电力电子技术主要内容

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电力电子技术主要内容范文第1篇

【关键词】集成化；电子技术；发展趋势

电力电子技术作为一门交叉学科，建立在信息学科、电工学科、材料学科基础之上、实现对电力机械装置进行有效控制的技术，在现代科技发展过程中占有极为重要的一席之地。电力电子技术最大的特点在于实现强电与弱点相结合，强电与弱电相结合，以弱电控制强电，用以实现电能的转换、控制、分配和应用的最优化、高效率、智能化。研究电力电子未来发展趋势，对于全面推动以电力电子为基础的新学科的增长、推动与电力电子相关领域自动化、提升经济社会效益具有至关重要的作用。

一、集成化电力电子技术系统的相关理论分析

第一，集成化电力电子技术系统的含义。所谓电力电子子系统的集成，“就是将功率器件、电路元件、控制器、传感器及动作开关等集成为一个完整的智能的电力电子子系统。电力电子子系统级的集成目标是建立系列电力电子集成标准模块，它是一个高度集成的、能完成特定功能的、标准的电能处理单位。”

第二，集成化电力电子技术系统的主要内容。一般来讲，集成化电力电子技术系统包含两方面的内容，一是电力电子集成系统的集成，也就是组成集成化电力电子技术系统的模块集成；二是电力电子技术实际应用系统的集成，也就是电力电子技术系统级别的集成，是相对于电力电子技术模块级别更高级别的集成。

二、集成化电力电子技术系统的主要分类

集成化电力电子技术系统，根据其功能及组成原理不同，可以分为单片集成电力电子技术系统、混合封装集成电力电子技术系统、系统集成电力电子技术系统三个类别。

一是单片集成电力电子技术系统。“单片集成是将主电路、驱动、控制电路及其他附属电路都集成在一个芯片上，这实际上是微电子领域的集成电路技术在电力电子领域的延伸。”单片集成电力电子技术系统广泛应用于类型的小功率电子设备中，不适用于功率较大、电压较高的环境中。单片集成电力电子技术系统成本低、工艺技术简单；伴随着科学技术的不断进步，单片集成电力电子技术系统其功率范围也不断扩大，是电力电子集成技术的主要发展方向和发展趋势，应用前景比较广泛。单片集成电力电子技术系统主要应用于手机、移动电子设备中。

二是混合封装集成电力电子技术系统。该系统把多个主电路芯片、驱动芯片和控制芯片集成在一起，适用范围主要集中在几百瓦以及千瓦级功率范围之内。混合封装集成电力电子技术系统的实质是在保障变换器整体的前提下，减少功能部件和封装部件的数量，提高系统的可操作性和灵活性。从当前整个电力电子集成系统研究来看，主要集中在该系统层次，也是当前开展电力电子集成研究的关键和核心。该系统的主要缺点在于成本较高体型较大。

三是系统集成的电力电子集成系统。该系统的实质在于将各种电力电子元器件、部件进行集成，使之成为一个系统化的功能体系。当前对于系统集成的电力电力集成系统仍然没有统一的概念，是一种比较高级意义上的电力电子集成系统，是当前电力电子研究主要方向和重要领域。

三、当前在集成化电力电子技术系统发展趋势下研究的主要领域

一是新型封装互连技术。对该项技术的研究是集成化电力电子技术系统发展趋势过程中进行研究的核心和关键。

二是模块的热管理技术。模块的热管理技术在集成化电力电子技术系统发展趋势中占有极为重要的地位，毕竟在整个电力电子集成系统中模块热处理技术直接关系到整个系统的质体积以及综合性能。在模块热处理方面，注意力和集中点主要体现在高效和轻便散热方式的研究。

三是无源元件集成技术。在集成化电力电子技术系统中，对电源整体功率影响最大的当属无源元件。当前在封装互连技术研究方面主要集中在电路中部分电容器与磁性元件集成在一起，构成无源集成模块。

四是集成化电力电子技术系统的新型器件和封装新材料研究。在整个集成化电力电子技术系统中，如果能够实现新型电力电子器件的创新革命，将会对整个集成化电力电子技术系统产生至关重要的影响和变革。这方面是当前集成化电力电子技术系统研究的主要领域。

四、结语

伴随着科学技术的进步发展，电力电子集成技术获得长远发展；尤其是近年来电子科学技术、计算机科学、现代通讯业的高度发展更是为集成化的电力电力系统发展奠定了坚实的基础。集成化是未来电力电子技术发展的必然趋势，其应用前景越加广泛、市场越加广阔。

参考文献

[1]张海瑞，贾家宁.适应现代电子技术发展 构建虚实结合的电子类实验教学[J].无线互联科技，2013（03）.

电力电子技术主要内容范文第2篇

【关键词】电力电子；电力传动；发展

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、前言

电力电子技术在我国应用广泛，随着科技的不断发展，电力电子与电力传动水平也逐渐提升，同样也面临着挑战与机遇。

二、电力电子的含义和任务

从学术角度看，主要任务是研究电力电子功率电子（半导体）装置，逆变器的拓扑结构和控制及其相关电力电子系统中的应用过程中，实现对电力、磁能量转换、控制、传输和存储，为了达到一个合理的平衡，以及各种形式的有效利用，提供了高质量的电能。本问主要内容和研究范围包括：电力电子技术、电力电子器件及功率集成电路。电力电子技术研究内容主要包括新的或旧的电力电子功率、节能与新能源电力电子、军事和空间的电力电子变换器变换技术应用工程、智能技术、电力电子控制系统和计算机仿真、建模、以及电力电子技术的相关应用。研究内容主要包括大功率变换器的节能应用，可再生能源发电、钢铁、冶金、电力、电力牵引、推进、信息和网络的电力电子系统以及电力电子系统的可靠性、故障分析复杂电力电子系统的稳定性、适应性。电力电子系统集成，研究内容主要包括电力电子模块标准化；单芯片和多芯片系统的设计；电力电子集成系统的稳定性，可靠性。

从工程应用的角度看，无论是电力、机械、采矿、运输、石油化工、纺织等传统产业，或通信、激光、机器人、环境保护、原子能、航空航天等高新技术产业，提供高质量的电源的都是其正常运行的基础，特别是能源的节约。而电力电子是不同的能量有效地转化为高质量的电能，实现节能、环保的一个重要手段，提高人们的生活质量，已成为重中之重。其中信息技术是先进制造技术的另一种集中体现，传统产业要实现桥梁的自动化、智能化、节能化，机电一体化。电力电子技术的突出特点是高效、节能、节材。因此电力电子技术已经成为我国国民经济的重要基础，是一个重要的现代科学技术，其发展支撑着工业和国防。因此，无论是高技术应用领域或各种传统行业，包括照明、家用电器和同样广泛的应用领域，都与人们的日常生活密切相关。现实生活中电器和电子产品已经无所不在。由于目前我国还没有形成一个完整的自主的电力电子电力系统，所以它已成为建立现代科学的瓶颈，该行业和我国自主国防系统站之间也应该加强联系的紧密性。

三、电力传动系统的发展现状分析

目前，我国高校的教学模式是对电力的理论和实践的普遍现象的认知。由于电气工程及其自动化专业，是一个强大工科专业，电力技术的专业实力和计算机技术的相互渗透，“电力电子技术”，“电机驱动控制系统”和“交流调速”课程所涉及的基本理论和一系列要求知识，扎实的理论基础，学生必须具备较强的分析和解决问题的能力和实践能力。

1.输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径

高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。

2.应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论

交流电机驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变的控制对象，变频调速控制，交流电动机的动态控制是70年代初提出，不仅可以控制每个变量的振幅，而且在控制阶段，为了解耦矢量变换方法对交流电动机的磁链和转矩，高性能的交流传动系统逐渐向实际使用。高动态性能的矢量控制变频器，目前已经成功应用于轧钢机主传动系统，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决复杂系统的控制精度之间的矛盾，同时也提出了一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是微机控制技术，现代控制理论中的各种控制方法已经应用，最优控制双模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑模变结构控制（滑模）能提高系统的鲁棒性。

3.广泛应用微电子技术

随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor――DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit――ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。

四、电力电子技术目前存在的问题

在过去，中国的国民经济各部门虽然引进了许多国外先进技术，又注重本土化的问题，虽然他们大多经过几年可以达到70%的本地化率，但只要我们仔细分析，不难发现，外国公司拒绝转让技术的重要组成部分，是电力电子技术和高技术动力传动产品的核心技术相关。电力电子技术的应用涉及的核心可以概括为：大功率变流技术、电力电子技术和控制技术、大功率并网逆变器技术、大功率电力电子器件和电力电子数字控制技术。

实现系统状态反馈控制必要条件以及前提是系统能观性的研究，在控制系统的极点配置、动态解耦控制、镇定、渐进跟踪和、静态解耦控制、扰动抑制和线性二次型最优控制等方面都具有很强的意义。电力电子变换器又纯电路系统构成，按照基尔霍夫定律，在该系统中的电力都是可以计算以及检测出来的，所以一般来说，电力电子变换器可以称之为一种能观性的系统，可是电力电子系统中依然有能观性问题。

发现电力电子变换器的混沌现象是在20世纪90年代，该发现解开了长期性的疑惑，电力电子变换器经常会呈现出某种不规则或奇异现象，例如运行时突然崩溃、控制系统的间歇振荡、不明的电磁噪声、系统无法按设计要求工作系甚至统运行的不稳定等。实际上目前对电力电子变换器混沌问题的研究显示，这些现象的产生就是电力电子变换器运行的稳定性问题，当电力电子变换器参数变化到一定范围时，就会产生不稳定运行状态，混沌现象就随之出现。诚然如果在电力电子变换器初期研究就有计划的进行稳定性分析，它的混沌现象可能就会被尽早发现，尽早发现就能及时避免，长期以来只能将它归结为系统故障和外界随机干扰的误解就被消除，也不会因此影响到电力电子变换器的设计、研究和开发，使电力电子变换器性能的得到提高。与此同时也可尽早研究利用电力电子变换器混沌特性提高变换器的特性，例如优化变换器参数设计，避免有害混沌现象的出现，消除奇异或不规则现象，提高电力电子变换器稳定性；利用混沌运动的初值敏感性，提高电力电子变换器的动态响应特性和进行微电量检测；利用混沌功率谱特性降低电力电子变换器中的电磁干扰；利用混沌同步特性实现电力电子变换器的均流控制等。由此可以说明电力电子变换器稳定性不是一个是否需要研究的问题，而是一个必须研究的问题。

五、电力电子技术在电力系统中应用的发展方向

从目前的情况来看，最可靠的电子技术是未来电力电子技术发展的新热点。采用表面贴装技术先进的电力电子技术，多个设备的主电源集成在一起，具有多种功能，大大降低了电力电子装置的重量和体积，同时也降低了损耗和成本，提高工作效率。新材料是电力电子器件的发展的基础，因此在电力电子技术发展的一个瓶颈是新材料的开发。近年来，新的半导体材料，如碳化硅。如果集成技术的突破和新的半导体材料的突破性的整合，会有更多更好的新设备的性能，功能更强大，smanpower高压功率集成电路是一个明显的例子，他的存在，极大地满足了需要大力发展现代农业。除了这些，自动控制芯片的发展也很迅速。为了更好的使用性能优良的新装置，为了如波形生成，满足驱动电路，控制电路和实时保护等方面的要求，只有通过新材料，新技术的发展，不断创造快速性能更加完善，人工智能程度高新的高速控制芯片，更方便的工业应用。

中国的电力电子器件的集成技术能力与发达国家相比，仍然存在较大差距，要想中国电力电子技术的创新发展，形成产业化规模，必须有中国特色产业的创新，这就要求坚定不移地坚持和掌握生产、学习和研究共同发展相结合的道路。从跟踪国外先进技术，在其基础上逐步走上自主创新，从创新的跨学科的相互渗透，从器件选型和电路结构的变革创新，这是特别有用的技术创新的动力。从新材料科学中的应用创新，促进电力电子器件制造技术的发展创新，提高器件的可靠性。这种形式的基础上积累的创新之路。使技术创新和产品应用以及市场营销相结合，从而快科技创新的自我强化的循环，推动技术创新和促进稳定的基础，使我国的电力电子技术和设备制造技术形成一种新的朝阳产业，从而转化为更先进的生产力，由粗放经营向集约型营销发展，从而促进我们的产业的发展和国民经济高速度、高度、可持续发展。

六、结束语

只有以正确的态度来面对电力电子与电力传动面临的挑战与机遇，才能使该部分技术更加完善，也是我国科技进步的体现。

参考文献：

[1]杜鱼.我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇.民办教育研究.2013年3月，第2期，166-168.

电力电子技术主要内容范文第3篇

【关键词】电力电子技术；应用系统；发展

作为我国经济中其中一个主要基础性技术，电力电子技术在过去十几年得到了飞速的发展，并且其发展势头依然保持强劲，预计在未来十年内依旧发展很快。由于电力电子技术的独有特性，其对环境问题和能源危机的缓解起到了非常重要的作用。目前电气工程行业的四大热点应用包括新能源发电、电力牵引、电气节能以及智能电网。以下针对这些技术的特点分别展开一些分析和探讨。

1、新能源发电

随着全球整体工业化程度不断加强，人类的生活品质在不断提高的同时也面临着很多棘手的难题，如煤、石油等工业社会的基础支撑能源储量剧减，不仅如此，环境危机不断恶化，生态平衡严重破坏等等。在这种形势下，新能源的运用，尤其是包括太阳能、生物质能以及风能等新能源发电被很多国家大量关注。在我国，关于新能源发电的电力电子应用学科在全国各地高校普遍开设，引起了广大专家学者的浓厚兴趣。

新能源发电与电力电子的应用关系非常密切，这可从以下分析中看出：由包括AC-DC整流、DC-DC直流变换以及DC-AC逆变等环节组成的光伏发电系统中，大部分均与电力电子相关。例如，最常见的风力发电组织就包括了诸如变桨控制器、网侧变换器、系统控制器以及发电机侧变化器等电力电子变换技术。

当前，电子电力技术在新能源发电中的应用主要呈现如下特征：首先，大随机性。这主要是由诸如太阳能和风能等新能源受天气影响大所导致；其次，要求高；这主要体现在并网发电和电网电能输入上，前者对电能的质量要求高，后者对电能波动敏感。以上这些特征决定了新能源发电对于电子电力产品质量要求极高，而我国由于起步晚，研发能力不够，产品质量一直不可靠，相关性能和指标无法达标，稳定性差等，因此目前相关电力电子的高端产品均为进口。对于国产电子电力技术高性能产品的进一步发展还需从以下方面努力：

首先，大容量化；目前风力发电系统的发展趋势越来越大型化，光伏并网发电系统同样也有这种趋势。这在双馈风机系统中得到了很好的体现。其次，提高效率，加大可靠性。最后，为了满足电网新的需求，向孤岛保护和低电压穿弧方面进一步前进。

2、电气牵引

作为电力电子应用领域的新星，电力牵引近些年得到广泛关注。所谓的电力牵引，主要是指电动汽车、高铁、城市轻轨以及地铁等。无论是我国还是国外政府部门，都对电力牵引的发展大力支持。如到2013年，我国新能源汽车产能将进一步扩大至50万辆，包括普通型混合、充电式混合以及纯电动动力汽车。另外，美国计划到2015年插入式电动车普及数量达到100万辆，可见世界各国均把电力牵引作为自己的国家核心战略之一。

3、电气节能

电气节能的主要内容由电能质量、有源滤波以及变频调速组成，其中，最引人注目的也是最受国家大力支持的是变频节能。电机系统节能自从2006年便受到国家发改委的大力支持，并纳入节能规划工程之中，每年有超过100个相关项目得到国家支持，这些项目用以提高电机系统的性能，通过改变调速方式达到提高效率的目的，如通过选用变频调节方式，可有效改进压缩机和水泵等电机运转速度，相应的，效率也可提高百分之三十。显然，这种调节方式的改变是一种巨大的变革，因为变频调节不仅涉及到电力系统，对于很多诸如冶金、石油化工等国家基础行业也多有涉及，因此这种调节方式的改进对于国家的整体工业效率的提高起到了很大的促进作用。所谓变频调速系统，是指驱动电源采用电力电子变频器作为驱动力。该种技术相对成熟，市场大，更换周期长（约10年）。然后虽然变频系统具有如此诱人的优点，但是当前市场的电机中，高压系统中应用了该技术的只有百分之二十，低压系统也仅百分之三十，可见变频调速系统的发展空间依然非常巨大。

目前，变频调速系统的大力推广应用的主要难题包括以下几个方面，首先是变频器可靠性不足；其次是变频系统价格相对较高；最后，难以操作，很多操作人员的操作能力相差很大。为了解决如上这些问题，今后对于变频器的发展应更加关注功能的专业化。通过在制作和设计上的专业化，达到功能简化的同时增强性能的目的，从而进一步降低成本。除此之外，应该提高产品的集成程度，形成一种更有竞争力的集成产品。

4、智能电网

作为最近兴起的概念，智能电网尚未有确切的定义。不过一般将驱动采用电力电子技术、通讯技术、新能源技术以及传感技术的当做“智能电网”，尤其是无线通讯以及电网控制等相关技术。具体到电力电子上，主要指传感、信息控制、输电储能等方面，通过这些技术实现可再生能源发电的大规模化并达到稳定高效的电网技术。

虽然目前只能电网还没有得到大规模的应用，即使是个别在运行的也是作为示范工程运用，但是其优点却是显而易见的，其中在智能帝王中的电力电子技术的具有光分布、高电压、大容量以及结构组合化等优点。不过其存在的问题也相对较多，如相关器件性能有待提升，现有性能和功能不足。其容量和可靠性等任然有待提高。

5、总结

通过以上分析，不难发现，现代的工业已经离不开电力电子技术，其应用已经延伸到了工业的各个领域。所以，它毋庸置疑将构成高新技术集成群众不可或缺的关键技术之一。随着技术的进步和设备的改善，电力电子技术的应用空间和前景将继续扩大。相信通过不断革新，不断的挑战现有困难，用于抓住机遇，不远的未来电力电子技术的将会得到惊人的发展。

参考文献

[1]林雄金.电力电子技术发展及其在电力系统中的应用探讨[J].通讯世界，2013，21：124-125.

电力电子技术主要内容范文第4篇

随着电力电子技术的飞速发展，新的高电压、大功率的电力电子器件不断出现，它为灵活交流输电技术的实现打下了坚实的基础。目前已成功应用的或正在开发研究的FACTS装置有十几种，如：

（1）静止无功补偿器（SVC）。SVC使用晶闸管来快速调整并联电抗器的大小及投切电容器组，并可兼有事故时的电压支持作用，维护电压水平，消除电压闪变、平息系统振荡等。可以静态或动态地使电压保持在一定范围内，从而提高电力系统的稳定性。

（2）直流输电（HVDC）。直流输电中的交、直流转换器是最早应用晶闸管技术的装置之一。

（3）静止调相器（statcon）。这是对SVC改进后的装置，它由三相逆变器构成，整个装置的无功功率的大小或极性都由它通过的电流来调整，故其整体功能类似于同步调相机。其调节无功的能力比SVC强，因为SVC的无功量由电压平方除以阻抗决定，而Statcon的输出无功则取决于输出端的电流和电压乘积。因此，在事故时电压降低的情况下，Statcon比SVC可提供更大的无功支持能力，具有一定的事故过载能力。如果并联电容电蓄电池组或超导储能电抗器所取代，则事故支持的时间还可延长。

（4）超导蓄能器，（SMES）。此装置由电力电子器件（SCR或GTO等）控制一个大容量超导蓄能线圈所组成，几乎无损耗。放电/充电的效率在95%以上，但造价昂贵。SMES作为蓄能器，可快速供几秒的备用电力；瞬时提供同步或阻尼功率以提高输电的静态和暂态稳定性；提高远距离输电的输送能力；延长发电设备寿命；提供无功功率以改进电压稳定性：改进电压质量等。采用GTO元件后，可将SMES输出的有功和无功功率彼此独立地进行控制，故不仅对短期，而且对中期动态过程可产生良好影响。

（5）固态断路器（SSCB）。如果采用晶闸管型的断路器，则由于断路器只能在交流第一次过零时断开，其开断延时将达几个毫秒。如果采用GID、MCT或MTD_等电力电子元件，则电流可瞬时被切断，效果将大为提高。美国SPCO工厂所生产的SSCB样机，已达到15千伏、600安，可在4微秒内完成开断。

电力电子技术主要内容范文第5篇

现代电子技术、通信工程、计算机网络技术在配电网中的应用，实现了与电力设备的有机结合，将配电网的自动化智能管理和相关工作联系起来，形成了一个巨大的综合性系统工程，从电力行业的角度看，方便了电网管理，完善供电经济性、满足用户的多样性需求等，从用户的角度看，供电质量得到明显提高，电力事故带来的影响和安全隐患显著降低，用电安全性和可靠性增加。

配电自动化主要包括馈线自动化、变电站自动化、配电管理系统等，其中馈线自动化技术主要通过线路运行状态的检测和控制来实现对线路故障的及时发现和隔离、以及负荷转移和及时恢复供电的功能。变电站自动化借助计算机硬件系统等装置，将自动控制技术与信息处理技术应用于变电站的运行、测量和监控过程中，能够更好地实现变电站数据的采集、计算和处理。通过与继电保护信息的交换和自动控制的协调配合来实现其主要功能，是配电自动化的主要内容。配电管理系统中主要应用计算机技术、信息处理技术、通信技术结合相关设备来完成对配电网的运行进行监视、管理和控制。

配网自动化在电网中的应用，保证了供电质量，提高了供电可靠性，是智能电网建设的重要基础之一，目前我国配网自动化系统的建设才刚刚起步，结合市场需求，我国的配电自动化系统将呈现多样化、集成化和智能化特点，分别适用于不同需求的地区和人群，每个部分发挥自己的特点，形成一个高效的应用整体。目前自动化系统中的技术正逐步走向智能化，电子技术在电力系统中的应用更具有广阔的前景。

2电子技术与自动化系统的关系

2.1电力电子技术在电力系统中的应用

在电力系统的发电环节中，电力电子技术可通过改善设备的运行特性来实现对大型发电机的静止励磁控制和发电机的变速恒频励磁等，其调节具有快速高效的特点，还能在一定程度实现节约能源的目的。在输电环节中，主要通过柔流输电技术来完善交流输电或电网运行性能，通过高压直流输电技术实现对孤立系统的供电，简化了供电设备的使用，降低了生产造价。在配电环节中，电力电子技术的应用有效地解决的供电可靠性和供电质量不高的难题，是配电网对电能的控制能适合不同程度的要求，电力电子技术与现代控制技术的结合，使配电系统与用户之间的联系更加密切，提高了国家电网的供给和服务能力。

2.2信息电子技术在自动化系统中的应用

信息电子技术主要应用于电力系统的自动化中的电网调度自动化和变电站自动化中，电网调度自动化的主要功能是对电力生产过程数据的采集和监控、电网运行安全性分析、电能负荷预测等，结合对计算机网络系统和电网调度中心、服务器以及各终端设备的调控来实现自动化运行。能有效解决电能的合理分配问题，同时保证电网调度的安全稳定运行。我国电网调度自动化分为五个等级，分别为国家电网调度、大区电网调度、省级电网调度、地区电网调度和县级电网调度。

3总结