电力与电子传动发展浅析
论文摘要：在人类所利用的能源当中，电能是最清洁最方便的；电气传动无疑有着
很大的意义，随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上，总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。
论文关键词：电力工程电力电子电力传动系统
论文内容：
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：
1）电力电子元器件及功率集成电路；
2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；
3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；
4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70％的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转
换器设备几乎全部从国外进口。
3 电力传动系统的发展现状分析
目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。
为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：
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功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
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交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
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。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
4 结论：
虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍
然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。参考文献
[1]孔秋林.电力传动系统的应用分析[J].机械论坛，2008(2)：12-13.
[2]董正卫.电力电子的发展与技术分析[J].北京电子工业大学学报，2010. 转为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：
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功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
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交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
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。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
电力电子技术的发展史 电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括 Analog (模拟) 电子技术和 Digital (数字) 电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。 目录 电力电子技术 现代电力电子技术 高频开关电源的发展趋势 半导体器件基础 电路发展 1．电力电子技术发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能
浅谈电力电子技术在电子电源中的应用 衢州电力局吴丹 电力电子技术无处不在、天生具有节能效果预计全球未来将有95%以上的电能要经过电力电子技术的处理后才能使用。电力电子技术的核心是电力电子元器件电力电子元器件的发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，以功率MOSFET和IGBT为代表的功率半导体器件的诞生，标志着传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。CCID预计电力电子器件的年平均增长速度超过20%。IGBT 等新型电力电子器件的年平均增长率超过30%。电力电子装置种类繁多、行业应用范围极广电力电子装置主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。电力电子技术在电力行业的应用涉及发电、输电、配电、其中电力电子技术在电子电源产品中的应用尤为突出。 电子电源就是对公用电网或某种电能进行变换和控制，向各种用电负载提供优质电能的供电设备，其代表有开关电源和不间断电源(UPS)等。其中开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在“开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰,变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就
是能满足这种条件的电路。 程控交换站，计算机、电视、医疗设备、航天、航海舰艇及家电上，都广泛应用开关电源，开关电源最大的应用领域是在通信行业，美国开关电源中用于通信方面的占开关电源总量的35%。这些开关电源都采用高频化技术，使其体积重量大大减小，能耗和材料也大为降低。 下面介绍一款典型的单片开关电源产品——TOP开关。 1、结构：TOP开关集各种控制功能、保护功能及耐压700V的功率开关MOSFET于一体，采用TO 220或8脚DIP封装。少数采用8脚封装的TOP开关，除D、C两引脚外，其余6脚实际连在一起，作为S端，故仍系三端器件。三个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。其中，D是内装MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点，起动操作时，漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。控制端C 控制输出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。在正常操作时，内部的旁路调整端提供内部偏置电流，且能在输入异常时，自动锁定保护。源极端S是MOSFET的源极，同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。 2、工作原理：TOP包括10部分，其中Zc为控制端的动态阻抗，RE是误差电压检测电阻。RA与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。主要特点是： （1）前沿消隐设计，延迟了次级整流二级管反向恢复产生的尖峰电流冲击；
电力行业的发展趋势 国际发展趋势 近年来世界上由于新技术的应用，对环境越来越重视，加上私有化的浪潮，正在重新塑造电力工业，使电力工业在可持续发展的能源工业中发挥更加重要的作用。归纳世界电力工业发展趋势有以下几点： 1. 电力工业的市场化体制改革 在20世纪80年代末90年代初，从美国和英国发动的电力工业市场化体制改革，即所谓自由化、民营化、放松管制、打破垄断、引入竞争机制。 电力部门的"自由化"及其伴生的"民营化"，它的优点和缺点并存，因为电力是社会经济发展不可或缺的公用事业，任何政府都不会让它只处在市场控制之下。"自由化"和"民营化"不是目的，而是手段。目的是为了保证可靠、长期充足的电力和优质的服务、合理的价格、符合环境标准、面向更广泛的用户。这种改革能否成功，尚须拭目以待。 2. 更加广泛地使用电力 世界上至少今后20～30年还将主要靠化石燃料提供能源，但化石燃料利用会造成环境污染，排出二氧化碳等温室气体，为了解决这个矛盾，要求更加广泛的使用电力。我国早在1985年提出能源工业的发展要以电力为中心；1995年又提出能源建设要以电力为中心，这个方针与世界潮流是一致的。 --从发达国家几十年的实践来看，电力增长越快，总的能源需求增长越慢；电力占终端能源比重越大，单位产值的能源消费(即能源强度)越低； --电力工业是最能清洁利用化石燃料的部门，也是效率最高地利用化石燃料的部门，发达国家几乎把污染最严重的煤炭的全部或大部分用于发电； --电力还有改善地区环境的作用，在能源利用密度大的大中城市，如果用电力来替代化石燃料的应用，可以直接解决空气污染、水污染及其他污染问题。电力的广泛应用是解决大中城市污染问题的最好办法。 但是电力替代煤炭、石油、天然气、燃气和秸杆等能源的速度，决定于世界各国对生态环境的要求和经济水平，决定于石油、天然气的可供应能力，以及电力对其他能源的竞争能力。我国目前电气化的水平还很低，按计算我国1990年电能在终端能源中的消费的比重约为7.5%，而经济合作组织国家平均为15%，大致相差一半。经济合作组织国家预计到2050年电能在终端能源中的消费比重有可能达到36%。我国如果要在今后50年中，电气化程度要赶上经济合作组织国家，而终端能源消费中，电力占36%，其他64%还是要依靠化石能源解决，粗略估计，固体燃料占16%，液体燃料占27%，气体燃料占17%，热力占4%。这就是说今后电力在终端能源消费的比重必然要逐步上升，即使到2050年电力成为终端能源中的第一位，也还有64%的终端能源要依赖化石能源。电力在进行能源替代时，必然要在竞争力最强，最经济的领域首先替代。 3. 电力工业把注意力转向燃气蒸汽联合循环发电 电力工业初期依靠水电和凝汽式火力发电站，工业发达国家水能资源大部分开发后，电力发电技术在狭窄的领域里进行，即不断提高汽轮发电机的温度、压力，由低温低压、中温中压、高温高压、并向亚临界、超临界的方向发展，采用更大型的发电机、汽轮机和锅炉。但是20世纪60年代以后，凝汽式发电机技术几乎没有多大进展，电站的平均效率稳定在35%左右。而且新电站比老电站造价要高得多，且可靠性差。但是电力部门认为这是暂时的
电力电子与电气传动概述 电气C142张启文 1 电力电子与电气传动主要内容 电力电子与电气传动包括电力电子技术与电气传动两大部分。 电力电子技术的主要内容：电力电子器件及其应用，即应用电力电子器件实现电力变换：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC。 电气传动的主要内容：直流调速与交流调速 信息电子技术——信息处理 电力电子技术——电力变换 电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。 电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即 应用于电力领域的电子技术。 2、电力电子技术的发展概况 1904年：电子管问世 1930-1947：水银整流器时代 1957-1970：晶闸管时代 1985-2000：IGBT及功率集成器件和发展时代 电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
3、电力电子技术的应用 一般工业： 交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输： 电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统： 高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源： 为信息电子装置提供动力 家用电器： “节能灯”、变频空调 其他： UPS、航天飞行器、新能源、发电装置 AC/DC可控整流：将交流电变为直流电 有源逆变：将直流电变为交流电回送电网 交流调压：将固定的交流电变为可调的交流电 变频：将频率固定的交流电变为频率可调的交流电 直流斩波：将固定的直流电变为可调的直流电
4、就业前景 (一)应用逐渐多元化，顺应时代趋势 电力传动系统是电力电子器件典型的应用领域，在国民经济中占有极其重要的地位，具有广阔的发展前景。电力电子作为节能，自动化、智能化、机电一体化的基础正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。譬如，风能是正在开发中的具有广阔前景的新能源之一。它对寻求新能源，改善生态环境，发展偏远地区经济，都具有重大的意义。 在当今积极提倡环保节能的国际大环境下，现代电力电子技术是21世纪各国竞相发展的强国兴邦技术之一，随着与微电子技术的不断融合，其应用范围日益广泛，并且有向各行业渗透的趋势，面临来自环境和资讯等方面的严峻挑战，现代电力行业急需一批既懂电力工程技术，又懂电力电子与电气传动技术的高层次复合型人才。 (二)无处不在的新兴学科 近几十年来，电力电子技术得到迅猛发展，应用范围极其广泛，在各级工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统以及家电产品等国民经济和人民生活的各个领域都有重要的应用：大到航天飞行器中的特种电源、远程特高压电压传输系统，小到家用的空调、冰箱和计算机电源，电力电子及电力传动技术可以说是无处不在。可以毫不夸张地说，只要是需要电能的地方，就需要电力电子和电力传动。电气传动技术也正在向智能化迈进，具有巨大的研究价值和广泛的应用前景，从而也为广大毕业生提供了源源不断的就业机会。 5、就业方向 本专业适合到电力系统、电气工程及其相关领域的高校、科研单位及企业从事教学、研发、管理、生产等方面的工作。例如，研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、电力电子电源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。
浅析电力电子技术的发展及应用 张友均 摘要：本文主要简要回顾了电力电子技术的发展史，简述了电力电子在电力系统中的一些应用及发展趋势。关键词：电力电子技术；发展史；电力系统；应用；发展趋势 1 引言 自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。究竟什么是电力电子技术呢？美国电气与电子工程师协会下设的电力电子学会对“电力电子技术”的阐述是：有效的使用电力半导体器件，应用电路设计理论以及分析开发工具，实现对电能高效能变换和控制的一门技术。对电能的高效能变换和控制包括对电压，电流，频率或波形等方面的变换。它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。 2 电力电子技术的发展史 电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 2.1 整流器时代 大功率的工业用电由工频( 50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解) 、牵引(电气机车、电传动的
浅谈电力电子技术 【摘要】电力电子技术正在不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。 【关键词】电力电子电路；电力电子；电子元件 电力电子技术诞生近半个世纪以来，使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻的变化，同时也给人们的生活带来了巨大的影响。目前，电力电子技术仍以迅猛的速度发展着，新的电力电子器件层出不穷，新的技术不断涌现，其应用范围也不断扩展。不论在全世界还是在我国，电力电子慢慢的被人所熟知，下面我们就电力电子电路和其应用、结构等进行简单阐述。 1.电力电子电路 1.1 电子电路的概念 电子电路时利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。因为电路中无旋转元、部件，故又称静止式变流电路，以区别于传统的旋转式变流电路（由电动机和发电机组成的变流电路）。电力电子电路始见于20世纪30年代，包括由气体闸流管和汞弧整流管组成的低频变流电路和由高频电子管组成的变流电路。它们构成了第一代电力电子电路。60年代由晶闸管组成了第二代电路，泛称半导体电力电子电路（又称半导体变流电路）。80年代，由于可关断晶闸管（GTO）和双极型功率晶体管（GTR）等新型器件的实用化，又逐渐在不同领域中取代了普通晶闸管并形成第三代电路。由于它们具有控制极关断和工作频带较宽的优点，使电力电子电路具有更佳的技术和经济性能，获得了更为广泛的应用。 1.2 电力电子电路的特征 电力电子器件一般都工作在开关状态导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，电压降接近于零，而电流由外电路决定阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替 1.3 典型电力电子电路的系统结构 电力电子电路的系统包括以下三种： （1）电力电子器件：如功率二极管、晶闸管、功率MOSFET、IGBT、MCT
. .. . 我国电力系统现状及发展趋势 班级： 姓名： 学号：
我国电力系统现状及发展趋势 摘要： 关键词：电力系统概况，电力行业发展 1.前言 中国电力工业自1882年在诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪，我国的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。 一、发电装机容量、发电量持续增长：“十一五”期间，我国发电装机和发电量年均增长率分别为10.5%、10.34%。发电装机容量继2000年达到了3亿千瓦后，到2009年已将达到8.6亿千瓦。发电量在2000年达到了1.37万亿千瓦时，到2009年达到34334亿千瓦时，其中火电占到总发电量的82．6％。水电装机占总装机容量的24．5％，核电发电量占全部发电量的2．3％，可再生能源主要是风电和太阳能发电，
总量微乎其微； 二、电源结构不断调整和技术升级受到重视。水电开发力度加大，2008年9月，三峡电站机组增加到三十四台，总装机容量达到为二千二百五十万千瓦。核电建设取得进展,经过20年的努力，建成以山、大亚湾/岭澳、田湾为代表的三个核电基地，截至2008年底，国已投入运营的机组共11台，占世界在役核电机组数的2.4%，装机容量约910万千瓦，为全国电力装机总量的1.14%、世界在役核电装机总量的2.3%。高参数、大容量机组比重有所增加，截止2009年底，全国已投运百万千瓦超超临界机组21台，是世界上拥有百万千瓦超超临界机组最多的国家；30万千瓦及以上火电机组占全部火电机组的比重提高到69.43%，火电机组平均单机容量已经提高到2009年的10.31万千瓦。在6000千瓦及以上电厂火电装机容量中，供热机组容量比重为 22.42%，比上年提高了3个百分点； 三、电网建设不断加强。随着电源容量的日益增长，我国电网规模不断扩大，电网建设得到了不断加强，电网建设得到了迅速发展，输变电容量逐年增加。2009年，电网建设步伐加快，全年全国基建新增220千伏及以上输电线路回路长度41457千米，变电设备容量27756万千伏安。2009年底，全国220千伏及以上输电线路回路长度39.94万千米，比上年增长11.29%；220千伏及以上变电设备容量17.62亿千伏安，比上年增长19.40%。其中500千伏及以上交、直流电压等级的跨区、跨省、省骨干电网规模增长较快，其回路长度和变电容量分别比上年增长了16.64%和25.97%。目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位； 四、西电东送和全国联网发展迅速。我国能源资源和电力负荷分布的不均衡性，决定了“西电东送”是我国的必然选择。西电东送重点在于输送水电电能。按照经济性原则，适度建设燃煤电站，实施西电东送；
《电力电子与变频技术》实验实训指导书 李翔编写 适用专业：电气自动化 机电一体化 安徽国防科技职业学院机电工程系 2011 年 11 月
第一部分电力电子技术实验指导 实验一三相半波可控整流电路的研究 一．实验目的 了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。 二．实验线路及原理 三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。 实验线路见图2-1。 三．实验内容 1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。 四．实验设备及仪表 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ） 4．MEL—03组件（900Ω，0.41A）或自配滑线变阻器. 5．双踪示波器。 6．万用电表。 五．注意事项 1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。 2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使I d不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证I d超过0.1A，避免晶闸管时断时续。 3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。 六．实验方法 1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL—18电源开关，给定电压有电压显示。 （2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲 （3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。 （4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作 合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wv，从0V调至110V：
现代电力电子技术的发展 浙江大学电气工程学院电气工程及其自动化992班马玥 (浙江杭州310027 E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/4e18101902.html,学号:3991001053 摘要:本文简要回顾电力电子技术的发展,阐述了现代电力电子技术发展的趋势,论述了走向信息时代的电力电子技术和器件的创新、应用,将对我国工业尤其是信息产业领域形成巨大的生产力,从而推动国民经济高速、高效可持续发展。 关键词:现代电力电子技术;应用;发展趋势 The Development of Modern Power Electronics Technique Ma Yue Electrical Engineering College. Zhejiang University. Hangzhou 310027, China E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/4e18101902.html, Abstract: This paper reviews the development of power electronics technique, as well as its current situation and anticipated trend of development. Keywords: modern power electronics technique, application, development trend. 1、概述 自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来,电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台,以此为基础开发的可控硅整流装臵,是电气传动领域的一次革命,使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子的诞生。
浅谈电力电子技术的发展及应用 发表时间：2017-11-06T13:35:33.807Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：王鹏 [导读] 摘要：文章从电力电子技术的相关概念及其发展历程出发，就此项技术在交通运输、家电、电力节能等方面的具体应用展开探究。 （南瑞集团公司（国网电力科学研究院）国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市 210000） 摘要：文章从电力电子技术的相关概念及其发展历程出发，就此项技术在交通运输、家电、电力节能等方面的具体应用展开探究。 关键词：电力电子技术；发展；具体应用 1电力电子技术的相关概念 电力电子技术又称为功率电子技术，主要是对各种电子电力器件，以及与之构成的可控制、转换电能的相关装置及电路展开研究。此技术不仅是电工学在电子领域或弱电中的分支，同时也是电子学在电动领域或强电中的分支，总体来说，是结合强弱电的一门新型学科。当前，我国科技发展迅猛，电力电子技术也愈发重要，其可优化电能的使用情况，达到高效节能的目的。除此之外，通过应用电力电子技术，可有效改造相关传统产业，促进机电一体化发展，并且还能统一功率及信息化处理，在有机结合微电子技术的基础上，促进电子技术的进一步改革与发展。 2电力电子技术的发展历程 自上世纪五十年代诞生第一只晶闸管以来，电力电子技术就获得了显著发展，并在电气传动技术领域占据了重要的一席之地。以下就电力电子技术的发展历程展开探究。 2.1晶闸管整流时代 工频（也即50Hz）交流发电机为大功率工业用电的主要来源，在实际应用过程给中，以直流形式消费的电能约占20%，例如牵引（包括地铁机车、电气机车、城市无轨电车等）、直流传动（造纸及轧钢）、电解（包括化工原料及有色金属）等领域。为将工频交流电高效率地转变为直流电，就需要应用到大功率的硅整流器。在20世纪60、70年代，人们加大了大功率硅整流器的开发及应用力度，国内还曾掀起开办硅整流器厂的热潮，现阶段我国大部分的硅整流器制造厂就是于那个时代建成的，那一时期也被称为电力电子技术晶闸管时代。 2.2逆变时代 自20世纪70年代以后，自关断器件被制造出来并投入实际应用中，此时，电力电子技术便进入到逆变时代。当时，在世界范围内爆发了能源危机，而具备显著节能效果的交流电机变频调速因此获得了迅速的发展。其中，将直流电逆变为频率为0至100Hz的交流电为变频调速的关键性技术，而应用在大功率逆变中的晶闸管、门极可关断晶闸管、巨型功率晶体管等便迅速成为当时众多电力电子技术的主要组成部分。尽管当时电力电子技术已实现逆变以及整流等功能，但工作频率比较低，且只是在中低频率的范围内。 2.3现代变频器时代 自20世纪80年代以后，人们加大了大规模集成电路技术的应用力度，这为电力电子技术的发展奠定了扎实的基础。在集成电路技术中，高压大电流以及精细加工两种技术得到了有机结合。其中，传统采用低频技术处理问题为主的电力电子学，以及集大电流、高压、高频于一身的，以功率IGBT与MOSFET为代表的功率半导体复合器件，均朝着以高频处理问题为主的现代电力电子学方向进行转变。此种现象显示，当时已进入到了电力电子的现代变频器时代。在此时期，集成电路技术被大规模应用在各种新型的器件中，并不断朝着模块化及复合化的方向发展，不但有效缩小了电力电子器件的体积，使其结构更加紧凑，而且还能将不同器件的优点进行综合。总体而言，随着这些新型器件的飞速发展，交流电机变频调速的频率更高，性能也更加可靠、完善，这为电力电子技术的高频发展，以及用电设备的小型轻量化、节材节能高效化、机电一体化提供了非常重要的基础支持。 3电力电子技术的具体应用 3.1在交通运输中的具体应用 随着时代的进步与发展，电力电子技术在众多领域得到了非常广泛的应用，例如在电气化铁道交通中，电气机车中的交流机车便应用到了变频装置，而直流机车则应用到了整流装置。同时，在磁悬浮列车中的牵引电机传动以及各种辅助电源等方面，也应用到了电子电力技术，可以说，磁悬浮列车的顺利运行离不开电力电子技术的支持。除此之外，在电动汽车的电机方面，为了发挥出控制驱动的作用，同样需要对电子装置展开合理应用。而在飞机、船舶等交通运输工具方面，其对电源的应用也存在着不小的差异，因此，科学应用电力电子技术就具有关键性的作用。 3.2在家电中的具体应用 在人们日常生活中的各种家电方面，电力电子技术也得到了较为广泛的应用，给人们的生活带来了极大的便利。例如，生活中常见的洗衣机，通过应用电力电子技术，便可有效替代手工劳动，人们只需在洗衣机中放入脏衣服，再按下按钮，便可借助电力电子技术的相关功能完成洗衣服的整个过程。其次，厨房中常见的洗碗机，其应用电力电子技术的原理与洗衣机的应用原理大致相同；而空调器通过应用电力电子技术，可起到显著的节能效果，经大量实践研究证明，其节约的电能约占30%及以上；在工作效率方面，电频荧光灯要明显高于平常使用的普通白炽灯。 3.3在发电环节中的具体应用 经分析得知，我国经济快速发展离不开能源的支持，在经济建设不断深入的大背景下，消耗了大量的能源，特别是电能。现阶段，经济发展的一项关键条件便是有机结合电力与工业，正是由于电能具有利用率高、稳定性高等显著优势，因而其消耗量呈现出不断增加的趋势。分析我国工业发展的整体情况可知，当前的工业用电还存在一系列不了合理的情况，导致电力能源的严重浪费。随着可持续发展理念的提出与实行，人们对节约电能也愈发重视。而通过应用电力电子技术，便可有效节约原材料，优化各种电力设备的性能，最终充分降低电能的消耗程度。 3.4在电力节能中的具体应用 近些年来，我国不断加大对水力发电、风力发电等新能源的开发及利用力度，其中涉及到发电机电流频率的转换。具体来说，水头的流量及压力对水力发电的功率起到了决定性的作用，而这会影响到机组最佳转速的变化。此时，为实现有效功率的最大化，就需要对转子励磁电流频率进行调整，从而实现机组的变速运行。此外，在大型发电机中，也应用到了晶闸管整流自并励的方式来实现相对静止励磁的
WoRD文档下载可编辑 我国电力系统现状及发展趋势 班级: 姓名: 学号:
我国电力系统现状及发展趋势 摘要： 关键词：电力系统概况，电力行业发展 ‘、八— 1. 刖言 中国电力工业自1882年在上海诞生以来，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年， 到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达 到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。改革开 放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业发展迅速，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。装机先后超过法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，从1996年底开始一直稳居世界第2位。进入新世纪，我国 的电力工业发展遇到了前所未有的机遇，呈现出快速发展的态势。 一、发电装机容量、发电量持续增长：“十一五”期间，我国发电装机和发电量年 均增长率分别为10.5%、10.34%。发电装机容量继2000年达到了3亿千瓦后，到2009 年已将达到8.6亿千瓦。发电量在2000年达到了1.37万亿千瓦时，到2009年达到34334亿千瓦时，其中火电占到总发电量的82. 6%。水电装机占总装机容量的24.5%, 核电发电量占全部发电量的2. 3%,可再生能源主要是风电和太阳能发电，总量微乎 其微； 二、电源结构不断调整和技术升级受到重视。水电开发力度加大，2008年9月，三峡电站机组增加到三十四台，总装机容量达到为二千二百五十万千瓦。核电建设取得进展，经过20年的努力，建成以秦山、大亚湾/岭澳、田湾为代表的三个核电基地， 截至2008年底，国内已投入运营的机组共11台，占世界在役核电机组数的 2.4%,装机容量约910万千瓦，为全国电力装机总量的 1.14%、世界在役核电装机总量的 2.3%。
电力电子与电力传动简介 本文章来源：考研网发布者：wenpinger 浏览次数：3051 发布时间：2010-2-01 16:34 对电力电子与电力传动专业的介绍 电力电子与电力传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。它是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微电子及电子信息、计算机等技术的新成就而迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的作用。 学科研究范围: 电力电子器件的原理、制造及其应用技术；电力电子电路、装置、系统及其仿真与计算机辅助设计；电力电子系统故障诊断及可靠性；电力传动及其自动控制系统；电力牵引；电磁测量技术与装置；先进控制技术在电力电子装置中的应用；电力电子技术在电力系统中的应用；电能变换与控制；谐波抑制与无功补偿。 研究方向: 1 ）谐波抑制与无功补偿 2 ）电力电子电路仿真与设计 3 ）计算机控制系统 4 ）电气系统智能控制技术 5 ）现代控制理论及其电气传动中的应用 6 ）系统故障诊断技术及应用 7 ）现代交、直流电机调速技术 8 ）功率变换技术的研究 该学科对实践动手能力要求很高，难度较大。本科是电气工程、自动化、电子信息工程的适合报考这个专业。该专业需要的基础是电路基础，模拟电路与数字电路，电机学，单片机技术，计算机控制技术，电力电子技术，电力拖动自动控制系统，数字信号处理。 该专业实力最强的几所院校:浙大（拥有国内唯一的电力电子国家实验室，师资力量雄厚，有汪栖生院士和徐德鸿等知名教授，科研成果较多）西安交通大学（西交的电力电子与能源研究中心在国内处于领先水平，科研成果较多，有电力电子知名专家王兆安教授）南京航空航天大学（有航空电源航空科技重点实验室，师资力量雄厚，科研成果较多）合肥工业大学和中国矿业大学（有电力电子与电力传动国家重点学科) 电力电子专业状况及职场发展 老是看到好多新同学打听这个专业，N多人还在比较电力系统和电力电子与电力传动，哪个更好？哪个更有前(钱)途？马上就过年了，今天有点空，也想冒下泡，想跟对这一方向有点兴趣的兄弟姐妹简单聊一下总体情况。我也只是一名研发工程师，说得不对不全之处，请各位拍砖时手下留情。 毫无疑问，电力系统是电气工程下面一个非常非常传统的专业，毕业后较大的可能进入国家电网或南方电网下属的各级电力公司，君不见这个坛子里好多人讲电力的高薪，因而也
080804 电力电子与电力传动
中国科学院--电工研究所-- 电力电子与电力传动 北京航空航天大学--自动化科学与电气工程学院-- 电力电子与电力传动 北京交通大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动 北京理工大学--机械与车辆工程学院-- 电力电子与电力传动 南开大学--物理科学学院-- 电力电子与电力传动
天津大学--电气与自动化工程学院-- 电力电子与电力传动 华北电力大学--电气与电子工程学院-- 电力电子与电力传动 北方工业大学--机电工程学院-- 电力电子与电力传动 燕山大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动 华北电力大学（保定）--电力工程系-- 电力电子与电力传动 太原理工大学--电气与动力工程学院-- 电力电子与电力传动 东北大学--信息科学与工程学院-- 电力电子与电力传动 大连海事大学--自动化与电气工程学院-- 电力电子与电力传动 辽宁工学院--信息科学与工程学院-- 电力电子与电力传动 沈阳工业大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动 辽宁科技大学--电子与信息工程学院-- 电力电子与电力传动 吉林大学--仪器科学与电气工程学院-- 电力电子与电力传动 长春工业大学--电气与电子工程学院-- 电力电子与电力传动 东北电力大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动 哈尔滨工程大学--自动化学院-- 电力电子与电力传动 大庆石油学院--电气信息工程学院-- 电力电子与电力传动 武汉大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动 东华大学--信息科学与技术学院-- 电力电子与电力传动 上海大学--机电工程与自动化学院-- 电力电子与电力传动 上海海事大学--物流工程学院-- 电力电子与电力传动 上海交通大学--电子信息与电气工程学院-- 电力电子与电力传动 上海理工大学--电气工程学院-- 电力电子与电力传动
现代电力电子技术发展及其应用 摘要：电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域——电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。 一、引言 自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。究竟什么是电力电子技术呢？电力电子技术就是采用功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。 二、电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压
和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 1、整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 2、逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 3、变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能
浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与发展趋势 李洪新 胜利油田滨南采油厂山东省滨州市２５６６０６ 摘要，概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的各类应用，重点在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用．以及电力电子技术的发展趋势。 关键词ｓ直流输电；电力电子；微电子；发电机；换流技术 前言 电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。电力电子技术广泛应用于国民经济、人民生活和现代化军事装备等众多领域，是传统产业改造，高新技术发展和国防工业进步的重要支柱。据估算，现代化国家所用电能的９０％以上都将利用电力电子技术进行各种处理，可大量节约电能和提高用电设备的性能。发电和远距离输电的现代化技术更大量需要电力电子技术。 经过５０年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（ＨＶＤＣ）。自２０世纪８０年代，柔性交流输电（ＦＡＣＴＳ）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用，以及电力电子技术的发展趋势。 ｌ电力电子技术和微电子技术 １９４７年晶体管发明之后，到５０年代末开始向两个方向发展。一个是以１９５８年集成电路的诞生为标志的微电子技术，它面向处理，其特点是加工线条越来越细，集成度越来越高，功能越来越全。目前生产水平典型线宽为０．５－０．６微米，典型产品为１６Ｍｂ的动态随机存储器（ＤＲＡＭ）和ＰｏｗｅｒＰＣ及Ｐｅｎｔｉｕｍ（奔腾）微处理器。研制水平还远高于此。微电子技术的发展带动了一系列高新技术的兴起，标志着第一次电子技术革命的开始，其应用几乎遍及所有领域。 １９５７年晶闸管的问世标志着电力电子技术的开端，它面向电力处理，其特点是功率越来越大，性能越来越高，派生器件越来越多。到７０年代末期８０年代初为传统电力电子技术已经衍生出快速晶闸管、逆导晶闸管、不对称晶闸管、光控晶闸管等整个家族。 ８０年代以来，微电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上，又逐渐走向结合。电力电子器件在工艺和结构上，大量采用微电子微细加工技术的工艺方法和加工设备，使传统电力电子器件的高电压、大电流、深注入技术与微细加工技术有机结合，统一在一块芯片上。目前，典型电力电子器件的最细线条可达２－３微米。从此产生现代电力电子技术，开始了第二次电子技术革命。 电力电子技术与微电子技术结合，首先出现了多种全控型器件。它们的功能特点是实现了自关断，从而避免了传统电力电子器件关断时所需的强迫换流电路。其结构特点是，一个器件由多个元胞并联，大面积集成。例如，１０００Ａ的门极关断晶闸管（ＧＴＯ）含有近千个单元（ＧＴＯ）。一个４０Ａ／ＩＯＯＶ的电力ＭＯＳ场效应管（ＶＤＭＯＳ），有３．５万个元胞并联，最小间距３微米，整个制造过程共ｉ００多道工序，全部利用微电子ＭＯＳ集成电路制造技术。其中关键工艺为离子注入、细线光刻、外延、自对准双扩散、薄栅氧化、表面钝化及背面金属化等。一个３００Ａ的静电感应晶闸管（ＳＩＴＨ）含有５万个元胞，而一个５０Ａ／５００Ｖ的ＭＯＳ控制晶闸管（ＭｃＴ）则含有１０万个元胞并联。
我国电力行业的发展现状与趋势 1我国电力行业的发展 新中国成立前我国电力工业发展状况 1882年，英籍商人等人招股筹银5万两，创办上海电气公司，安装1台16马力蒸汽发电机组，装设了15盏弧光灯。1882年7月26日下午7时，电厂开始发电，电能开始在中国应用，几乎与欧美同步，并略早于日本。 从1882年到1949年新中国成立，经历了艰难曲折、发展缓慢的67年，其间67年电力发展基本状况是一个十分落后的百孔千疮的破烂摊子，电厂凋零，设备残缺，电网瘫痪，运行维艰，技术水平相当落后，。 到1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位，与发达国家差距较大。 新中国成立后的我国电力工业发展状况 1949年以后我国的电力工业得到了快速发展。1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。 改革开放之后，电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金，运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业实行"政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电"的方针，大大地调动了地方办电的积极性和责任，迅速地筹集资金，使电力建设飞速发展，在发展规模、建设速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。 从1988年起连续11年每年新增投产大中型发电机组按全国统计口径达1，500万千瓦。各大区电网和省网随着电源的增长加强了网架建设，从1982到1999年底，中国新增330千伏以上输电线路372,837公里，新增变电容量732,690MVA，而1950至1981年30年期间新增输电线路为277,257公里，变电容量70360MVA。 改革开放以来到上世纪末，我国发电装机和发电量年均增长率分别为%、%。发电装机容量继1987年突破1亿千瓦后，到1995年超过了2亿千瓦，2000年达到了3亿千瓦。发电量在1995年超过了1万亿千瓦时，到2000年达到了万亿千瓦时。 进入新世纪，我国电力工业进入历史上的高速发展时期，投产大中型机组逐年上升，2004年5月随着三峡电站7＃机组的投产，我国电源装机达到4亿千瓦，到2004年底发电装机总量达到亿千瓦，其中：水、火、核电分别达10830、32490、万千瓦。2004年发电量达到21870亿千瓦时。2000～2004年，5年净增发电装机容量14150万千瓦，2004年我国新增电力装机容量5100万千瓦，超过美国在1979年创造的年新增装机4100万千瓦的世界历史最高记录。预计今年新增装机容量约为6000万千瓦，年末装机容量将超过5亿千瓦。