淺談電力電子技術論文

一、電力電子技術的應用

1.1一般工業

工業生產中，一般都會使用到各種交流電動機，這些動力設備性能比較好，在，可以提供直流斬波電源，或者提供可控整流電源。但是提供的主體是電力電子裝備。眾所周知，交流電機變頻調速技術是整個電氣節能最關鍵之技術，相對於傳統的大型機器而言，使用的是電力電子交流節能技術，將其作為電力驅動電源，可以節能電能達到30%。近年來，隨着電力電子技術得以發展，使得交流電性能得以發揮出來，隨着社會不斷髮展，交流調速技術得到廣泛應用，逐漸佔據市場。

1.2在電力系統中的應用

當電力系統離開了電力電子技術之後，電力現代化建設將很難實現。電力系統建設發展中，得到了電力電子技術支撐，現代化建設目的得以實現。高壓輸電是基於發電廠藉助變壓器，將發電機發出的電壓將其升壓之後再輸出的一種全新方式。高壓直流輸電端位置以及受電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，這可以避免了大容量以及長距離輸送導致電力系統出現損耗問題出現，為輸電系統使用奠定技術基礎，從而為良好輸電提供保障。在配電網系統中，電力電子裝置還可以被使用於電能質量控制，例如，使用於閃變、瞬間停電以及電壓跌落等等電能質量控制中，更好的保障供電質量。

1.3交通運輸

電子電力技術交通中被廣泛使用，DC／DC變換技術被大量使用於地鐵、動車以及無軌電車中。在使用中，可以更好的控制無極變速，提升控制質量。在使用中，最常表現在於電氣機車中的直流機車選擇了整流裝置將其作為供電設備。但是，交流機車如果採用了變頻裝置進行供電，那麼需要藉助電力電子裝置做好電力驅動和和電力控制。例如：直流斬波器被廣泛使用於軌道車輛中，常見的磁懸浮列車中電力電子技術使用，這是一項技術要求較好，關鍵之技術使用案例。其中藉助電動汽車將其作為蓄電池，提供能源，需要做好電力驅動控制工作。那麼使用蓄電池進行充電，不能離開電源。因此，航海、航空也離不開電子技術。

二、電力電子技術未來的發展

觀看技術發展進程中看出，半導體器件使用推動了電子技術得以快速發展。當前晶閘管等電力半導體器件有着重要的角色，尤其是在電力電子技術使用過程中。進入的到79年代之後，半控型晶閘管使用開始有新的改變。之前從低壓的小電流逐漸向高壓大電流方向發展，而且還研究出大量的電子產品。這些產品被成為電子器件，隨着電子技術不斷髮展，這些產品被廣泛使用。因此，被稱為第一代電力電子器件，隨着電力電子技術不斷髮展，該技術使用範圍不斷擴大，將其使用於電子技術理論研究和半導體制造使用，使得工藝水平逐漸提高。我國隨後研究出了GTR、GTO、功率MOSFE等等電子器件，這些器件都是全控制型的電子器件，被成為第二代電力電子器件。近年來，隨着技術水平不斷髮展，研究出了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，逐漸向響應快、高頻率方向發展，這是一個質的飛躍，在我國國民經濟發展中具有重要作用，它推動了我國經濟不斷髮展，使得我國電子自動化進程邁進一部。進入90年代之後，電子電力器件發展更快速，逐漸朝複雜化、模塊化、智能化、功率集成的方向發展，以此形成了電力電子技術的理論研究、器件開發研製、應用的高新技術領域等，在國際上形成了新的技術熱門。目前世界上許多大公司已開發出IPM智能化功率模塊，日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產品推出。我國國產的電力半導體器件研究水平相對於西方國家，我國的電力電子技術水平相對較低，我國應該不斷創新技術，不斷進行研究，提升科研水平，更好的保障經濟建設。我國電力半導體器件如果沒有跟上社會發展步伐，將會影響我國經濟發展水平。因此，我國的電力半導體產業發展任務艱鉅。在未來發展中，應該進一步研究使用新材料，提升器件功率以及温度範圍，之間降低器件價格，使得器件被使用的範圍更廣。系統實現集成化，當獲得更好的集成化之後，才更好保障系統可靠性和安全性。

三、結束語

綜上所述，電力電子技術是一門信息、智力、知識密集型的技術，對該技術掌握對提升我國經濟可持續發展有重要作用。從當前的發展前景上看，將半導體器件作為核心技術的電力電子行業，在我國政策支撐下，科研工作深度加深，相信在不久的將來，該技術發展水平會得以提升，更加推動我國經濟發展。

作者：蘇潮 單位：廣東明陽龍源電力電子有限公司

一、智能電網對電力電子技術的要求

目前,電力電子技術雖然取得一定的進步但是仍然存在諸多的問題。例如如何讓它實現最大的優化控制改善電能的質量、減小對電網的污染，這都是需要解決的問題。安全使用電力電子器件是另一個急需解決的問題，在安全的前提下才可以實現其他的應用。我國的電網建設和電網結構雖然相對穩定但是仍存在很多問題,需要提高電網建設的要求和利用先進電力電子器件提高電網輸出電能的質量。而隨着經濟的不斷髮展,電力需求量也越來越大,大電網的建設必然是今後電力事業發展的方向,這也就意味着電網的結構也會越來越複雜，我國地理地獄遼闊氣候複雜，因此電網所面臨的條件很複雜，這就需要利用先進的電力電子技術,採用先進的電子裝置來調控電力系統,以增強電網的構架,避免電網故障的擴散,並增強電網的故障抵抗和故障恢復能力，這些問題都是可以通過先進電力電子技術的應用得到改善。社會的`進步對電能的需求量變大同時對電能的質量要求也是越來越高，輸出電能質量如果達不到要求會對整個電網產生重大影響，帶來的損失也是不可估量的。先進電力電子設備可以改善電網電能質量，大大的提高輸電效率和經濟發展。能源是整個人類社會存在與發展的物質基礎，更是經濟快速穩定增長的根本驅動力。隨着常規化石能源的不斷消耗以及生態平衡、環境污染等能源安全問題的日益突出，以清潔無污染、循環可再生為特點的太陽能、風能、生物質能等新能源的開發利用越來越受到世界各國的高度重視。我國雖然是當今世界上最大的發展中國家，能源資源總量豐富，但是資源分佈不均衡，開發利用難度較大，且人均擁有量較低。當前正值經濟飛速發展、能源高消耗時期，以常規化石能源為主要能源造成的環境污染問題與經濟快速發展之間的矛盾較為突出。為了從根本上解決我國的能源問題，滿足經濟穩定增長和社會和諧發展的需要，必須保護生態環境，實行能源的可持續發展戰略。一方面要大力提高能源利用效率，另一方面則是加快風能、太陽能等新能源的開發利用進度。這些新能源的發對電力電子器件的要求更高。

二、先進電力電子技術在智能電網中的應用

柔性交流輸電包括SVC和STATCOM，通過SVC進行無功補償的電壓輸出諧波大、基波損耗高、佔地面積較大，因此，用STATCOM進行無功補償成為電力系統無功補償的主要方法。靜止同步補償器（StaticSynchronousCompensator，STATCOM）是柔性交流輸電系統的核心裝置和技術之一。1976年，美國人yi第一次提出了它的概念，即利用半導體變流器進行無功補償的理論。通過對系統無功功率實現動態無功補償，提高系統暫態電壓穩定性，確保系統運行安全，改善系統的穩態性能和動態性能。與傳統的無功補償裝置相比，STATCOM裝置能夠連續調節無功，輸出諧波小，器件損耗低，運行範圍寬，調節速度快，可靠性高等優點；其輸出電流在電網電壓低時不受影響，具有較硬的低壓無功功率特性；而且接入系統後不會改變系統阻抗特性引起振盪。近年來，世界上有很多學者都從事STATCOM裝置的研究工作，無論是裝置容量還是產品性能都有了很大的提高。新型電力電子器件（如：IGBT、GTO、IGCT等）、多重化、多電平和單相橋串聯等技術被應用到STATCOM裝置中，以提高裝置容量和電壓等級，並通過現代控制技術，提高系統電壓穩定性，改善裝置輸出諧波。許多先進的控制方法，例如遞歸神經網絡自適應控制、模糊控制、比例積分(PI)控制、微分代數控制、魯棒性自適應控制等被應用到STATCOM裝置非線性特性的研究中。在世界上針對STATCOM裝置的研究工作中，STATCOM裝置的仿真建模及其控制方法研究始終是重點。世界各國對STATCOM的研究，STATCOM技術和應用情況都取得了突破性的進展。現代電力電子技術、多重化、多電平和單相橋串聯等技術使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先進控制方法的加入更提高了STATCOM工作的穩定性，使之在電力系統領域的應用更加廣泛。關於STATCOM的研究有很多問題，但是最重要的還是它的建模和控制問題，這將直接影響着STATCOM的整體性能。國際上關於STATCOM的研究由來已久，日本是最先運用STATCOM裝置的國家，緊接着美國也在STATCOM的研究上取得成功，並和日本聯合研製了世界上第一台採用GTO進行逆變的STATCOM，在1991年投入運行取得很好的效果。之後的德國在1997年也研製出大型的STATCOM裝置並在丹麥的風電場投入運行。我國雖然起步晚，但是發展速度極快，清華大學在1999年研製出20Mvar的STATCOM裝置，緊接着在2011年我國南方電網研究出世界上最大容量的STATCOM裝置，並在東莞投入運行取得良好的效果。從此我國成為能夠研製出大容量STATCOM裝置的國家之一，但是仍有許多不足之處有待改進。

三、結語

在本文裏,分析了先進電力電子對整個電網的影響，它在電網建設中的重要性，然後介紹了電網的發展和電能質量的提高對電力電子器件的要求，最後着重對STATCOM和SVC的發展進行分析和比較，它們對電網的無功補償有效的提高了電網的電能質量。