浅谈电力电子技术应用状况及其应用

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1、浅谈电力电子技术应用状况及其对电力系统的影响摘要：电力电子技术自诞生以来就一直以它自身的特性来影响着电力系统。电力电子技术在各个领域中的应用已经取得了很大的成就，电力电子行业的发展也形同1T行业一样，迅速进入膨胀的年代。本文从电力电子技术的常规应用入手；剖析了他们的发展历史、现状以及将来；客观的评价它们给电力系统带来的利和弊；并对电力电子技术的发展进行了展望。关键词：电力电子；电力系统；电网安全1引言自1974年用・E・Newell提出电力电子是由电力、电子和控制三门学科交叉结合形成的一门新的电工学领域以来，随

2、着控制理论的完善和发展、材料特性研究的深入、生产工艺水平的提高、信息技术的革命以及电路拓扑的不断更新，电力电子学作为一个完整的学科，以一个全新的姿态改善着人类的生活。众所周知，电力系统的存在形式是相对固定的，尤其是其电压等级和工作频率。虽然不同的国家有着不同的标准，不同的标准中根据不同的用户和地域等特征有着不同的要求，但是，总的说来，针对某一个用户，所能获得的一般都是一个固定电压、固定频率的电力资源。然而，由于生产力水平和生活质量的要求不断提高，这种固定的电力供应已经不能够满足用户的各种需求，而且这个矛盾越来越

3、突出。同时，电力系统的污染问题、电力设备的高性能控制、远距离高效输电等等问题也需要得到解决。电力电子设备作为一个以控制技术为载体、以电力电子器件为基础、以电路拓扑为传输途径的电力能量管理的主体，它的存在和发展正在并将要解决着这样的矛盾。本文就是从电力电子技术发展应用的现状入手，描述了其在电力系统中所起的作用，并对电力电子技术的发展要求做了一个展望。2电力电子技术的具体应用20世纪70年代以来，电力电子技术发展迅速，主要包含三个方面：(1)电力电子器件，从第一代的如GTR等不全控器件；发展到第二代，如BJT、GT

4、O、M0SFET、STTH;又发展到了第三代，女QIGBT、MCT、IGCT、TEGT等，功率等级、集成度等不断的提高、控[13]制性能也在不断的改善。(2)电力电子控制技术也在迅速的发展，高性能的专用处理芯片以及DSP芯片正在发挥着其强大的技术优势，控制策略的发展更是名目繁多，就拿交流电机调速控制策略来说，已经从开环的544中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集中国・海南SPWM、SVPWM到高性能闭环的DTC、VC等。(3)电路拓扑的发展非常活跃，由三种基本的拓扑：B

5、UCK、BOOST、BUCK・BOOST衍生出来的两电平、电容悬浮式多电平，二极管嵌位式多电平，级联式多电平等各种电路结构都以其特有的优点和缺点适用于一定的场合。所有的这些都代表着电力电子技术已经发展到了一定的水平并且仍在不断的发展着。2.1电力拖动旋转电机是电力市场主要用户，其占有量大概是整个电力系统容量的70%左右，因此，它的发展动态从一定的意义上来说对电力系统电力负荷的性质起着决定性的作用。随着工业生产要求的提高，以及节能和环保意识的增强，在电力资源日趋紧张的中国，不可调速电机拖动系统的弱点越来越明显。例

6、如轧钢机，机床，卷扬机、电力机车、轮船推进等等都需要有较好的调速特性和动态响应特性；电厂锅炉系统风机、水泵，蓄水站扬水系统等大型电机的恒速运行，不仅给风量、水量等的调节带来诸多不便，而且在绝大部分工况下还浪费了很大的电能；其它方面比如压缩机、各种控制用伺服电机等等也有很高的调速要求。上世纪70年代以前，由于电力电子器件发展的落后性，电机调速系统以直流调速占主导地位。然而，直流调速的致命缺点——换向困难，使得直流电机的寿命和直流调速的大容量化发展受到了遏制。随着电力电子技术的不断发展，交流调速的水平取得了巨大的进

7、步，在很多应用场合已经逐步的取代直流调速，尤其是在大功率应用场合更是显出其优势。与此同时，根据不同的调速特性要求，无换向器直流调速、开关磁阻调速、内馈调速等，也有一些应用的场合。这些技术的存在和发展都为交流电机的调速运行奠定了技术基础。目前，低压中、小功率的调速变换器的发展水平相对成熟，国内外有很多电气生产厂家分别有不同型号的产品正在服务于调速领域，除了交流变频调速以外，还有直流调速、磁阻电机调速、直线电机调速、伺服电机调速等等都取得了较好的成果和调速性能。然而，中压大功率变频器的发展却不尽人意，只有很少的几个

8、公司有相关的产品能够服务于用户，同时，即便是这样的产品也存在着很多缺点：(1)、成本较高，经不完全统计，高压大功率变频器每千瓦价格差不多是低压小功率的两倍；(2)、可靠性不高；传动领域要求生产可靠性要求比较高，众多的故障实例表明，传动产品，尤其是大功率传动产品的可靠性需要进一步提高；(3)、通用性较弱，国内高压传动产品的发展水平还相对较低，国际上绝大多数公司的相关产品不适应国内的电网标