摘 要：現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展十分迅速，在生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域內(nèi)應用十分廣泛。本論文主要從電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史開始介紹，講述了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)以及用戶側(cè)的應用，對比了未使用電力電子器件以及使用了電力電子器件之后對于電力系統(tǒng)運行性能、經(jīng)濟效益差異，并展望未來電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢。

　　關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;變頻器

　　《印制電路信息》為綜合性技術(shù)月刊，在國內(nèi)外公開發(fā)行，技術(shù)新、范圍廣、版面新穎，擁有廣大讀者群，適合于印制電路各層次的從業(yè)人士。

　　1 電力電子技術(shù)的起源與發(fā)展

　　電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整電子產(chǎn)品流器件，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，促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應用。上世紀六十年代至七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用，開啟了電力電子技術(shù)的整流時代，電解、牽引、傳動等工業(yè)得到飛速發(fā)展。七十年代到八十年代，交流電機的變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展迅速。變頻調(diào)速技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?～100赫茲的交流電，GTR和GTO的大規(guī)模使用將電力電子技術(shù)帶入到了逆變時代，但當時的逆變還只停留在低頻范圍內(nèi)。八十年代，由于計算機的發(fā)展，大規(guī)模集成電路向著超大規(guī)模集成電路迅速邁進，因此電力人們想到了將將集成電路與高電壓、大電流結(jié)合到一起。于是，IGBT和MOSFET應運而生。由此完成了傳統(tǒng)電力電子技術(shù)向現(xiàn)代電力電子技術(shù)跨越。之后，現(xiàn)代電力電子技術(shù)與計算機通信設(shè)備相結(jié)合，應用到了我們生活中的方方面面。

　　2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)利用大功率電力電子器件對電能進行變換和控制，以期針對不同的負載而得到最佳形勢的電能，從而提高電能的質(zhì)量和使用效率，改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)應用在電能的各個階段，從電能的產(chǎn)生、傳輸、分配、消費各個環(huán)節(jié)對電能進行改善。

　　2.1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在發(fā)電側(cè)的發(fā)展應用

　　以我公司為例。我公司配有三臺西門子9F級燃機發(fā)電機，額定功率300MW，機端電壓20kV，額定電流10189A，采用自并勵方式。與汽輪發(fā)電機不同，燃機發(fā)電機啟機過程中沒有蒸汽來推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。那么推動轉(zhuǎn)子大軸的動力源自哪里呢?這就用用到電力電子技術(shù)了。我廠配有2套SFC變頻啟動裝置。工作原理為，將廠用電整流為直流電流，經(jīng)SFC逆變?yōu)榈皖l交流電(0～35Hz)輸送至發(fā)電機定子線圈，建立低頻旋轉(zhuǎn)磁場。此時給發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電源，轉(zhuǎn)子將會以低頻方式緩慢旋轉(zhuǎn)，SFC通過調(diào)頻來提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，直至燃氣點火維持轉(zhuǎn)子自持轉(zhuǎn)速。

　　SFC啟動與傳統(tǒng)蒸汽推動啟動比較：利用傳統(tǒng)蒸汽推動轉(zhuǎn)子方式也可完成機組啟動任務，但相比于SFC啟動方式劣勢在于會耗費大量天然氣，無形中增加機組啟動成本。且燃機依靠燃燒天然氣作為能量來源，天然氣的燃燒效率與空氣的配比以及天然氣調(diào)節(jié)門有密切關(guān)系?，F(xiàn)場實際操作中，調(diào)節(jié)門的調(diào)節(jié)為機械控制，其精密度相對于電子控制有明顯的劣勢。故應用電力電子技術(shù)，使用SFC變頻啟動裝置對于燃機發(fā)電機來講既經(jīng)濟又高效，便于控制。

　　2.2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在輸電側(cè)的發(fā)展應用

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)在輸電側(cè)應用十分廣泛，其中最具代表性的要輸柔性交流輸電技術(shù)FACTS和高壓直流輸電技術(shù)HVCD。

　　2.2.1 柔性交流輸電技術(shù)

　　柔性交流輸電技術(shù)主要用于提高電網(wǎng)輸送能力和改善電網(wǎng)運輸性能。柔性交流輸電技術(shù)發(fā)展至今，控制器已有數(shù)十種之多。例如：SVC、SVG、STATCOM等等。將這些設(shè)備投入輸電網(wǎng)中，可以為輸電網(wǎng)補充無功功率，防止系統(tǒng)因電壓降落而造成大面積停電。相比于傳統(tǒng)的并聯(lián)電容補償方式，SVC向系統(tǒng)補償?shù)臒o功功率不會因系統(tǒng)電壓降落而大幅減少，具有明顯優(yōu)勢。

　　2.2.2 高壓直流輸電技術(shù)

　　高壓直流輸電技術(shù)將電能以直流電的方式傳輸。相比于傳統(tǒng)的交流運輸方式，直流傳輸具備以下優(yōu)點：

　　(1)線路走廊比交流運輸窄。直流架空線路只需要兩條線路即可完成電能的運輸。相比于交流的最少三根線路，可節(jié)省工程預算。

　　(2)相同電壓和導線截面積下，運輸?shù)臉O限功率大。

　　(3)可以連接不同頻率的電網(wǎng)。例如我國臺灣島電網(wǎng)為60Hz頻率，就可以通過建設(shè)換流站的方式將臺灣島的電網(wǎng)接入我國電網(wǎng)。

　　2.3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在負荷側(cè)的發(fā)展應用

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)在負荷側(cè)的應用極其之多。最為百姓熟知的要輸變頻空調(diào)。變頻空調(diào)相比于工頻空調(diào)具備能耗低、噪聲小、壽命長的特點。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻空調(diào)的價格越來越親民。工業(yè)方面，變頻器的投入使用十分廣泛。許多電廠的泵與風機的電機多采用變頻器調(diào)節(jié)控制，既可以減少啟動時啟動電流，也可降低啟動瞬間對機械的沖擊。目前現(xiàn)代電力電子技術(shù)應用的一個熱門領(lǐng)域是電動汽車。我國是電動汽車保有量最大的國家。給電動汽車充電的充電樁就必須采用電力電子器件。在將來，隨著電動汽車的普及率越來越高以及電力市場的開放程度越來越深入，電動汽車有望參與電網(wǎng)進行削峰填谷，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益。

　　3 結(jié)論

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)近年來在我國得到了迅速發(fā)展，發(fā)展領(lǐng)域遍布方方面面。雖然在很多方面我們已經(jīng)取得了很大的進步，但在電力電子器件的制造工藝上與發(fā)達國家還存在一定差距。展望未來，我國的電力電子技術(shù)在發(fā)展和應用方面會更加深入，隨著消費者需求的不斷提升，電力電子設(shè)備會越來越多，性能會越來越好。

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