浅谈电力电子技术领域中的研究热点

李念军

（荆州市机械电子工业学校，湖北 荆州 434000）

0 引言

电子电力技术作为一门新的技术领域，吸引了国内外电子行业技术人员对其的研究。其主要功能是通过弱电来引导强电，实现电力之间的转换和使用效用的最大化，应用领域在不断地扩大化，已延伸至能源节约、绿色电源等技术领域，分类上体现在电子与电力、控制、技术三个方面。在探索研究的过程中，需要不断学习其他国家的先进经验、引进先进理念和技术，更重要的是发挥自身优势，培养更多的专业优秀人才，在电力电子技术方面自力更生，掌握技术的核心要点，拥有技术的主动权，推动我国电力事业向前发展。

1 电力电子技术的重要性

（1）于国，电力电子技术是一个国家经济发展的技术支撑，也是保障一个国家安全的重要技术领域。在工业化和信息化高度发展的今天，没有电力电子技术的研究和发展，国家的实力就可能跟不上时代的发展。信息化时代也对电力电子技术提出了更高的要求。没有电力电子技术的进步，信息化将成为空谈。国家的强盛需要技术的进步和支撑，需要自主研发、突破核心技术。要做到人无我有、人有我先，用过硬的技术提高国家的综合国力，带动我国经济持续飞速发展[1]。

（2）于民，电力电子技术应用于生活的每一个方面，放眼生活中的各方面，从国家电网、交通、运输、航海航天，到电视、手机、网络、变频空调，甚至家用节能灯，无一不爽电力电子技术在生活中的应用。电的发明为人类带来了光明，电力电子技术的发展则带领人类走向了智能化、现代化生活之路。此外，电力电子技术的发展和研究，需要各类知识性和技术性人才，在冶金工业、电动汽车、新能源开发等各个方面，为我国人才就业提供了更多的岗位。

2 电力电子技术的作用

2.1 优化电能使用

现代社会发展的步伐越来越快，随着人口的不断增长、工业的发展、城市化进程的不断加快、农业现代化水平的不断提高，电能被越来越多地运用到了各个领域，需求量不断增加。如何增加电能以满足人类不断发展的需求是人们首要解决的问题。除了火力发电、核能发电等方式，通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用更合理，达到高效、节约的效果，实现电能利用的利益最大化。电子电子技术变频和高频的发展，推动了机电设备的发展。传统的机电设备体积庞大，使用的是工频技术，而电力电子技术为机电设备提供了高频技术，大大缩小了机电设备的体积，提高了机电设备的工作效率[2]。

2.2 提升电力系统效益

电力电子技术提升了电力系统的使用效率。举例来说，电力电子技术在发电方面的应用。发电厂在发电的时候，风机水泵对电能的损耗非常大，占到电力损耗的百分之五十以上。传统的机电水泵不能自我变频，电能就这样被浪费，很令人可惜。如何降低风机水泵的耗损成为了企业关注的重点。电力电子技术对风机水泵的工作原理进行了改善，实现风机水泵的自动变频，电机根据实际需要消耗功率，降低了电能的消耗，为国家和企业在电力系统的使用中降低了成本，提高了使用效率，增加了企业的收益。

3 电力电子技术的研究热点

根据电力电子在不同行业、不同类别的应用，未来的研究热点可能出现在以下几个方面。

3.1 电动汽车领域

随着社会的发展，全球变暖、气温升高、物种减少等问题日益严重，汽车尾气的排放让一些一线城市雾霾现象越来越严重，人类充分认识到了生态环境的重要性。电动汽车作为低碳、环保的新能源汽车，越来越受到人们的青睐，国家在这方面给予了大量的政策支持和技术支持。电力电子技术在电动汽车方面的运用上，一是电动汽车上的设备。主要是利用电力调速系统对电动机进行控制，使得电动汽车的电路设计更简单，用电效率也得到了提高[3]。

二是电动汽车的充电装置。现代人的生活条件好了，汽车不再是奢侈品，作为代步工具常态化走进了千家万户中。短途自驾游的流行也是推动汽车行业发展的一大动力。电动汽车相对于传统汽油汽车，缺陷是充电不方便，人们在购买电动汽车时最大的顾虑是半路上没电了怎么办。充电装置的研发及普及解决了这一难题，目前在大中城市和一些大的服务区都能看到电动汽车的充电桩，极大地方便了电动汽车充电。电力电子技术在技术上进行了创新，主要是对充电桩的充电器进行改造，将日常使用的交流电变为直流电，使得充电方便、快捷，实现了电动汽车的自主充电，在很大程度上推动了电动汽车的应用，充电效率也得到了提高。

三是电动汽车及一般汽车领域的安全系统。电动汽车在量产以前，安全测试是最后一步也是最重要一部分。利用电力电子技术对电动汽车的起步、速度、刹车等各方面进行安全测试，确保安全系数，达到出厂标准。汽车的使用中，人们最重视的是平安出行。历年的交通事故数据表明，不安全事故的发生部分是人为原因造成的，另外很大一部分是汽车装置的原因造成的。电力电子技术被利用到汽车制造中，我们熟知的ABS系统，就是电力电子技术在汽车上的运用[4]。

3.2 家用电器领域

随着经济的发展、人民生活水平、消费水平的提高，对家电的使用要求越来越高，电力电子技术的应用涉及每一种家用电器。中国又是一个人口众多的国家，对家电的需求量日益增多。人们熟知的空调、洗衣机、微波炉等家用电器，就是利用了变频技术。变频能让空调根据室内的温度自行调解，智能化综合控制室内的湿度和空气流动速度，还能起到净化空气的作用，用电量大大节省，人们的舒适感得到提升。这项技术未来会被越来越多地运用到大型商城中的中央空调上和家用空调上。微波炉方面，使用变频器，改变了微波炉传统的“大体格”，整体变得更轻巧，不但使用起来更方便，而且不过多地占用厨房面积。其他方面，手机、充电器、开关等，无一不运用到了电力电子技术。

3.3 节能领域

在节能方面，主要是通过改变频率对交流电机的调速，降低电能的损耗，达到省电的目的。这方面主要是运用在泵类方面，全国中小企业使用各种泵类的数量逐年上涨，技术的改进能为企业节约四成以上的用电量，从而提升了企业的整体效益。在家用节能灯上，是利用了电感镇流器。此项技术让占据市场多年的白炽灯走下了历史舞台，节能灯代替多年使用的白炽灯，中国人口众多，拥有一个庞大的消费群体，不要小看一个小小的节能灯，每一个家庭使用六到十个节能灯，全国千千万万个家庭节省的电量也是一个很惊人的数字，为国家和家庭节省了电量。

3.4 可再生能源领域

全球环境面临着巨大的压力，汽车尾气的排放导致大气污染、气温升高；不可再生资源被过度利用，资源越来越紧缺进而引发争夺战；使用电能代替的方法在各个领域得到重要。而利用风能、太阳能、潮汐能这些新能源进行发电，是人类应对不可再生资源危机的积极措施。这些能源绿色环保，没有污染，是人类未来发展的一大趋势。但这些能源在转换为电能的时候，要控制电压、频率的波动，靠的就是电力电子技术带来的福利。运用电力电子技术改变装置，使这些新能源产生的电力能源以恒压的方式输送出来，更好实现新能源发电的应用。

3.5 智能电网领域

中国电网使用范围如果百公里，网络资源浪费现象极其严重。需要建立高速、双向的通信网络，更好地实现智能电网的建设。智能电网用到的电力电子技术能够实现对电的控制和处理，主要作用是电路的无触点快速接通和断开，电能转换为其他形态，完善电力系统，确保电网在使用过程中电力的使用和消耗之间的平衡，从而达到安全、高效的运行。高压变频技术的应用。变压器的主要作用是省电节能，节约社会资源。而要实现高压变频技术成本特别高。在建设高压变频技术过程中，充分使用到电力电子技术的监测功能，对高压变频技术的建设进行管理，促进这一技术快速向前发展。

3.6 其他领域

燃料电池。这种电池实际上是一个化学反应器，是直接将燃料的化学能转化为电能的一种装置，是一种很有发展前景的洁净、高效的发电方式，被广泛应用在医院、宾馆的供暖上，被誉为新世纪的分布式电池。这种电池使用效率特别高，假如以氢气作为燃料，转化为电能的发电率在理论上能达到100%，污染小、噪音低，使用起来方便、灵活，更重要的是这种电池的燃料来源特别广泛，其特有的组装式结构在建设过程中不需要很过多的辅助机器和设施，节省了新建输配电系统的过程[5]。UPS系统的应用。UPS是紧急供电系统，是电力自动化系统安全运行的重要保障，能够满足一些特殊的通信设备、供电场所持续用电的需求。通常用到的电力电子技术是将一套交流电变为直流电的整流器和充电器，脉宽调制技术元器件，多用于航天、国防、医院、应急照明等多个领域，在突然断电的情况下，UPS系统会自动切换到蓄电池供电状态，供各项设备正常运转，保护设备在紧急停电时被损坏。

4 结语

总之，电力电子技术从诞生到现在，虽然只有几十年的时间，但其为世界带来的影响不可小觑，已然成为世界电力行业稳步前进的核心。不但带动了电子设备、电力系统的发展，拓展了各类新型产品的研发，而且还存在着巨大的开发潜力，将被不断应用在新的领域，值得科技人员去研究、探索，为人类发展做出更大的贡献。