主要表现在现代电力电子技术的功率器件和电源单元两个方面，从微小器件组成来实现电子器件的智能化辨别与使用。

这样的模块功率不仅有效控制了器件的体积，在设计与制造方面也形成了显著的模块化特征。

电力电子技术的模块化发展其核心目的旨在降低器件的电应力，从安全性与可靠性角度提升电力系统的使用性能。

第二，现代电力电子技术的高频化特征。

从理论分析及实践验证的双重角度不难看出，无论是变压器的电感还是电容体积在供电频率方面都呈现出一定的反比例趋势，因此体积的减小必然会导致电子技术的高频化呈现。

从这个角度来看，全控型电子器件的问世已然标志着现代电子与电力技术率先实现了自身的高频化转换。

第三，现代电力电子技术的全控化与数字化特征。

全控化电力电子技术的革新突破了原有电力电子器件在使用功能方面的限制，降低了关断换流电路可能造成的危险，从根本上保障了电力系统在使用过程中的安全性。

数字化特征则主要表现在现代电力电子技术的高频斩波以及谐振变换等方面，从弱电领域拓展了电力电子技术的发展渠道，提前实现了控制技术的集成化。

第四，现代电力电子技术的绿色化特征。

这里的绿色化特征既包括了环境污染问题的控制，又涉及到必要的电网污染源问题，是当前电力电子技术在发展过程中亟需解决的重要问题。

发电容量的控制从根本上减少了发电对环境造成的污染，与此相关的污染过滤器或是电能补偿系统等都是当前电力电子技术向绿色化迈进的有力证据。

具体的电力电子技术应用方面，则主要表现为四大革新趋势：其一，太阳能发电技术的应用。

太阳能发电技术为普通家庭提供了足够的.电能使用空间，成为了可再生资源的有效传播途径之一。

其二，燃料电池发电技术。

燃料电池的发电装置主要是将其中的化学能转化为可使用的电能，节能省电，鲜少产生环境污染问题。

其三，交流输电技术的应用。

作为一种新型电力系统出现的交流输电技术实现了对电网资源重新分配与利用，保障了电力系统的稳定性。

其四，现代电力电子技术中的储存与质量控制技术。

储存技术的使用在于提升电力系统本身的电力储备功能，而质量控制技术则在于从供电质量角度提高电力产品的使用效率。

2.2 现代电力电子技术的应用展望

关于现代电力电子技术的应用展望，可从如下几方面得以体现：第一，从节能性角度提升电机系统的使用性能，可从专用电机的设计或是控制设备的完善等方面来提升整体电力系统的使用效率第二，中高压直流输电系统的运用也是今后电力电子技术发展的必然趋势，这一系统本身就具备了低污染和低能耗的特点第三，当前社会发展进程中充电站网络的构建或是电动车辆的普及已经逐渐成为现代电力电子技术发展进程中积极完善与改革的内容，以电动汽车为代表的环保电力问题逐渐成为一个时代课题。

至于当前城市建设过程中充电网络的配备问题基本尚处于起步阶段，无论是实际应用领域还是理论构建领域都还存在许多值得研究和讨论的问题，但无疑其发展空间是极为广阔的第四，关于电力系统中电能储备装置的设置与超导线的使用也将成为电力电子技术亟需解决的问题之一，从根本上解决电能储备问题势必将对电力系统的持续发展产生积极而深远的影响。

然而面对电能储备过程中存在的诸多问题，电力系统设计者需要从控制技术与存储技术的双重层面来体现储能装置的有效性，对于其中可能存在的不合理问题提出切实有效的解决或改进对策。

3 结束语

现代电力电子技术的核心在于通过电子器件的转换来达到特定的变频和技术控制目的，以此实现节能减排的环保目标。

实际技术应用领域，电力电子技术的发展也是对电源技术的提升，在此基础之上现代电力电子技术本身的自动化与智能化特征越来越明显，高频化、模块化和绿色化的电力电子技术逐渐成为一种可能。

伴随如今半导体器件的日臻成熟，电力电子技术的发展也更加崇尚经济和环保的发展原则，体现电能品质与效率的有机结合。

不难看出，电力电子技术的发展源于技术领域本身的应用需求，随着现代化电子技术和电能耗材的出现，一些陈旧的电力电子技术理应被更加先进的技术所取代，进而更好地满足电子应用领域的使用需求。

当前日臻成熟的开关电源技术正逐渐朝着集成化、绿色化和数字化的方向发展，这也象征着现代电力电子技术的发展又向前迈了一大步。

参考文献

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[4]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

现代电力电子技术应用及发展【2】

摘 要：现代电力电子技术自20世纪60年代开始出现，其发展势头迅猛。

这是一项能够对电能进行控制和转换的技术，在多个行业都起到非常重要的作用，应用领域十分广泛。

文中分析了现代电力电子技术的发展趋势，并进一步对现代电力电子技术的应用进行了具体的阐述。

关键词：电力电子技术发展趋势应用

0 前言

现代电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段，整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现代电力电子技术属于变频器时代，同时又与微电子技术有效地进行了结合，这不仅使其应用范围十分广泛，而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。

1 现代电力电子技术的发展趋势

在当前科学技术快速发展的新形势下，随着电力电子技术的不断革新，其发展达到了一个较高的水平。

现代电力电子技术主要是对电源技术进行开发和应用，可以说电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。

1.1 现代电力电子技术向模块化和集成化转变

电源单元和功率器件作为现代电力电子技术的重要组成部分，是电子器件智能化的核心所在，其组成器件具有微小性，因此电力电子器件结构也更为紧凑，体积较小，但其能够与其他不同器件的优点进行有效综合，所以其具有显著的优势。

也加快了现代电力电子技术向模块化和集成化转变的进程，为电力系统使用性能的提升奠定了良好的基础。

1.2 现代电力电子技术从低频向高频化转变

变压器供电频率与变压器的电容体积、电感呈现反比的关系，在电力电子器件体积不断缩小的情况下，现代电力电子技术必然会加快向高频化方向转化。

可控制关断型电力电子器件的出现即是现代电力电子技术向高频转化的重要标志。

而且随着科学技术发展速度的加快，电力电子技术也必然会向着更高频的方向发展。

1.3 现代电力电子技术向全控化和数字化转变

传统的电力电子器件在使用过程中存在着一些限制，而且关断电器时还会产生一些危险，自关断的全控型器件在市场上出现后，有效地弥补了这些限制和避免了危险的发生，这也是现代电力电子技术变革的重要体现，表明现代电力电子技术加快了数字化发展的进程。

1.4 现代电力电子技术向绿色化转变

现代电力电子技术向绿色化转变主要表现在节能和电子产品两个方面。

相比于传统的电力电子技术来讲，现代电力电子技术的节能性更好，这也实现了发电容量的有效节约，对环境保护带来了较好的效果。

一直以来一些电子设备会将严重的高次谐波电流入到电网中，给电网带来较大的污染，导致电网总功率质量下降，电网电压出现不同程序的畸变。

到了上世纪末期，各种有源滤波器和补偿器的面世，实现了对功率参数的修正，从而为现代电力电子技术的绿色化发展奠定了良好的基础。

2 现代电力电子技术的应用

现代电力电子技术的功能具有多样性的特点，其在多个领域都有着广泛的应用，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中占据非常重要的地位，有着不可替代的作用。

2.1 电源方面

(1)一般电源。

现代电力电子技术在开关电源和供电电源方面都取得了较大的进展，交流电直接由整流器转变为直流电，这部分直流电一部分由逆变器转换为交流，然后经由转换开关到达负载，而另一部分则直接对蓄电池组进行充电。

一旦逆变器发生故障，蓄电池组则作为备用电源开始直接向负载提供能量。

在现在的电力电子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作为电源，不仅具有较好的降噪性，而且电源的效率和可靠性也能够得到有效的保障。

(2)专用电源。

高频逆变式焊机电源和大功率开关型高压直流电源是比较典型的两种应用现代电力电子技术的专用电源。

高频逆变式焊机电源是一种高性能的电源，由于大容量模块IGBT的普遍使用，使得这种电源有着更加广阔的应用前景，逆变式焊机电源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的转换方法，由于焊机工作的环境条件恶劣，所以燃弧、短路等就成为了司空见惯的问题，而采用IGBT组成的PWM相关控制器，能够提取和分析参数和信息，进而预先对系统做出处理和调整。

大功率开关型高压直流电源主要应用CT机、静电除尘等比较大型的设备上，因为这类设备电压比较高，甚至达到了50 ～ 159kV，将市电经过整流器整流变为直流，然后与谐振逆变电路串联，逆变为高频电压，再升压，最后整流成为直流高压。

2.2 传动控制及牵引

这主要应用在无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制等等方面，通过将一个固定的直流电压转换为一个可以变化的直流电压，这样就能够使控制更加的平稳和快速，而且还可以节能。

2.3 在电力系统中的应用

在发电系统中现代电力电子技术的应用更是广泛，比如说水力风力发电、用电系统、配电、输电等等都和现代电力电子技术有着密切的联系。

目前的风力电力机组已经结合了机械制造、空气动力学、计算机控制技术、电力电子技术等等，而现代电力电子技术就是发电系统中不可或缺的重要技术，它对于电能的转换、机组的控制和改善电能质量等都很重要。

2.4 在节能和改造传统行业中的应用

现代工作的开展离不开电能的支持，电能是现代工业的重要动力和能量源头。

随着我国工业用电量不断增加，用电的不合理及浪费现象也日益显现出来。

这就需要有效地降低能源的消耗，提高电能的利用效率，以便于能够对当前能源紧缺的局面起到一定的缓解作用。

因此需要充分的发挥现代电力电子技术的性能优势，有效地提高现代电力电子技术的效率，应用现代电力电子技术，通过工业控制有效地将电能转换为劳动力，建成现代化的智能车库，从而降低工人的劳动强度，实现人力资源的节约，确保劳动生产力的提高，以便于推动传统行业的改造进程。

2.5 在家用电器方面的应用

现代电力电子技术在我们日常生活中应用也较为广泛，当前家用电器普遍应用现代电力电子技术，给我们的日常生活带来了较大的便利。

许多电器都只需要按下按钮就能进行工作，而不需要人们亲自动手。

3 应用展望

在今后现代电力电子技术应用过程中，需要重视以下几个方面的问题：首先，需要对节能和环保给予充分的重视，通过完善控制设备和设计专用的电机来有效地提高电机系统的使用性能和效率其次，为了实现节能和环保，则需要使用中高压直流转电系统，使其实现低能耗及低污染最后，需要加快解决电力系统中储电装置的设置问题，需要电力系统设计者从控制技术等方面来制定切实可行的解决方案，从而对电能储备中存在问题进行有效解决，更好地推动电力系统的持续、稳定发展。

4 结语

现代电力电子技术在多个领域都得到了广泛的应用，特别是对电网的控制和转换上发挥着非常重要的作用。

通过现代电力电子技术的应用，使大功率电能成为其他高新技术的重要基础，这也决定了现代电力电子技术在国民经济发展中的重要地位具有不可替代性，对推动经济和社会的发展发挥着非常重要的作用。

参考文献：

[1] 刘增金.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子世界，2011(9)：19+25.

[2] 冷海滨.现代电力电子技术的发展趋势探析[J].电子技术与软件工程，2014(1)：156-157.

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