电力电子技术在电力系统应用的发展趋势

李娜

摘 要电力电子技术通过弱电控制和强大的电力一体化，不仅渗透到现代电力系统的各个环节，而且还有着巨大的生命力。电力电子技术应用和发展的重点领域包括可再生能源、可再生电力、电网技术和节能领域。在未来的30年里，新的想法，新的电力电子技术、新材料、新产品和新应用将是创新和发展的重大突破。

【关键词】电力电子技术 电力系统

目前，高效发电的控制包括：电流，电压，频率和波形的控制。已经广泛应用于电力、电气自动化等生产部门。目前，电力电子技术已经广泛应用于家用电器、医疗、航海航空等许多领域。据中国科学院推测，电力电子技术的发展，会使发电技术、新核电和核废料技术占有重要地位。

1 电力电子技术发展史

1.1 整流器时代

大功率工业用电由商用交流发电机提供，20%左右的电用于直流电，最显着的是电解、机车牵引、电力机车内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等直流电机组的滚动、造纸等领域。大功率硅整流器有效地将交流转换为直流，在二十世纪六七十年代，大功率硅整流器和晶闸管的开发和应用取得了很大的进展。当时，中国已经引发了一波大型硅整流器浪潮，目前小型和大型硅整流器半导体制造商是当时的产物。

1.2 逆变器时代

70年代来一直存在全球性的能源危机。由于节能效果显着、快速，控制了交流电机的快速发展。变频调速的关键技术是改变0，100Hz交流电中的直流电。 在20世纪70年代和80年代，随着逆变器控制装置的普及，大功率变频器中的晶闸管、巨功率晶体管和晶闸管成为电力电子的主角。此时电力电子技术已能够实现整流和逆变，但工作频率最低，限于低频段。

1.3 变频器时代

20世纪80年代，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。 集成电路技术，精密加工技术和高压高压技术，出现了一系列全控的新型功率器件，首先是功率的到来，至中小功率的功率为高频开发和绝缘双极型晶体管的出现，也为大中型电源的供应提供了高频的发展机会。新器件的研制不仅提供了高频交流电机的调速，使其性能更加完整可靠，而且对于现代高频电子技术的发展、节约高效节能材料以及实现机电一体化和智能化等方面提供了重要的技术基础和方法，开辟了电气的新时代。

2 制约电力发展的因素

电力的发展还有一些明显的局限性。首先，消费水平还比较低，人均年消费量仅为世界经济平均水平的1/6，社会发展仍然对电力的需求高，二是资源匮乏，能源效率低下，能源结构不合理，客观条件差等。电力结构和设计尚未达到最佳。要实现科学发展的力量，必须在更大范围的资源配置环境中加以调整，才能建立统一的国家能源体系。根据国家政策，中国能源发展的目标和条件必须遵循“大同”的原则。大型电站高压、自动化、信息技术、水电、火电、核能、新能源等的整体发展，西派、南北互供、国家电网、中建设特高压电网的电力系统管理，同步网络结构，是推进科技进步的重要战略途径，特别是加快能源技术进步和电力电子技术、微电子技术的电气特性相结合，创新和快速变革。资源枯竭、环境退化、能源的开发，保护和可持续发展已成为21世纪经济社会发展的重要全球战略。电是最清洁、最便捷、最优质的、最大限度地提高电能，促进了生态文明的建设。电力电子技术的诞生和发展，为电力的使用带来了革命性的变化，极大地改变了人们对电力的传统观念。能源质量引起了高度的关注，电力电子设备的改造和调控也成为衡量水平的重要指标。有统计显示，这个指标已经超过了全球的40%，未来几年可能会超过80%。

3 电力电子技术的应用

3.1 电力电子技术在一般工业中的应用

在一般工业应用中，需要应用大量的各种交、直流电动机。近年来，电力电器由于调速性能，电力电子变换技术的快速发展，交流电机也赶上了直流电机交流调速，技术中的应用并占据主导地位。大型钢铁加工设备要大到几千个小千瓦到几百瓦的数控机床。为了达到节能的目的，对一些性能要求较高的大型风机，近年来也采用了变频装置。软启动装置也是电力电子装置。

3.2 电力电子技术在电力系统的应用

电力电子技术在电力系统中得到了广泛的应用。 发达国家在用户终端上使用功率处理，至少60%以上的功率至少由一个功率电子设备处理一次。电力系统的现代化是非常不可预测的。 电力电子技术在电力系统中的应用主要包括以下几个方面：

高压直流输电在远距离大容量输电中具有很大的优势。整流阀和接收端的逆变端均采用晶闸管变换器。近年来，灵活交流输电的发展也由电力电子器件所实现的。

近年来，静止无功发生器，SVG，有源电力滤波器，有源电力滤波器和其他新的电力电子器件具有更高的性能。在配电系统中的电力电子器件也可用于防止电力中断，电压骤降，电能质量提高，以改善供电质量。在可再生能源领域，电力电子技术作为可再生能源领域的关键技术，直接关系到可再生能源技术的发展。它在太阳能光伏发电、风力发电、可再生能源发电系统中，燃料电池发电和能源结构的作用越来越大。特别是变频器和网控制技术、太阳能充电控制器、变速恒频风力发电系统、燃料电池和电力电子技术的谐波，技术已经得到了广泛的应用。

3.3 电力电子技术在交通运输业中的应用

电力电子技术被广泛应用于直流轨道机车的机车建设。整流器交流机车使用的变频调速装置。轨道车辆中的直流斩波器也具有广泛的应用。在磁悬浮列车中，电力电子技术是关键技术。除牵引电机的各种牵引力外，电力不能从电力电子中分离出来。

电机功率的转换和通过电力电子装置变速器的控制，这也需要电力电子装置给电池充电。电动汽车作为一种清洁、高效、可持续的交通工具，不仅提高了空气质量，对环境保护具有重要意义，也为日益严峻的石油危机提供了解决方案。电力电子技术的新应用，具有很高的实用价值。

4 结语

电力电子技术也广泛应用于电力、家电、水电、风力发电、核反应堆等领域。综上所述，電力电子技术被广泛应用于社会的进步和人民生活的改善，提供了良好的“动力”。随着科技的探索，在对科学技术的研究和应用电力电子技术的发展方面，将更广泛地促进人类的进步和人类生活质量的提高。

参考文献

[1]杨灿英.外商直接投资理论与实务[M].南京：南开大学出版社，2000.

[2]黄先海.中国制造业贸易竞争力的测度与分析[J].国际贸易问题，2006（05）.

作者单位

内蒙古电力集团（有限）责任公司巴彦淖尔电业局信息通信处 内蒙古自治区巴彦淖尔市 015000