leyu体育电力电子技术通用六篇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。

　　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。

　　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。

　　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,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

　　计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。

　　通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

　　因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

　　DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

　　通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

　　变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

　　国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

　　由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

　　自从70年始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

　　电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

　　八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

　　分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

　　在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

　　理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

　　模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

　　六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在

　　电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。

　　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。

　　整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。电力整流管对改损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量最大，其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此，它在中压、大容量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。

　　电力半导体器件是电力电子应用技术的基础，必须重视电力电子器件的发展。国际上电力半导体器件经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）和场控器件（IGBT和功率MOSFET）三个阶段。进入90年代，电力电子器件的研究和开发已进入大功率化、高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。我们将50Hz的标准工频大幅的提高之后，使用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小，使电气设备制造节约材料，运行时节电就更加明显，设备的系统性能亦大为改善，尤其是对航天工业其意义十分深远的。故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向。而硬件结构的标准模块化是器件发展的必然趋势。

　　高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星计划规定，桌上型个人电脑或相关的设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。

　　通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展，高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。目前，在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源（也称为开关型整流器SMR）通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。

　　DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能（20～30）%。直流斩波器不仅能起调压的作用（开关电源），同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。

　　不间断电源（UPS）是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。

　　变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

　　大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50～l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。自从70年始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。

　　总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年，随着通信行业的发展，以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有20多亿人民币的市场需求，吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。还有许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

　　典型性是指所选择的工程平台，应该具有广泛的应用背景，是广大学生容易接触、感性认知到的东西。采用这种平台，学生容易理解和接受，教学过程中教员不用过多地讲授其相关背景知识和技术。典型性的另一方面是指该工程平台采用的技术应具有一定的代表性，在所授课程的知识点中具有典型性。该平台采用的技术，不仅可应用于该平台上，应用于其他类似工程平台同样是可行的。考虑工程平台的典型性，教学中不宜采用特殊案例，如不宜采用教师在某一个别方面的特定科研项目和特定的技术解决手段方式，这些项目所采用的技术或解决手段不是主流，学生对此往往也并不感兴趣。

　　适应性是指所采用的工程平台中涉及的知识点应该与所讲授的本门课程很多知识内容相一致，这样通过一个平台，就可完成课堂多个知识点的传授和实践巩固。适应性的另一方面是深度和工作量适度。学生在一个时间段内往往需要同时学习多门功课leyu官网，这样花费在一门课上的时间毕竟有限。知识点太深，学生会感到畏难，不能理解；而工作量太大，学生会产生厌倦情绪。在教学深度方面，教师在传授时往往会尽量使学生明白、理解课堂上所讲授的知识内容；但却往往忽略学生为此需要花费的时间代价，没有考虑学生在学习本门课程期间同时承担的其他学习任务。在选择案例、项目和工程实例时，过多、过细和过繁的工作都交给学生，这样教学效果往往会适得其反。

　　先进性是指所选择的工程平台所涉及的技术，目前在工程实际中应该广泛被采用，并在未来一段时间内不会被淘汰。以“电力电子技术”的教学为例，可控硅是传统上广泛采用的一种半控型功率器件，但随着IGBT、MOSFET、GTO等全控性功率器件的出现，控制电路得到发展，可控硅应用越来越少，故在讲授“电力电子技术”课程时，应以目前主流的IGBT全控性功率器件为主线，尽量选择IGBT构成的工程平台，逐步减少、淘汰可控硅器件的知识和实践内容。由于技术日新月异的变化，对于计算机、信息技术等课程的讲授同样如此。

　　教师在开始讲授某门课程时，从课堂讲授到实践环节应具有系统性，应对整个教学过程实践环节采用的案例、项目和实例进行统一的策划，对时间、内容、方式和进度预先进行统一的规划、编排，避免临时组织出现研究性教学环节与课堂教学结合不紧密，实践环节出现零碎、孤立的现象，只有这样才能使学生做到前后承接、融会贯通。一个好的综合性工程平台应该涉及所讲授课程的大多数知识内容和知识点。通过在同一工程平台挑选、提炼出不同案例、项目和实例，可使学生所学的知识得到有机统一，学生更容易理解和接受。

　　“电力电子技术”是控制、机电和电气等学科的一门专业基础课，它集控制理论、电力学和电子学于一体，涉及的知识点多、范围广，与实际结合紧密。在讲授该课程时，笔者选择磁浮列车供电系统作为教学中的综合性工程平台。虽然是一种新型交通工具，但除了车辆需要悬浮外，与传统城市轨道交通，如地铁、轻轨技术是类似的。列车供电系统由地面和车辆两部分组成。地面供电系统主要由主变电所、牵引变电所组成；其中主变电所将高压电网AC110KV、50Hz三相交流电降压成中压AC35KV/20KV/10KV、50Hz三相交流电，牵引变电所再将中压三相交流电降压整流成DC1500V/750V直流电。最后，通过接触轨、电刷和配电系统分配给车载用电设备，供车辆牵引、悬浮、导向、制动、控制、信号、照明、空调等设备使用。磁浮列车供电系统所采用的技术代表了现代电力电子技术的发展和典型工程实际应用。其车辆供电系统包括牵引逆变器、悬浮电源、控制电源、辅助逆变器，这些电气设备涉及了电力电子技术的典型功率器件，以及AC/DC、AC/AC、DC/DC、DC/AC四大主变换电路和软开关谐振电路在工程实际中的应用。随着功率器件的发展，技术的不断进步，设备日趋小型化、模块化和智能化。磁浮列车供电系统是一个综合性的工程平台，笔者在案例和项目设计时，根据工程实际的发展，围绕磁浮列车供电系统设计案例和项目。这些案例和项目因为在实际中有广泛的应用，且都围绕磁浮列车工程背景，学生容易理解和接受，学习积极性高。

　　随着社会用电的需求,电力电子技术逐渐得到了相应的研究与发展。20世纪60年代以后,电力电子技术开始被应用到相关的领域,如电力电子领域和控制技术领域。其中,电力电子技术在控制技术方面的研究和应用使相应的电能能够得到科学有效的转换和控制,从而推动了电能的合理应用和可持续发展。电力电子技术是用计算机系统将电子技术、电路技术和电力控制技术等方面进行相应的整合应用的现代化的电力技术,晶闸管的出现标志着这项技术发展到相应的成熟阶段。电力电子技术主要包括两个方面的技术,一是电子电子器件制造技术和电力电子变流技术。电力电子器件制造技术在发展过程中得到了不断的提高和发展。相应的电力电子器件已经由第一代的低耗能和小体积发展到具有自动关断功能和结合相应的功率器件、驱动器件、件等更完善的第三代电力电子器件。其发展前景更加可观。电力电子变流技术也在不断的发展中得到了广泛的应用。20世纪70年代,整流电路得到了广泛的应用,逆变电路也在此过程中得到了一定程度的发展。随着自动断电器件的应用,逆变电路开始有了更为迅速的发展。与此同时,随着控制技术的不断发展,使电力电子系统的现代化控制技术得到了不断的发展,出现了模糊控制、自适应控制等控制方式。控制技术在很多领域都得到了相应的应用,也为电力电子技术的发展提供了更多的技术支持。

　　整流电路是用可以调节大小的直流电代替了交流电供给直流用电设备的一种电力电子变流电路。整流电路通过整流二极管将输出的电压较低的交流电转化成直流电,实现对交流电的整流。交流电压在通过整流电路之后,就会变成混合电压,既有交流电压也有直流电压。整流电路被应用到一些相应的用电控制和相关输电环节,实现了快速高效控制并推动了电网的稳定运行。与此同时,整流电路还用多相整流的方式减少和控制了输出电压的脉动情况,并减少了电能的损失。整流电路一般是由变压器、滤波器和整流主电路组成的,在调节直流电动机的速度和调节发电机的励磁、电镀、电解等方面得到了相应的普遍运用。整流电路的变压器的设置是为了使输入的相应的交流电压与输出的直流电压之间保持相匹配协调,并实现对交流电网与整流电路之间的隔离。变压器在整流电路中的设置情况需要依据相应的具体情况来确定。整流电路中的滤波器是为了能够将直流电压中的交流电压过滤掉而在主电路与负载之间进行的相应连接。2。世纪70年代,整流电路的主电路主要是由晶闸管和整流二极管。随着不断发展,发光二极管等新形材料逐渐被应用到主电路中。电力系统中的整流电路主要包括半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。其中,半波整流电路是整流电路系统中最为简单的一种,它能够通过电源变压器将220伏电压转变成所需要的电压大小,整流二极管能将相应的交流电转换成直流电。经过反复的转换过程,一半的交流电被演变成了直流电,这也是半波整流的由来。半坡整流电路的电流利用率比较低,多用于电压高、电流小的领域。全波整流电路可以认为是由两个半波整流电路组成的,其通过对整流电路的相应调整,达到了对电能的高效运用,但其二级管所承受的电压相对较大。桥式整流电路是使用最为广泛的整流电路,它通过接入两个二极管使电路形成了桥的形状。桥式整流电路既能够高效利用电能,还能够使承受的反向电压相应减少,对其稳定运行有一定的作用。

　　交流调压电路是运用改变电压、相数等方式实现新形式的交流电代替原来的交流电的一种变流电路,其主要被应用在控制电热、控制灯光和控制交流电动机速度等方面。交流调压电路在被广泛应用到电力系统中的同时,也实现了在高压电器中的应用。交流调压电路虽然会产生谐波,但其对电路系统的影响并不是很大,而且该电路还具有设置简单、方便控制和调节,对有色金属的消耗较小等特点。此外,交流调压电路还能在电动机的整个运行过程进行调压,以保持电压的稳定和电动机的正常运转。交流电压器通过依照相应的规律控制交流开关从而达到控制输出电压的目的。交流调压器控制电压的方式主要有周波控制调压、相位控制调压和斩波控制调压。其中,周波控制调压是通过交流开关关闭和开通相应的周波,从而改变输出电压的波形达到改变输出电压大的目的。相位控制调压是通过改变晶闸管电压到触发点之间的电角度,从而改变输出电压的方式。斩波控制调压是通过利用开关将电源周期内进行切断,将输出电压也相应切成小段,再通过改变其宽度或开关通断的周期来调节输出电压的方式。

　　逆变电路是用不同的交流电代替直流电的一种变流电路,可用于构成各种交流电源,在工业领域有比较广泛的运用。生活中的一些直流电源向交流负载供电时就需要逆变电路来实现。逆变电路通过相应的开关和晶闸管来改变直流电路的电压或电流,从而把直流电转变成交流电的过程。逆变电路有单相和多相之分。逆变电路常常被拿来与变频做相关联系。逆变电路能够通过转变电流频率实现与水力、风力发电机的输出频率相一致的目标,从而能够使水力、风力发电取得高效运转。为了实现发电厂节能运行,可将逆变电路应用到对风机水泵的调节中去,以通过转变频率的方式调节风机水泵的运行速度,实现其节能高效运转。此外,通过运用带有逆变电路的逆变器,可实现对太阳能发电的转换运用。

　　斩波电路是用斩波器使改变原有电路的电压,使一种新的固定电压或可调电压的直流电来代替原来电压的直流电的一种变流电路。它在一些电动机的驱动中得到了广泛应用,如开关电源等。斩波电路是为了电力运用的相应需要,将相应的一部分正弦波斩掉,从而改变电路电压的变流技术。斩波电路的斩波器往往会采用脉宽调制和频率调制两种方式。斩波电路主要包括升压斩波电路、降压斩波电路和升降压斩波电路等。斩波电路能够在节约电能的基础上使相应的电动机能够平稳加速。与此同时,斩波电路还能够起到调节电压和对电网侧谐波进行有效控制的作用。

　　随着电力电子控制设备和变流技术的不断发展和广泛应用,电力电子变流技术在促进电力电子的智能化发展方面发挥出了重要的作用,也对实现微电子技术与变流技术的有机整合提供了相应的支持和帮助。这不仅有利于电力电子变流技术的进一步发展,也能够在一定程度上推动电子技术的重大发展,为新的电子的到来起到了相应的推动作用。

　　传统的电力技术在电能运用上存在着相应的浪费和管控不足等情况,不利于电能的高效配置和合理利用。而通过在电力系统中运用电力电子变流技术则能够实现转变电流和电压,从而达到相应的用电需求,也能够实现节约电能,高效用电的目标,促使社会对电能的应用更加科学合理。在实际应用中,如果将电力电子变流技术针对一些电力设备进行相关的节能操作,则可以实现相当可观的节电效果。这对减少不必要的用电浪费和提高用电效率有着良好的推动作用。

　　传统的机电设备往往有着庞大的体积和反应较慢的低频运行效果,对电力系统的发展造成相应的不良影响。而将电力电子变流技术应用到电力系统当中来,不仅可以使电力系统的工作效率大大提高,还可以减小机电设备的体积,并能提高机电设备的运行速度,使其实现高效率、高频化的运作。这些变化既能够实现电力设备的高效运作,也能够推动电力系统的全面发展。(四)促进在相关产业中的普及和信息化发展在电力电子变流技术的发展过程中,其逐渐满足了人们生产和生活的各种需要,也逐步被应用到人们的生产和生活当中的各个领域中,不仅促进了人们生产生活领域相关内容的开展,也在一些传统产业中实现了对这种技术的普及应用。与此同时,由于电力电子变流技术能够沟通机电设备与计算机之间的联系,其能够有效地将微电子技术运用到相关产业中,从而推动了相关产业和电力系统的信息化发展。

　　在电力系统的发展中,电力发电的方式也是多种多样的,既有传统的火力、水力发电,也有新兴的太阳能发电、风能发电和核能发电。由于能源总量十分有限,传统的发电方式不能够在可持续发展的基础上更好地满足人们的用电需求,人们对新兴发电方式的关注度也就越来越高。但新兴发电方式有其优越性的同时,也存在着一定不稳定。电力电子变流技术则能弥补新兴发电方式或受环境影响或受电力储存的影响而导致的发电和用电效果不佳的情况,使其得到高效运用。同时,变流技术还能够改善各种发电系统中的相关设备,以促进它们在发电过程中的有效运用,保证发电环节的正常运转。

　　电力系统的输电环节往往存在着电网运行不稳定等方面的问题,将能够执行相应的变流技术的电力电子器件应用到输电系统中,能够克制相应的电压不稳的问题,并实现电流形式的转换,使电网的运行状况更加稳定和完善。不管是在直流输电过程中还是在交流输电过程中,电力电子变流技术都充分发挥了其转换频率或者抗击谐波等一系列的重要作用,保证了电力输送的正常与稳定,完善了供电质量。

　　电力系统在进行配电操作的时候也要依靠对电力电子技术的应用。电力电子变流技术不仅能够用在配电系统的操作电源上,还能够应用到蓄电充电方面,既能保障了配电环节的电流转换,也能协助相应的电力储备,保证了配电工作有条不紊。与此同时,人们的日常生活用电也离不开对电力电子变流技术的应用,它既可以维护日常用电的稳定性,还能通过相应设备使家用电器节省用电量。

　　现在是科技发展的高峰期，科技的发展促进了人们对新材料的旺盛需求，新的材料和结构器件又反过来促进了电力电子技术发展，并在社会中得到广泛的应用。在电力系统中，应用电力电子技术也取得了很大进展。电子电子技术是电子技术的主要内容之一，除了电力电子技术，还有信息电子技术。现代电子技术主要是用电子器件进行设计的，以电子学原理为基础，进而制造一些特定功能的电路，可以为解决实际问题提供科学的依据的一项高科技电子技术。该项技术主要应用在电力领域，主要是建立在电工原理学科、电子学等学科的理论基础上。

　　在电力系统中，包括发电环节在内的多种设备，是将来应用该的主要载体，使用该技术可以优化设备的工作状态。（1）使用先进的静止励磁技术的发电设备具有安全性高、结构简单和成本廉价等优点，其控制静止励磁是采用的闸管整流并自励方式，此方式在各行业的大电力系统得到广泛采用。因为励磁机的中间惯性部分被去掉了，所以具备快速性调节性能，可以产生良好控制效果和充分发挥其性能。（2）水力发电主要依靠的是水流的流量和流速，使用电力电子设备，使得发电机的运转速度随着水流的变换而不断的变换，提高发电效率。而风力发电是依靠的风的风速，还与发电机的发电效率有关，运用电力电子设备可以提高风机转子的风能捕捉效率，提高风力发电的效率。风力和水力发电都是一种变速的恒频励磁发电。通过电力电子设备的调节使得设备的最优转速达到最优的发电状态，获得最优的有效功率，改变转子的转速获得不同的电流频率，获得恒定频率的电流。

　　电动机节电主要是表现在两个方面：一个是不断的发掘设备的节电余地；二是使用最新的变负荷电动机的变速调节技术来实现。这两方面的单一实现都不能达到最优的节电措施，只有将它们有机的结合起来，使得设备在节电的同时有实现节能的变速的多重节电目标，获得较好的经济指标。现在在矿产开采和加工等行业的电力系统中应用较为广泛。

　　现在科学的迅速发展要求信息的传播速度快而且还要稳定可靠，所以极大的促进通信行业的电源产业的发展。通信之中使用的电源开关主要是一次和二次电源开关，前者主要设备是整流器，后者为电流变换器。不同设备使用的电压不同，集成电路的种类也多;因此，在通信供电系统中，从中间母线电压，根据设备的工作电压进行变换乘所需要的电压，这样可以使设备的工作效率提高，减少中间环节带来的损耗等问题。

　　它可以将恒定的电流转变乘所需要的可变直流电，在地铁列车和无轨电车无级变速的控制上该技术已经成功的应用了，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。使用新型的电力电子设备更换原有的效率低的变阻器，可以大幅度的降低能耗约三成以上，而且设备的工作效率很高，电压调节平稳，降低了电流变换时引起的巨大噪声和波动等，不利因素都进行有效地控制和抑制，使调节和控制效果取得了明显的进步。

　　直流输电、轻型直流输电技术具有很多优点：有较大的输电容量，能灵活的进行调节和控制，并且稳定性能极好等。同时，电压直流输电所具有的的独特优势是：可以利用海底电缆输电;并能进行远距离输电;还可以将不同频率系统进行联网。在上个世纪七十年代，电力电子技术正式应用在直流输电上，起源于世界上第一个晶闸管换流器的诞生。从那往后，在生产实践中所用到的直流输电工程基本上都是用的晶闸管换流阀。

　　目前，能否进行可靠性供电，到底如何进行加强和提高电能质量，是现在配电系统中所需要迫切解决的问题，要抑制各种瞬态的波动和干扰才可以使电能质量得到控制，同时还要满足频率和谐波以及电压的不对称度的要求。现代控制技术和电子电力技术发展的主要领域是用户电力配送。而且DFACTS的设备和原理及功能与FACTS比较相似，根据市场的需求，其使用范围会逐渐广泛，再加上电力电子器件价格越来越廉价，可以预计DFACTS设备产品将快速进入一个高速发展的阶段。

　　随着能源短缺的危机越来越严重，环境污染问题也日益恶化，我国加快了开发、利用新能源的进程。在名目众多的新能源中，风力发电是最被看好的一种，由于它开发条件好，又具有很廣阔的开发价值，因而备受关注。在风力发电中应用电力电子技术，可以大大改善风电机组的运行情况，这种技术将会在未来发挥更大的作用。

　　从总体情况来说，我国的风里发电产业还是处在高度发展的状态的。我国的风里发电从诞生至今，也已有五六十个年头了，在产生之初，风力发电的规模还是比较小的，后面由于各种原因而陷入了停滞状态。后来，资源危机的发生，客观上推动了我国对风力发电的研究，在这一方面，国家也给予了大力支持，但是此时的发电规模仍然不够大。进入21世纪后，情况得到了很大改善，风力发电的规模不断扩大。资源短缺是世界性的，这一状态的延续会让风力发电受到更多的关注。随着现代电力电子技术、现代变频调速技术的不断发展，它们也将更加广泛地应用在风力发电中。通过对电力电子技术的运用，风电机组的运行特性可以得到改善，通过相关控制，风电系统内的频率会更加稳定，电压也将得到更好地控制。此外，对于较大型的风电场来说，风力发电的成本也可以得到有效降低。

　　1、风电并网技术。将风电进行并网运行，是目前比较可靠，也比较稳定可行的一种方法，因此风电进行并网运行的方法被越来越多的风电场接受，已经成为一种趋势。这种技术其实离不开电力电子技术，风电场可以选择与电网之间相连，也可以选择通过电子变换器来与电网进行连接leyu。若选择直接与电网相连接，为了防止连接过程中较大冲击电流的出现，风电场往往会配置软并网装置。在风力发电机的选择上，目前通常采用变速同步发电机或是变速双馈异步发电机。由于这些设备自身的特点以及接入时的技术要求，电力电子技术成为不可或缺的因素。

　　1、恒速恒频风力发电系统。在这种系统下，风电场一般会采用普通异步发电机，这种机组在国外有一个通用的名字----丹麦概念机组。这种机组的特性就是它在运行时，若达到某种状态，则会呈现转差率为负值的现象。当处在发电机状态，电机的转差率变动将保持在一个很小的范围。当风速开始变化时，这时发电机的转速基本上是不会变化的，这也是该机组的名称由来。这种机组极少采用变化器（主要由电子电力器件构成），除了上述特点外，该机组还有其他一些特点：首先，它的系统结构是一种比较简单的结构，能够很好地适合野外环境；其次，机组在工作时无法控制电压，不利于系统稳定，一旦发生故障也不易修复；另外，由于机组的工作特性，对于零部件的坚固性要求较高。

　　2、变速恒频风力发电系统。这种发电系统可以使机组在保持高转速的情况下依旧稳定运行，这种工作原理也逐渐成为一种流行趋势。这种机组主要有以下几个特点：首先，由于它采用的是电力电子变频器，因此它的结构要比其他机组复杂；其次，通过追踪最大功率，该机组可以保存高速、稳定的运转，因此发电效率很高；另外，风轮机的缓冲作用使得机组的输出功率不会有太大的变化；还有，风轮机的转速可以很好地适应风速变化，因而巧妙地减少了脉冲幅度和机械应力，这样一来，机械的强度要求也就变低了；最后，通过实施一定的控制策略，可以更好地保障电网的安全。

　　3、两种变速恒频发电系统。变速恒频系统又可以细分为同步与异步的风力发电机系统。同步发电机系统由电励磁、永磁同步发电机系统构成；异步发电机系统则主要是指绕线转子异步发电机。同步风力发电系统的特征主要有以下几点：首先，所有被发出的电动率都需经过变换器，因而对变换器的要求很高，投资多、损耗大；其次，可以使用永磁发电机。永磁发电机以永久磁铁替代了转子励磁，结构简单的同时也比较坚固，因此这种电机比较轻便，发电效率也较高，可以直接驱动，直接省去了变速箱这个部件，不仅简化了步骤，提高了效率，还大大节约了成本；最后，对于转换器为单象限的，该发电系统结构简单。该系统中的定子绕组会直接连接电网，它能够有效地调节电流频率，将流经变频器的电流频率控制在转差功率的范围，因此这种系统也就拥有了在同类发电系统中最高的发电效率，不得不说这一点是其他传动系统所不能比拟的。