電力電子技術(shù)論文發(fā)表
電力電子技術(shù)論文發(fā)表
電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)(整流，逆變，斬波，變頻，變相等)兩個分支?，F(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一部分。 學習啦小編為大家整理的電力電子技術(shù)論文發(fā)表，希望你們喜歡。
電力電子技術(shù)論文發(fā)表篇一
電力電子技術(shù)基本研究
【摘要】在上世紀各項科學技術(shù)及社會需求的帶動下，電力電子技術(shù)出現(xiàn)并得到了很大的發(fā)展。它主要是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)，即應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。本文基于作者自身的工作經(jīng)驗及相關(guān)知識了解，對電力電子技術(shù)進行了部分基本分析，并就其在各領(lǐng)域當中的應(yīng)用提出了部分探討性意見。
【關(guān)鍵詞】電力電子;器件;應(yīng)用
一、引言
在上世紀各項科學技術(shù)及社會需求的帶動下，電力電子技術(shù)出現(xiàn)并得到了很大的發(fā)展，逐漸它在電控裝置、電氣自動化系統(tǒng)當中的應(yīng)用越來越廣。如今，各式各樣的自關(guān)斷器件大量的出現(xiàn)，使性能得到了很大程度的提高，同時容量方面也有很大的擴展。以PWM控制為代表的、采用數(shù)字控制的電力電子裝置性能日趨完替。目前，電力電子技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于各個領(lǐng)域當中，從電力到工業(yè)再到交通，無不有其身影，且目前開始迅速想家電、通信以及節(jié)能方面開始發(fā)展。
二、其他學科與電力電子技術(shù)之間的關(guān)系分析
(一)電子學與電力電子技術(shù)之間的關(guān)系
與傳統(tǒng)的電子器件制造工藝相比，電力電子器件的制造工藝、技術(shù)與其沒有太多的差別，兩者基本相同。如今的電力電子器件生產(chǎn)、制造一般都為集成電路，應(yīng)用了微電子制造相關(guān)方面的技術(shù)，許多設(shè)備都和微電子器件制造設(shè)備通用，說明二者同根同源。
(二)電氣工程與電力電子技術(shù)之間的關(guān)系
電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中的高壓直流輸電、靜止無功補償、電力機車牽引、交直流電力傳動電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源等領(lǐng)域。通常把電力電子技術(shù)歸屬為電氣工程學科，并且電力電子技術(shù)是電氣工程學科中最為活躍的一個分支，其不斷進步給電氣工程的現(xiàn)代化以巨大的推動力。
(三)控制理論與電力電子技術(shù)之間的關(guān)系
控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中，使電力電子裝置和系統(tǒng)的性能滿足各種需求。電力電子技術(shù)可看成“弱電控制強電”的技術(shù)，是“弱電和強電的接口”，控制理論是實現(xiàn)該接口的強有力紐帶?？刂评碚摵妥詣踊夹g(shù)密不可分，而電力電子裝置是自動化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。
三、電力電子技術(shù)主要器件分析
電力電子器件既是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的強大動力。電力電子器件的發(fā)展對電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。至今電力電子器件發(fā)展可分為三個階段，電力電子技術(shù)的發(fā)展也相應(yīng)地分成三大步。
(一)不可控器件
1955年美國通用電氣公司研發(fā)了第一個電力電子器件一一硅整流管(SR)。它的問世使變流技術(shù)從機械整流、汞弧整流進入電力半導體整流。1957年出現(xiàn)了硅晶閘管(SCR)，接著晶閘管的派生器件：逆導晶閘管(KN)、雙向晶閘管(KS)、快速晶閘管(KK)、門極輔助關(guān)斷晶閘管(GATT)、非對稱晶閘管(ASCR)等相繼問世，從而使電力電子技術(shù)不僅具有整流功能(交流→直流)，而且具有逆變(直流→交流)、斬波(直流→直流)、變頻(交流→交流)等功能。在這一發(fā)展階段的電力電子器件，基本上都是分立器件或幾個分立器件的組合，它們能被控制導通，而不能被直接控制關(guān)斷，要靠“電流過零”或強迫換流才能關(guān)斷，這就形成了以晶閘管及其派生器件為代表的第一代電力電子器件。
(二)半可控器件
半可控器件的代表是晶閘管，它在1956年由貝爾實驗室發(fā)明，并在1958年由GE公司組織生產(chǎn)，稱為硅可控整流器(Silicon-ControlledRectifie或SCR)，中文簡稱晶閘管。晶閘管是一個四層三端結(jié)構(gòu)，三個端子分別為發(fā)射極、集電極和門極，它的導通條件除集電極與發(fā)射極問加正向電壓外，還需在門極加正向脈沖，否則不能由斷態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥☉B(tài)。另外，晶閘管開通后沒有切斷電流的能力，要靠電流自行過零，才能恢復(fù)阻斷狀態(tài)。因而，這是半可控器件，即只能控制開通而不能控制阻斷。
80年代發(fā)展起來的半可控電力電子器件，主要有巨型晶體管(GTR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極晶體管((IGBT)、單極場控晶體管(電力MOSFET)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)和MOS控制晶閘管(MCT)等，形成了第二代電力電子器件。在結(jié)構(gòu)上，它們具有功率集成器件的特點，在功能上，它們具有通過電流信號(或電場)控制器件導通或關(guān)斷的特點。
(三)全可控器件
全控型器件主要是功率晶體管GTR，功率場效應(yīng)管Power-MOSFET，門極可關(guān)斷晶閘管。GTR是一種NPN開關(guān)器件，可用基極電流開關(guān)集電極主電流，即具有自關(guān)斷能力，它還具有開關(guān)時間短、通態(tài)電壓低、開關(guān)損耗小、高頻性能好、驅(qū)動簡單、成本低廉等優(yōu)點。因此它正在中小功率交流調(diào)速、逆變及斬波等方面取代著晶閘管的地位。GT可工作在10kHz，廣泛應(yīng)用于500kW以下的感應(yīng)電機變頻調(diào)速、不間斷電源以及脈沖電源。
門極可關(guān)斷晶閘管GTO是一種既可在門極加正脈沖使之由斷態(tài)變?yōu)橥☉B(tài)，又可在門極加負脈沖使之由通態(tài)變?yōu)閿鄳B(tài)的器件，因此這種器件可控制電路的通斷。
四、電力電子技術(shù)在各領(lǐng)域當中的應(yīng)用
目前，電力電子技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于各個領(lǐng)域當中，從電力到工業(yè)再到交通，無不有其身影，且目前開始迅速想家電、通信以及節(jié)能方面開始發(fā)展。
(一)電力系統(tǒng)當中對電力電子技術(shù)的應(yīng)用
將電力電子技術(shù)引入電力系統(tǒng)并獲得廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，首推應(yīng)是同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，這種勵磁系統(tǒng)由于動作迅速，容易設(shè)計出高頂值電壓，并且控制功率小，因而，作為電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能;另一領(lǐng)域是交流電動機的變頻調(diào)速，它的應(yīng)用，節(jié)約了可觀的電能。近年來，國外還研究將電力電子技術(shù)引入抽水蓄能電站，以提高水泵水輪機的效率，并已取得成果。
在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電環(huán)節(jié)中都離不開電力電子器件和電力電子技術(shù)。電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用極大地改善這些設(shè)備的運行特性。在輸電環(huán)節(jié)中，電力電子器件大量應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)，被稱為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特性。配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和小對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，成功地解決了這些難題。
(二)一般工業(yè)中對電子電力技術(shù)的應(yīng)用
在工業(yè)中大量應(yīng)用交直流電動機進行電力拖動，直流電動機有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使交流電機的調(diào)速性能可與直流電機媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導地位。
電化學工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
(三)家用電器中對電力電子技術(shù)的應(yīng)用
照明在家用電器中有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子之一。電視機、音響設(shè)備、家用計算機等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。
五、結(jié)語
當前，電力電子技術(shù)仍在不斷發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)器件的陸續(xù)誕生，計算機技術(shù)的進步為現(xiàn)代控制技術(shù)的實際應(yīng)用提供了有力的支持，在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，從人類對宇宙和大自然的探索，到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，再到我們的衣食住行，到處都能感受到電力電子技術(shù)的存在和巨大魅力。
參考文獻
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電力電子技術(shù)論文發(fā)表篇二
電力電子技術(shù)的發(fā)展
[摘 要]本文回顧了電力電子技術(shù)的發(fā)展，闡述了電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，論述了現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域，并對電力電子技術(shù)的未來做出展望。
[關(guān)鍵詞]電力電子技術(shù)，發(fā)展趨勢，應(yīng)用
中圖分類號：TM1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2015)12-0328-01
引言
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。
一、電力電子器發(fā)展回顧
整流管是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡單，應(yīng)用最廣泛的一種器件。電力整流管對改損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業(yè)用普通晶閘管開始，其結(jié)構(gòu)的改進和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎(chǔ)，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場。1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關(guān)斷的GTO至今，目前以達到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當前各種自關(guān)斷器件中GTO容量最大，其在大功率電力牽引驅(qū)動中有明顯的優(yōu)勢，因此，它在中壓、大容量領(lǐng)域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產(chǎn)品，其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關(guān)損耗小、開關(guān)時間短等特點，在中等容量、中等頻率的電路中應(yīng)用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅(qū)動功率小，開關(guān)損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發(fā)展前景。
二、電力電子器件發(fā)展趨勢
電力半導體器件是電力電子應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)，必須重視電力電子器件的發(fā)展。國際上電力半導體器件經(jīng)歷了晶閘管(SCR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)和場控器件(IGBT和功率MOSFET)三個階段。進入90年代，電力電子器件的研究和開發(fā)已進入大功率化、高頻化、標準模塊化、集成化和智能化時代。我們將50Hz的標準工頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設(shè)備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設(shè)備制造節(jié)約材料，運行時節(jié)電就更加明顯，設(shè)備的系統(tǒng)性能亦大為改善，尤其是對航天工業(yè)其意義十分深遠的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術(shù)創(chuàng)新的主導方向。而硬件結(jié)構(gòu)的標準模塊化是器件發(fā)展的必然趨勢。
三、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用
1、計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。計算機技術(shù)的發(fā)展，提出綠色電腦和綠色電源。根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定，桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備，在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦，就符合綠色電腦的要求，提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。
2、通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展，高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。目前，在程控交換機用的一次電源中，傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代，高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi)，實現(xiàn)高效率和小型化。
3、直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20～30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源)，同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求電源模塊實現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu)，目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。
4、不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，電源的噪聲得以降低，而效率和可靠性得以提高。
5、變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調(diào)速，其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要，已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓，然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器，將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出，電源輸出波形近似于正弦波，用于驅(qū)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。
6、大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50～l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100kW。自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術(shù)，將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻，然后升壓。進入80年代，高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件，將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源，取消了高壓變壓器油箱，使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓，然后由高頻變壓器升壓，最后整流為直流高壓。
四、結(jié)束語
總而言之，電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn)，將標志著這些技術(shù)的成熟，實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年，隨著通信行業(yè)的發(fā)展，以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源，僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求，吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨，因此，同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動，并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
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