电力电子在电气工程中的应用

郑璐

摘 要 将电力电子技术合理、有效的应用于电气工程，电气工程的工作效率将会得到很大提高。本文分析了电力电子技术发展的历程，并针对电力电子技术的优势对其在电气工程中的应用进行探讨。

关键词 电力电子技术 电气工程 应用优势

一、电力电子技术的发展

电力电子技术起始于20世纪五十年代末硅整流器的发展，到九十年代低频、低功率可控硅已经不能满足工业需求，以MOSFET、IGBT为代表的功率半导体复合器件开始应用于现场。电力电子技术发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，高频、高压和大电流的复合器件现已经成为应用的主流。

（一）整流器时代

五十年代末，主要工作为集中研究如何将工频交流电转换为直流电，因此大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得到较大突破，电力电子技术的基础逐渐建立，并逐渐进入到晶闸管整流时代。

（二）逆变器时代

七十年代，为适应能源危机，具有节能效果的交流电动机变频调速迅速发展，如何高效的将直流电逆变为交流电成为主要研究工作，在这一时期，变频调速技术发展迅速。八十年代，门极可关断晶闸管（GTO）、巨型功率晶体管（GTR）得到普遍的应用。逆变器时代的电气电子技术已经可以完成工作频率较低的整流及逆变工作。

（三）变频器时代

八十年代，大规模和超大规模集成电路技术掀起了电力电子技术的新浪潮，功率M0SFET及绝缘门极双极晶体管（IGBT）相继进入市场，标志着电力电子技术迈进现代化。新型器件的推广，使现代电力电子技术逐渐应用于更高频、更节能、更可靠的工作场合，为人们日常生活创造了极大的便利。

二、电力电子技术在电气工程中的优势

（一）电力电子技术实现机电一体化

通过弱电控制强电是电力电子技术优势，大部分电能需要经过电力电子技术的处理之后才投放到各种机电设备。电力电子器件与智能控制、模糊控制等领域相融合，使系统向智能化方向不断发展，改造了传统产业并发展了机电一体化等新型产业，促使电力电子技术扩大应用范围。

（二）电力电子技术可以改善系统性能

1.电力电子技术可以使电能使用更加合理、经济，实现高效节能。

2.电力电子技术应用于电气工程，操作方式简单，减少了工作时间，使工作效率得以巨大提高。

3.电力电子技术的出现，使工频转换为直流电，直流电逆变为0-100HZ的交流电，实现低频和高频之间的相互转化。机电设备的体积减小，响应速度变快，并可以实现无噪音。

（三）电力电子技术增加社会及经济效益

电力电子技术可以提高电子器件和电气工程的电能转化效率，优化了电能的使用，节约能源，并且可以使提供的电能供更加安全、稳定、可靠，对社会效益及经济效益具有重大意义。

三、电气工程中电力电子技术的实际应用

（一）有源电力滤波器

有源電力滤波器本质相当于一种变频器，通过给予反相补偿电流来有效抑制谐波电流。主要由指令电流检测电路和补偿电流发生电路构成，检测电路分离出谐波电流分量和基波电流分量，利用反极性相互抵消，最终只保留基波电流，PWM逆变器为电力有源滤波器主电路常用器件，可有减少电网阻抗值。

（二）静止无功补偿装置

静止无功补偿装置可以对电力系统中负载的冲击进行无功补偿，从而提高电力系统及其负载的功率因数，减少了有功功率损耗，使电力系统的安全性、稳定性、可靠性进一步优化，电力系统更加经济化运行，同时，在一定程度上维持电网电压的稳定性。

（三）高压直流输电技术

高压直流输电是将从发电厂发出的交流电整流后转变为直流电，再将整流后的直流电输送和分配给各用户端，用户端再利用电子换流器逆变为交流电进而使用。采用高压直流输电技术，可以极大地降低电能在传输过程中的损耗，且对于输电线路要求不高，在保证线路安全运行的同时，也能够最大程度的减少投资。因此在建设输电线路时，高压直流输电技术是大容量长距离输电、异步联网输电等方面的主要技术手段。

（四）节能用电

1.调速变负荷风机

我国交流调速技术相较于一些发达国家还有些落后，但我国正在逐步发展，交流调速效果显著有较广的调速范围、较高的精度等优势，但是技术要求较高，投资需求较大，且高次谐波污染问题不易消除。

2.在配电系统中的应用

电力电子技术在配电系统中的应用主要在监控和管理方面，当操作人员操作出现失误时，系统可以立即指出错误并即时修正，使得配电工作安全可靠进行，提供更加智能化人性化服务。

参考文献：

[1]刘婉旭，王春北，赵可.电力电子技术在电气工程中的应用[J].现代工业经济和信息化，2018，8（14）：73- 74.

[2]王芳.电力电子技术在电气工程中的应用[J].电子世界，2017（14）：51+53.