浅析电力电子技术的发展及应用

韩超 冉晓

摘 要：电子电力技术在我国国民经济的发展中占据了一个至关重要的位置，它也是电力行业的一颗新星，它的出现，带动了电力领域的电气自动化发展，搭起了电力行业间沟通的桥梁。本文主要分为两大块，一部分是谈电力电子技术的发展历程，另一部分是分析其在现实社会中的应用情况。

【关键词】发展 电子 电力 技术

随着高新技术的发展，电力电子技术的发展也为电力行业带来了新鲜血液，为电力行业朝着更高方向发展提供了基础。但它不仅仅只是应用于电力行业，由于时代科技的发展，各学科间的边缘越来越模糊，由此也决定了电力电子技术并不是一个完全独立的学科技术，与它关联的有材料科学、微电子技术及控制理论等，也就是说电力电子技术已经慢慢地渗透进各个工业部门。

1、 电力电子技术的发展历程

如果说晶体管的诞生标志着固态电子时代的来临，那么晶闸管的问世就把电子技术带上了飞速发展的轨道。随着高技术的发展，电力电子技术发展速度也越来越快，更多的领域开始应用这一技术，其作用可以从我国经济的发展看出。纵观电力电子技术的发展史，我们可以看出其经历了三个阶段：晶闸管时代、逆变时代、变频时代。接下来，笔者将从这三个阶段分别进行描述。

1.1 晶闸管时代

晶闸管时代也称晶闸管整流时代，晶闸管整流管在20世纪60和70年代得到了长足的发展，当时都是通过50HZ的交流发电机来提供较大功率的工业用电，其中直流形式的电能消费占了百分之二十。在当时，我国很多电厂都需要把交流电转化为直流电，这就催生了大功率硅整流器和晶闸管，它能高效的完成直流电的转变。这也造就了晶闸管整流时代。

1.2 逆变时代

到七十年代以后，自关断器件登上了历史舞台，随之也带来了电力电子技术逆变时代。所谓“逆变”即是将直流电转换成交流电。世界范围内的能源危机，普遍提高了人们的节能意识，大众普遍使用交流电机，因为更加节能。所以电力器件包括GTO、GTR，还有就是大功率的逆变晶闸管。

1.3 变频器时代

上述的逆变时代，虽然完成了逆变和整流的功能，但是其工作频率相对来说比较低，满足不了人们逐渐扩大的需求。所以，到80年代后期出现了集成电路。这种大规模的集成电路主要特点是将高压大电流技术和精细加工技术融为一体，标志着现代电力电子变频器时代的到来，标志着传统电力电子技术的升级。这时期的电力电子器件走复合化的道路，各器件的结构也越来越紧密，因为结合了各类器件的优点，显得功能也越来越强大。纵观世界现状，电力电子技术的发展方向将是高频化。

2 、电力电子技术在现实社会中的运用

我国正在由 “工业经济”模式向“信息经济”模式转变过程中，在转变中电子技术的发展将起到了基石的作用。因为高新技术的发展需要电子技术。它将传统产业和信息产业结合起来，促进了信息业的飞速前进。如今，很多高性能的电力变流装置已经被人们接纳，并且广泛的投入使用。这不仅促进电子行业的发展，而且还有利于促进其他相关行业发展，比如前面所讲的自动控制技术，就能够为其发展提供便利。未来的电力电子技术的应用领域还会拓宽，并将在经济发展中占据不可忽视的地位。下面，笔者将从五个方面分析电力电子技术在现实社会中的应用。

2.1 传统改造业

在传统产业的环境中，有很多不利于人体健康的因素，人们往往要在恶劣的环境中进行高强度的工作。电力电子技术的出现大大的改善了这一状况，它能把电能转化成劳动力，把智能工作室带进工厂，减轻工人们的工作负担。像化石燃料电站类的行业，工人们通常都是在危险的环境中作业，电力电子行业的出现，给此类行业的工作带来了极大的便利。

2.2 家用电器

电力电子技术也逐渐的普及到各家各户中，如变频空调、荧光灯等等。这些家用电器为家庭生活带来极大的便利的同时也相对的节约了家庭开支。比如，变频空调能够节约百分之三十的电量。除了这些之外，居民家中的电器，比如冰箱等都需要电力电子技术。电力电子技术为人人们带来更多的空余时间去享受生活。

2.3 交通运输

交通运输系统很庞大，我们享受到的便利交通正是电力电子技术的支持，比如交通中采用直流机，采用变频装置的交流机车，就能够为交通运输带来与传统交通所不同的优势。除了机车外，还有飞机轮船等也需要通过电力电子技术的支持。就算是如今各大高楼林立中的电梯也都采用交流变频调速。在交通运输界，电力电子技术已经毫不意外的成了一颗众家热捧的“新星”。

2.4 一般工业

现代化的工厂中随处可见自动化的机器设备，这就需要强大的电力系统，所以各工厂几乎都采用交直流电动机供电，尤其是交流电机，已经逐渐占据各工厂的主导地位了。不管是多大的电都可以使用电力电子调速技术，一些低技术的设备比如大型鼓风机，也可通过采用变频装置来提高性能和效率。

2.5 电力系统

电力系统的发展能够推动国家的发展，电力系统也需要电力电子技术，所以，当前的电力系统广泛采用该技术。配电系统的不稳定为我们带来很大的烦恼，电力电子装置可以在发生意外的情况下有效的控制电能质量，达到改善电力系统供电质量的目的。

2.5.1 高压直流输电（HVDC）

是利用稳定的直流电具有无感抗，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。是不增加系统的短路容量便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网；利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。它的主要缺点是直流输电线路难于引出分支线路绝大部分只用于端对端送电。

2.5.2 柔性输电技术（FACTS）

柔性交流输电系统又称为灵活交流输，能有效提高交流系统的安全稳定性。柔性交流输电技术的设备可分为串联补偿装置、并联补偿装置和综合控制装置。其主要内容是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性。

3 、发展趋势

近些年，随着我国科学技术的迅猛发展，具有我国自主知识产权的非穿通型高压大电流绝缘栅双极晶体管（NPT IGBT）芯片系列产品和高压大电流外延型超快软恢复二极管（FRED）芯片系列产品项日前在常州通过了多个部门的专家鉴定。与会专家一致认为，产品性能已达到国际同类产品的先进水平，其中1200V NPT IGBT产品的主要性能指标超过国际同类产品的先进水平。为我国电力电子技术的进一步提升，起到了长远的意义。

总而言之，电力电子技术是一个有着极大发展潜力的朝阳产业，自上世纪以来经历了五十多年的发展历程，在其理论研究及现实应用领域已经取得了一定的效果，也具有了一定的生产规模。以“变频技术”的为核心电力电子技术的广泛运用为人们带来了极大的便利，极大限度的拉动了国民经济的增长。可想而知的是，在不久的将来，电力电子技术将如太阳一样普照世界。

参考文献

[1]张为佐.电力电子技术的二十年及其未来——思考走向信息时代的电力电子学[J].电源技术应用，2001（Z1）.

[2]俞勇祥.電力电子技术的应用概况[J].新技术新工艺，2000（10）.

[3]马克刚.现代电力电子器件及其应用[J].世界电子元器件，2000（07）.