電力電子論文參考范文
電力電子論文參考范文
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于電力電子論文參考范文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!
電力電子論文參考范文篇1
淺談電力電子技術(shù)的發(fā)展
[摘 要]本文回顧了電力電子技術(shù)的發(fā)展，闡述了電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，論述了現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)電力電子技術(shù)的未來(lái)做出展望。
[關(guān)鍵詞]電力電子技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用
引言
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)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(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。
一、電力電子器發(fā)展回顧
整流管是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛的一種器件。電力整流管對(duì)改損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國(guó)通用電氣GE公司研制出第一個(gè)工業(yè)用普通晶閘管開(kāi)始，其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝的改革為新器件開(kāi)發(fā)研制奠定了基礎(chǔ)，在以后的十年間開(kāi)發(fā)研制出雙向，逆變、逆導(dǎo)、非對(duì)稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場(chǎng)。1964年在美國(guó)第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關(guān)斷的GTO至今，目前以達(dá)到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當(dāng)前各種自關(guān)斷器件中GTO容量最大，其在大功率電力牽引驅(qū)動(dòng)中有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，它在中壓、大容量領(lǐng)域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產(chǎn)品，其額定值已達(dá)1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開(kāi)關(guān)損耗小、開(kāi)關(guān)時(shí)間短等特點(diǎn)，在中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)損耗低及工作頻率高等特點(diǎn)，其有著廣闊的發(fā)展前景。
二、電力電子器件發(fā)展趨勢(shì)
電力半導(dǎo)體器件是電力電子應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)，必須重視電力電子器件的發(fā)展。國(guó)際上電力半導(dǎo)體器件經(jīng)歷了晶閘管(SCR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)和場(chǎng)控器件(IGBT和功率MOSFET)三個(gè)階段。進(jìn)入90年代，電力電子器件的研究和開(kāi)發(fā)已進(jìn)入大功率化、高頻化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、集成化和智能化時(shí)代。我們將50Hz的標(biāo)準(zhǔn)工頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設(shè)備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設(shè)備制造節(jié)約材料，運(yùn)行時(shí)節(jié)電就更加明顯，設(shè)備的系統(tǒng)性能亦大為改善，尤其是對(duì)航天工業(yè)其意義十分深遠(yuǎn)的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術(shù)創(chuàng)新的主導(dǎo)方向。而硬件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)模塊化是器件發(fā)展的必然趨勢(shì)。
三、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用
1、計(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提出綠色電腦和綠色電源。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定，桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)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。
2、通信用高頻開(kāi)關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展，高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。目前，在程控交換機(jī)用的一次電源中，傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代，高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作，開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。
3、直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)車(chē)的無(wú)級(jí)變速和控制，同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時(shí)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(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源)，同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。
4、不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)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(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量，另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)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。
5、變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其在電氣傳動(dòng)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(guò)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(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
6、大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50～l59kV，電流達(dá)到0.5A以上，功率可達(dá)100kW。自從70年代開(kāi)始，日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù)，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。進(jìn)入80年代，高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門(mén)子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件，將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)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(jìn)一步減小。國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?，采用全橋零電流開(kāi)關(guān)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。
四、結(jié)束語(yǔ)
總而言之，電力電子及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟，實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源，僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求，吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng)，并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專(zhuān)用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。
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電力電子論文參考范文篇2
淺論電力電子技術(shù)的應(yīng)用
【摘 要】本文簡(jiǎn)單闡述了電力電子技術(shù)的發(fā)展，主要介紹了電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)、汽車(chē)工業(yè)、光伏發(fā)電領(lǐng)域等方面的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);應(yīng)用
0.引言
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展歷程， 電力電子技術(shù)已迅速發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的技術(shù)、學(xué)科領(lǐng)域。它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每個(gè)工業(yè)。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)，隨著新的理論、器件、技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，特別是與微電子技術(shù)的日益融合，電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也必將不斷地得以拓展，它將成為新世紀(jì)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。電力電子技術(shù)擁有許多微電子技術(shù)所具有的特征，比如發(fā)展迅速、滲透力強(qiáng)、生命力旺盛，并且能與其它學(xué)科相互融合和相互發(fā)展。
1.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代，柔性交流輸電(FACTS)概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)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(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
1.1在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)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。
變速恒頻勵(lì)磁廣泛應(yīng)用于水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)。在水力和風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，為了獲得最大有效功率，使水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速運(yùn)行，主要通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%，且運(yùn)行效率較低。使用低壓或高壓變頻器，實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國(guó)內(nèi)外有許多的生產(chǎn)廠家，無(wú)完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)較少，目前，國(guó)內(nèi)不少院校和企業(yè)正在抓緊時(shí)間搞聯(lián)合研發(fā)。
1.2在輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
電力電子元器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。在輸電環(huán)節(jié)中應(yīng)用的技術(shù)主要有直流輸電(HVDC)和輕犁直流輸電(HVDC Light)技術(shù)以及柔性交流輸電(FACTS)技術(shù)，其中柔性交流輸電技術(shù)應(yīng)用尤為重要。
FACTS技術(shù)的概念問(wèn)世于20世紀(jì)80年代，它是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制，從而大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。 近年來(lái)柔性交流輸電技術(shù)在世界上發(fā)展迅速，并將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。
1.3在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電系統(tǒng)亟待需要解決的問(wèn)題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制不僅要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即為用戶電力技術(shù)或稱DFACTS技術(shù)，是在FACTS各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的電能質(zhì)量控制新技術(shù)?？梢詫FACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的壓縮版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。潛在需求量大，市場(chǎng)介入較容易，研發(fā)投入和生產(chǎn)成本較低，隨著電力電子元器件價(jià)格不斷降低，可預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。
1.4在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
1.4.1變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
要想使電動(dòng)機(jī)節(jié)電較完善，必須將本身挖掘節(jié)電潛力節(jié)電和通過(guò)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電二者結(jié)合起來(lái)。目前，交流調(diào)速主要廣泛應(yīng)用于冶金、礦山等部門(mén)及社會(huì)生活中，如：風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國(guó)外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國(guó)正在推廣應(yīng)用中。
1.4.2減少無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)
在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不僅消耗有功功率，而且還消耗無(wú)功功率。因此，無(wú)功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的主要部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無(wú)功平衡，否則，將會(huì)使系統(tǒng)電壓降低 ，設(shè)備損壞，功率因數(shù)減少，嚴(yán)重時(shí)將引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無(wú)功容量不足時(shí)，應(yīng)增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，以提高設(shè)備功率因數(shù)。
2.電力電子技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用
作為汽車(chē)用電源，在原來(lái)14V、28V基礎(chǔ)上，現(xiàn)又增加了新的42V系列，且還出現(xiàn)了混合動(dòng)力源電動(dòng)車(chē)(HEV)等288V的驅(qū)動(dòng)電壓(典型值)，形成了多種電源并存的局面。使用這些電源來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的各種功能，就必須利用所謂的電力電子技術(shù)。如：回波(echo)技術(shù)，藉能量管理或功率管理的最佳化，高可靠性，利用線控(x-by-wire)裝置的電子控制系統(tǒng)等都是非常需要的。這些電力電子裝置與原來(lái)的裝置比較，由于電力電子技術(shù)導(dǎo)致了“響應(yīng)性好”、“軟控制的靈活性”、“小型輕量化的操控”、“高的效率”等一系列優(yōu)越的性能，尤其是從各類(lèi)照明、指示燈、雨刷(刮水器)、電動(dòng)窗等1kW以下的輕負(fù)載到數(shù)十kW功率級(jí)的電力驅(qū)動(dòng)，功率都不斷增大。利用電動(dòng)機(jī)、逆變器或交流變換器等電力電子裝置的性能，大幅度提升了汽車(chē)的動(dòng)力性能。
在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用主要有：利用電子開(kāi)關(guān)替代傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)以及繼電器;無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火、燃油電子噴射;電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向、電子自動(dòng)變速器;對(duì)原有的直流電源系統(tǒng)進(jìn)行改造;對(duì)水泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、懸架等進(jìn)行電子監(jiān)控。
3.電力電子技術(shù)在光伏發(fā)電中的應(yīng)用
光伏發(fā)電技術(shù)是可再生的新能源重要組成部分，可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電器，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具。光伏電源無(wú)處不在。到2040年可再生能源將占光能耗得50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上。到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略地位。光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣，儲(chǔ)存電能的蓄電池，充放電控制器、逆變器、并網(wǎng)控制、無(wú)功補(bǔ)償，電控柜，太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。其中除了太陽(yáng)能電池，其它部分都需要電力電子技術(shù)支持。
4.結(jié)束語(yǔ)
總而言之，電力電子技術(shù)是智力、信息、知識(shí)密集型技術(shù)，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目之一，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是電子工業(yè)發(fā)展將具有一定價(jià)值。
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