电力电子技术在节能中的应用

葛绍妹 叶伟 袁堃 刘进进

摘要：为了促进新能源的充分利用，解决能源需求量大问题，借助电力电子技术，对非电力能源有效转化，促进不同资源的电力转化能力，在本文中笔者就电力电子技术在节能领域中的应用进行探究。

关键词：电力电子技术;节能技术;应用

1 电力电子技术

电力电子技术，又称为功率电子技术，该技术主要应用的场所为电力领域，工作人员可以借助相关的电力电子器件，对电子技术实现有效的控制和变换工作。在应用功能电力电子技术的过程中，设计的内容包括如电力电子设备、电力电子器件以及系统控制等。借助电力电子技术，能够转换不同的能源为质量较高的电能，并改善传统的电子信息技术，促进相关产业持续性的发展。电力电子技术在我国经济发展过程中发挥着十分重要的作用，且有着自身突出的优势，如能够对材料有效节省、对能源有效节约、效率较高等，在现代工业、科学发展以及国防工作中发挥着越来越重要的作用。智能控制、斩波、整流以及开关等功能是电力电子技术的基本功能。该技术的主要原理是借助电网工频电能，对电能的用途、性质有效转变，从而促进其适应不同的用电装置。

电力电子器件在电力电子装置发展的基础上，也在不断优化。具体的电力电子器件包括如晶闸管、功率二极管、功率场效应管以及绝缘山双极晶体管等。以晶闸管为例，在对晶闸管应用的过程中，借助晶闸管较高的耐压性、较大的电流、较低的通态功耗等方面不同的优势，可以促进晶闸管在行业内更为广范围的应用。

2 电力电子节能的关键技术

电力电子技术对我国社会经济的发展起到很大的作用。关于能源的节约是十分必要的，能源可以比作是人们生存发展的基础，是不可或缺的，并直接关系到社会经济的可持续发展。

2.1 开关变频技术

开关变频技术是一种固定电源频率的高效节能措施，电源频率是最佳的发电频率，但不是所有电气设备的最佳频率，因此对许多设备来说，长期使用存在效率低、功率因数低的弊端。据统计，目前我国大部分交流发动机都处于全电压状态。额定频率、恒速运行，占全国总功耗的2/3，运行效率仅为60%左右，功率因数仅为0.7左右，变频技术在电力行业的改造，可以大大提高用电效率，降低用电率，降低线损，减少污染物排放，为用户提供连续、可靠、高质量的电能。据统计，早期开关电源设计时，其效率为65%-70%，但现在其效率可以达到更高的水平。

2.2 软开关技术

我们提到开关电源是用来省电的，但是开关在分合过程中造成的开关损耗也会引起能量消耗。如何再次降低这种能量消耗，需要使用软开关技术。软开关技术雨硬开关技术有关，可以降低开关噪声，进一步提高开关性能。该方法使电压、电流变化迅速，波形超调明显，开关噪声大。在原电路中引入容量和其他基本原理元件，根据前后切换基本原理，以消除电压和电流之间的重叠。这样，开关单元的损耗可以最小化，即可以降低开关损耗和开关噪声。通过降低开关损耗，可以通过开关技术更有效地提高用电效率，从而达到节能的目的。

2.3 高频技术

如前所述，变频可以提高电源的利用率。在变频的基础上，如果再提高频率，能源和材料将得到更充分的利用。理论分析和实践经验表明，电力产品中变压器、电感和电容器的单位重量与工频平方根成反比。据这一原则，既可以节省90%以上的主要材料，又可以节省30%以上的传统工业中各种电源改造的节点，如电镀、电解、电火花、充电等。综上，利用高频技术可以进一步提高电能的利用率，与变频前相比，其效果更为明显。与变频前相比，其效果更为明显。

3 电力电子技术在节能工作中的应用

3.1 在电力节能中的应用

随着现代工业与电力的结合程度越来越高，电力电子技术由于具有稳定性好、用电率高等优点，从而广泛应用于现代工业的各个方面，成为现代工业的能源和主动力。近年来，依靠电力电子技术开发的柔性交流输电系统在配电网系统应用方面，通过与电力电子技术有关的设备相结合，在防止电网瞬间停电、闪变和电压降等方面发挥了良好的优势，有效的提高了电能质量。

3.2 在工业中的应用

在现代高科技产业中，光电技术是继互联网发展之后的又一次新的技术革命。其主要内容之一是利用半导体技术制造器件。固体发光作为一种新型光源，逐渐取代了传统光源，，即led光电器件。这项技术是发展最快的技术，同时是最具突破性、最具创新性和最活跃的技术领域，因而使得以光电技术为依托的的led具有寿命长、耐展性好、温升低、光利用率高、電压低、显色性好和省电等优点。

3.3 在电机的调速技术的应用

过去，电机调速技术的应用仅限于直流电机的调速和控制。由于全控装置的出现和发展，它还可以应用于晶闸管控制的整流器，它促进了交流发动机调速技术的发展。交流发动机在可变变速可调转速下可以减小旋转角度和气门流量，但可以提高通过气门的流体阻力，使能耗变化很小，可以带来很大的节能效益。同时，可采用电磁滑动离合器或液压离合器改变输出轴转速，电机转速保持不变。事实上，离合器使用动力来减速。

4 电力电子在节能中的实例

4.1 LED

led是由镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等化合物组成。当电子与空穴结合时，它们可以发射可见光，因此可以用来制造发光二极管，在电路和仪表中用作指示灯，或组成文字或数字显示。砷化镓发出红光，磷化镓发出绿光，碳化硅发出黄光，氮化镓发出蓝光。由于其化学性质，可分为有机led和无机led。led具有寿命长、温升低、光利用率高、电压低、显色性好、节能等优点。

4.2 电机调速

多年前，电机调速技术的应用仅限于直流电机的调速和控制，还包括晶闸管控制的整流器。全控制装置的出现和发展，促进了交流发动机变频调速技术的发展。采用变速调节的交流发动机可以减小气门的旋转角度，减少流量，但可以提高通过气门的流体阻力，因此能耗变化很小，效益增加。

4.3 高频感应加热设备

高频感应加热设备具有较高的节能效率，广泛应用于金属淬火、弯曲、特种材料熔化等领域，频率范围100-300kHz，在国外也有465kHz高频加热系统。值得注意的是，高频设备不仅具有替代燃烧、电阻加热和高频感应的优点，而且具有不断更新换代的优点。传统的电子管高频设备逐步被全固态或全半导体高频设备取代，在烟草干燥、塑料粘合等行业，高频介质加热显示出更大的功率，比电阻等加热方式节省30%-50%的功率，其有效频率在1-30MHz之间。

5 应用前景

通过以上分析可知，电力电子技术可以实现能源节约并实现高效利用。它具有很高的实用性和广泛的应用范围，几乎所有的电子产品都涉及电子电气技术。目前很多电器设备都不考虑节能，如果这些电器采用电器电子技术来达到高效节能的目的，那么电力电子技术将会有更大的发展空间。因此，长期以来，我国国民经济的发展和电力用户的巨大市场对电子应用技术和能量传输技术有着巨大而持久的需求，这意味着我国电子产业面临着良好的机遇和发展前景。

6结论

综上所述，电力电子技术在节能领域有着广泛的应用。电力电子技术作为一门快速发展的技术，在能源经济中发挥重要作用，特别是在变频调速和水泵中发挥重要作用，是核心技术的基础技术。目前，几乎所有的电力产品都与电力电子技术有关。电力电子技术的高效节能，将使电力电子产业得到更好的发展，节约能源，将会成为国民经济的支柱产业。

参考文献

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