电力电子技术是利用电力电子器件实现电能控制和转换的研究,是电力工程三大领域之间的跨学科领域,电力与控制,电力与控制,电力,工业,交通,航空航天等。该领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已渗透到工业生产和社会生活的各个方面,已成为传统工业和高科技领域不可或缺的关键技术,可以有效节约能源。

现代电力电子技术探讨

一是电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向是从传统的电力电子技术(主要从事低频技术)到现代电力电子技术(主要基于高频技术)。电力电子技术始于20世纪50年代末和60年代初,其发展经历了整流器,逆变器和逆变器的时代,并促进了电力电子在许多新领域的应用。功率半导体复合器件是在20世纪80年代末和90年代初开发的,以功率mosfet和igbt为代表,结合了高频,高压和大电流,表明传统的电力电子技术已进入现代电力电子领域。时代。

现代电力电子技术探讨

1,整流器时代

大功率工业电力由工频(50hz)交流发电机供电,但约20%的电力以直流电的形式消耗,其中杏耀娱乐注册最典型的是电解(有色金属和化学材料的直流电解) ,牵引(电力机车,电力驱动型内燃机车,地铁机车,城市无轨电车等)和直流输电(轧钢,造纸等)三大领域。大功率硅整流器可以有效地将工频AC转换为DC电源。因此,在20世纪60年代和70年代,大功率硅整流器和晶闸管的开发和应用得到了极大的发展。当时,中国已经在各地的大型硅整流器工厂掀起了一股热潮。目前,中国大小型硅整流器的半导体制造商是当时的产品。

2,逆变器的时代

在20世纪70年代,全球出现了能源危机,由于显着的节能效果,交流电机变频空转迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电转换为0~100hz AC。在20世纪70年代和80年代,随着变频器的普及,用于大功率逆变器的晶闸管,巨型功率晶体管(GTr)和栅极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子的主角。类似的应用包括高压直流输出,静态无功功率动态补偿等。这时,电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率低,仅限于中低频范围。

3,逆变器的时代

20世纪80年代,大规模和超大规模集成电路技术的快速发展为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术与高压大电流技术相结合,出现了许多新的全控制功率器件,首先是功率m0sfet的问世,这导致了高功率器件的发展。中小功率的频率电源,然后绝缘门。双极晶体管(igbt)的出现为高频电源的发展带来了机遇。 mosfet和igbt的出现标志着传统电力电子技术向现代电力电子技术的转变。据统计,到1995年底,功率m0sfet和gtr已达到功率半导体器件市场的均衡点,而在电力电子领域使用igbt代替gtr是决定性的。新设备的开发不仅为交流电机变频调速提供了高频率,而且使其性能更加完善和可靠,使现代电子技术不断发展,高频率,节能,节能。设备。量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。二,电力电子技术的应用

1.一般工业

各种交流和直流电动机广泛用于工业中。直流电动机具有良好的调速性能,为其供电的可控整流器电源或直流斩波器电源是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的快速发展,交流电动机的调速性能可与直流电动机相比,交流调速技术得到广泛应用和支配。动力钢电子交流和直流调速技术广泛应用于数千千瓦的各种轧机,数百瓦的数控机床伺服电机,以及矿山牵引。一些不需要高速控制性能的大型鼓风机近年来也采用了变频装置来实现节能。还有一些非调节电机使用软启动器来避免启动期间的电流浪涌。这种软启动器也是电力电子设备。电化学工业使用大量的直流电,电解铝和电解盐水需要大容量整流电源。电镀装置还需要整流电源。电力电子技术还广泛应用于冶金行业的高频,中频感应加热电源,淬火电源和直流电弧炉电源。

2.运输

电力电子技术广泛应用于电气化铁路。整流装置用于电力机车的直流机车,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁路车辆。在磁悬浮列车的未来,电力电子技术是一项关键技术杏耀平台。除了牵引电动机驱动器之外,车辆中的各种辅助电源也与电力电子设备不可分离。电动车辆的电动机通过电力电子设备进行电力转换和驱动控制,并且电池的充电也与电力电子设备不可分离。许多先进的电动机需要大量的控制电动机,这些电动机也由变频器和斩波器驱动和控制。飞机和船只需要许多不同的动力源,因此航空和导航与电力电子设备密不可分。如果电梯也被认为是运输,那么它也需要电力电子技术。大多数以前的电梯都使用直流调速系统,近年来,交流变频调速已成为主流。 3.电力系统

电力电子技术在电力系统中具有非常广泛的应用。据估计,发达国家用户使用的电能的60%以上由至少一个电力电子转换器处理。电力电子技术是电力系统现代化过程中的关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果你离开电力电子设备,电力系统的现代化是不可想象的。直流输电在长距离和大容量传输方面具有很大的优势。电力传输端的整流阀和电力接收端的逆变阀使用晶闸管转换器。近年来开发的灵活的AC派系也通过依赖电力电子设备来实现。无功功率补偿和谐波抑制对电力系统具有重要意义。晶闸管控制电抗器(tcr)和晶闸管开关电容器(tsc)是重型无功功率补偿装置。近年来出现的新型电力电子设备如静止无功发生器(svg)和有源电力滤波器(apf)具有优异的无功功率和谐波补偿性能。在配电网络系统中,电力电子设备还可用于防止瞬时停电,瞬时电压下降,闪烁等,以便控制电能质量并改善电能质量。在变电站中,向操作系统提供可靠的AC/DC操作电源,并且电力电子设备需要对电池充电。

4,电子设备的电源

各种电子设备通常需要不同电压电平的DC电源。在通信设备中的程控交换机中使用的DC电源先前是晶闸管整流电源,并且现在已经使用全控制设备改变为高频开关电源。大型计算机所需的电源和微型计算机内部的电源现在也使用高频开关电源。在各种电子设备中,过去已经使用了大量线性稳压电源。由于高频开关电源体积小,重量轻,效率高,线性电源逐渐被取代。因为各种信息技术设备需要电力电子设备来提供电力,所以可以说信息电子技术与电力电子技术不可分离。

5,家用电器

照明在家用电器中占有突出地位。由于电力电子照明电源体积小,发光效率高,并且可以节省大量能源,因此它们通常被称为“节能灯”,它们逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。逆变器空调是家用电器中电力电子器件应用的典型示例。用于电子设备(例如电视,音频设备和家用计算机)的电力电子设备也需要电力电子设备。此外,一些洗衣机,冰箱,微波炉和其他电器也使用电力电子技术。电力电子技术广泛应用于家用电器,使其与我们的生活息息相关。

6,其他

不间断电源(ups)在现代社会中变得越来越重要,它们的使用越来越大,它们在电力电子产品中占有相当大的份额。航天器中的各种电子仪器需要电力。在载人航天器中,为了人们的生存和工作,它也与各种动力源密不可分。这些必须使用电力电子设备传统的发电方法是火力发电,水力发电和后来的核能发电。在能源危机之后,各种新能源,可再生能源和新的发电方法受到越来越多的关注。其中,太阳能和风能的发展相对较快,燃料电池备受关注。太阳能发电和风力发电受到环境限制,并且产生的电力质量差。通常需要缓冲能量存储装置并改善电能质量。这需要电力电子设备。在与电力系统联网时,它也与电力电子产品密不可分。为了合理利用水电资源,抽水蓄能电站近年来受到关注。其中,大型电动机的启动和速度调节需要电力电子设备。超导储能是未来的一种储能方法。它需要强大的直流电源,这也与电力电子技术密不可分。核聚变反应堆在产生强磁场和注入能量时需要大容量脉冲电源。该电源是电力电子设备。科学实验或某些特殊场合往往需要一些特殊的电源,这也是电力电子技术的应用。过去,电力电子技术的应用主要集中在中高功率上。现在,在低于1kw,甚至低于几十W的功率范围内,电力电子技术的应用正变得越来越广泛,其地位越来越高。这已成为一项重大发展趋势,值得人们关注。总之,电力电子技术的应用非常广泛。从人类对宇宙和自然的探索,到国民经济的各个领域,到我们的食品,服装和生活,我们都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力无处不在。这也激励了几代学者和工程师研究和研究电力电子技术并使其迅速发展。电力电子设备向负载提供各种DC电源,恒定频率AC电源和可变频率AC电源。因此,可以说电力电子技术也称为电源技术。电力电子技术对节约能源具有重要意义。特别是在使用变频调速的大型风机和水泵的情况下,电力电子技术的节能效果在使用非常大的照明电源方面非常显着,因此它也被称为节能技术。