電力電子技術(shù)運用及發(fā)展研究
時間:2022-04-01 10:30:00
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電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。它包括電力電子器件、變流電路和控制電路三部分,是電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的交叉學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電力電子技術(shù)由于和現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機工程、微電子技術(shù)等血多領(lǐng)域密切相關(guān),已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科相互滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。隨著電力電子、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為發(fā)展趨勢。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和啟、制動性能被國內(nèi)外公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻技術(shù)是交流調(diào)速的心技術(shù),電力電子和計算機技術(shù)又是變頻技術(shù)的核心,而電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術(shù),廣泛應(yīng)用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領(lǐng)域,現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術(shù)。
一、電力電子技術(shù)應(yīng)用
用電領(lǐng)域中的電力電子技術(shù),電動機的優(yōu)化運行。全世界的用電量中約有60%左右是通過電動機來消耗的。高能量密度的電源應(yīng)用,電化學(xué)電源廣泛應(yīng)用在作為國民經(jīng)濟(jì)的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產(chǎn)業(yè)中;體積小、重量輕、效率高的各種開關(guān)電源應(yīng)用也是十分廣泛;信息領(lǐng)域中的電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)為信息技術(shù)提供先進(jìn)的電源和運動控制系統(tǒng),日益成為信息產(chǎn)品中不可缺少的一部分;發(fā)電領(lǐng)域中的電力電子技術(shù),發(fā)電機的直流勵磁。常規(guī)發(fā)電機中勵磁的建立已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流磁勵機轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍蓄l交流勵磁機加電力電子整流的方法,并已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益,可靠性較高。水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,采用了電力電子技術(shù)后,將水輪發(fā)電機直流勵磁轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當(dāng)水流量減少時,提高勵磁頻率,可以把發(fā)電頻率補償?shù)筋~定,延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期,解決了水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導(dǎo)致的頻率無法調(diào)節(jié)、浪費較多水能的問題;環(huán)保型能源發(fā)電,利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿刃履茉窗l(fā)電,是解決一次能源危機(煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏)的重要途徑,它們是可再生的綠色能源。
二、電力電子器件發(fā)展趨勢
縱觀幾十年的發(fā)展歷史,半導(dǎo)體器件起到了推動電子技術(shù)發(fā)展的作用,晶閘管等電力半導(dǎo)體器件扮演了電力電子發(fā)展中的主要角色。電力電子技術(shù)的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝,己成為世界各國工業(yè)自動化控制和機電一體化領(lǐng)域競爭最激烈的陣地,各發(fā)達(dá)國家均在這一領(lǐng)域注入極大的人力,物力和財力,使之進(jìn)入高科技行業(yè),就電力電子技術(shù)的理論研究言,目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進(jìn),在這些國家各種先進(jìn)的電力電子功率量不斷開發(fā)完善,促進(jìn)電力電子技術(shù)向著高頻化邁進(jìn),實現(xiàn)用電設(shè)備的高效節(jié)能,為真正實現(xiàn)工控設(shè)備的小型化,輕量化,智能化奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ),也為21世紀(jì)電力電子技術(shù)的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景。
1.全球范圍內(nèi)石油儲量、煤儲量逐漸在減少,生態(tài)平衡也嚴(yán)重受到破壞,環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,現(xiàn)在世界各國普遍關(guān)注新能源的應(yīng)用..新能源發(fā)電中的電力電子技術(shù)應(yīng)用特點如下:一次能源供給隨機性大,風(fēng)能、太陽能都隨天氣情況而有很大變化;并網(wǎng)發(fā)電要求高,電網(wǎng)側(cè)要求輸入電能波動小,電能質(zhì)量高等。
2.電力牽引(electrictraction)是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電力機車或動車的牽引電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能,驅(qū)動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通電動車輛組運行。因此,在以后的發(fā)展中,要不斷應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來扼殺電力牽引的缺點,達(dá)到盡量完美。
3.智能電網(wǎng),就是電網(wǎng)的智能化,它是建立在集成的高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。智能電網(wǎng)技術(shù)正蓬勃發(fā)展,太陽能和風(fēng)能發(fā)電是智能電網(wǎng)的分布式發(fā)電組成部分。從更高的層面來講,現(xiàn)今的電網(wǎng)變得比以往更大、更安全及更高能效,但其智能化程度仍然偏低,故智能電網(wǎng)是當(dāng)今的重要發(fā)展趨勢。我國開發(fā)研制電力電子器件的綜合技術(shù)能力與國外發(fā)達(dá)國家相比,仍有較大的差距,要發(fā)展和創(chuàng)新我國電力電子技術(shù),并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,就必須走有中國特色的產(chǎn)學(xué)創(chuàng)新之路,即牢牢堅持和掌握產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方法走共同發(fā)展之路。
從跟蹤國外先進(jìn)技術(shù),逐步走上自主創(chuàng)新,從交叉學(xué)科的相互滲透中創(chuàng)新,從器件開發(fā)選擇及電路結(jié)構(gòu)變換上創(chuàng)新,這對電力技術(shù)創(chuàng)新是尤其實用的。目前世界上許多大公司已開發(fā)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(chǎn)品推出。國產(chǎn)電力半導(dǎo)體器件研發(fā)生產(chǎn)能力還落后于世界電力電子器件的發(fā)展水平,在新世紀(jì)國際電力電子崛起之時,中國電力半導(dǎo)體器件的落后狀態(tài)將會影響中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國產(chǎn)電力半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)任重而道遠(yuǎn)。從發(fā)展前景看,以電力半導(dǎo)體器件及“變頻技術(shù)”為核心的電力電子行業(yè),在國家政策的強持下將會走向更加輝煌的明天。