前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的电力电子技术节能主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
1.1学历层次需求
一直以来,我国对应用电子技术行业的学历没有太多强制性的要求,使得应用电子技术人才的学历参差不齐。现在许多企业为了提高资质等级,对应用电子技术人才的学历提出了更高的要求,普遍需要动手能力强的大中专学生。除此之外,由于企业竞争的白热化日益严重,许多企业都不愿意用更多的花费进行人才培训,为了提高人才利用率,就需要能够直接上岗的应用电子技术人才。
1.2综合素质需求
除了要具备专业的技能水平,应用电子技术人才还需要具备完善的综合素质,如心理素质、业务素质和身体素质。现代企业无论是从人文素质方面还是职业道德方面都对应用电子技术人才提出了更高的要求。由于应用电子技术行业的流动性和劳动强度过大等原因,决定了应用电子技术人员必须要具有勇于奉献和吃苦耐劳的道德品质和职业精神。
2多能力结构的应用电子技术人才的培养目标
从广义上来说,多能力结构的应用电子技术人才培养的主要目标是坚决拥护党的基本路线,有专长有特色、德智体全面发展的,并且能够适应管理、建设、服务和生产的全方位技术应用型的人才。从多能力结构的应用电子技术人才的具体培养目标来看,人才培养的目标首先是使技术人才拥有良好的道德素质和政治素质,具备正确的人生观、世界观和价值观,养成良好职业道德和社会公德。其次,牢固掌握所学的单片机控、电子电路、电路分析等专业基础理论知识。能够较好的操作和应用计算机、以及计算机软件,增强实践动手的能力,并能适应一线的工作岗位。最后,运用所学的技能和理论知识辅助电子产品的开发与设计,并进行产品的检测和维修等服务工作。
3多能力结构的应用电子技术人才培养新规划
多能力结构的应用电子技术人才培养新规划是紧密围绕培养目标,为社会培养出优秀的技能应用型人才。因此,人才培养规划方案不但要适应当今社会的发展需求,还要突出专业技能、综合素质培训,同时注重专业能力拓展。
3.1坚持社会需求导向
多能力结构的应用电子技术人才培养规划必须以社会需求为导向,及时关注和了解电子行业的发展趋势和目前的发展状况。对社会需求进行调研工作,并聘请行业专家来进行专业规划的指导以及制定相应的培养计划。时刻观察社会需求变化的趋势,及时对专业方向和专业结构作出调整,并完善人才培养方案。
3.2注重专业技能和综合素质培养
在进行人才培养规划时,应该合理的分配专业实践培养与理论培养的比重,突出专业技能培养的同时强调实践培养;基础专业的培养应紧密的围绕培养目标以及新技术在社会发展中的应用,对缺乏的工艺和人员设立相应的培养课程;加强生产实训和实践教学的培养力度,设立现场实验、教学,以及基本的专业综合、技能实训;实行2+1的培养模式,重视与相关电子技术企业加强合作,开发实践教学的基地,学生前两年可以在学校接受教育,培养理论知识、专业技能和职业素质,最后一年到企业顶岗实习。根据应用电子技术的特点,不断的完善培养的内容从而优化培养中的教学体系,以更好的满足社会需求。
3.3加强专业能力的拓展
专业能力拓展包括电子设计大赛、课外实验、科学实践等。鼓励学生积极参加学校、全省和全国的设计类以及电子制作的比赛,争取获得相关电子行业的资格证书。学生在校期间学校应组织电子协会开展社会实践,让大部分学生加入到电子协会的服务之中。除此之外,开放电子制作的使用和设计实验、综合设计实验以及项目的开发和研制,为技术人员提供更多参加研制和开发的机会。
随着我国经济水平的不断提高,各行各业都得以实现长足的发展。而在电力电子技术方面,也因为科技的进步而提高了技术水平,尤其是在电力系统中的应用发展越来越广泛。比如说电机的变频调速、工业的供电电源、配电和绿色照明等方面都凭借电力电子技术的应用而有了一个质的飞跃。在近几年的发展中,电力电子技术的应用系统又有了新阶段的发展,基于此,本文将深入分析电力电子技术应用系统的发展方向,以便于能让这项技术得到更多的应用。
【关键词】电力电子技术 应用系统 发展热点
就当前的形势分析,电力电子技术已经成为了我国国民经济中的重要基础性技术之一,它的发展也能够带动电力系统的质量提高。在最近几年中,随着我国经济的迅猛发展,为众多行业的开拓提供了充足的物质保障,尤其是电子电力技术的应用上也呈现出了快速发展的大好势头。面对目前全球的能源危机和环境污染问题,电力电子技术也凭借着自身的特点,在电气工程的领域中发挥了巨大的作用。
1 电力电子技术的发展历史
电力电子技术的前身是半导体技术,经过了半个多世纪的发展和进步,电力电子技术在半导体技术中逐渐发展和分离,越来越广泛地应用在了人类社会的日常生活中,为连接强弱电建起了一座稳定的桥梁。综合说来,电力电子技术的发展总共经历了3个阶段。
第一阶段:20世纪50年代,可控硅整流装置,应用于电力系统中大功率电子技术;
第二阶段:20世纪80年代,柔流输电技术
第三阶段:当前时间段,实现了用电设备的高效节能、设备的智能化、小型化和轻量化
从中我们可以看到我国的电力电子技术起步比较晚,但是随着时间的发展也得到了长足的进步。
2 电力电子技术的应用对电力系统的重要意义
电力电子技术的发展离不开计算机技术和自动化控制技术水平的提高,电力电子技术的应用能够最大化提高电力系统的用电效率,增强了电力系统的自我控制能力,同时也提高了整个电力系统的服务质量。电力电子技术在电力系统中的应用有很大的意义,主要体现在了:提高了电力系统的自动化智能程度,特别是电力电子技术中的模糊控制和智能化控制对电力系统起到一个推动性作用;二是提高了经济效益和社会效益,电力电子技术的广泛运用,能够提高设备的能源转化效率,降低了成本的开支,缩短了运行周期,为整个电力系统赢得了良好的社会效益;最后一点就是完善了产业结构和管理的形式,电力电子技术的提高,也让电力产业成为了新型的企业,有助于提高产业整体的完整性。
3 电力电子技术在电力系统中的具体应用
3.1 电气节能
电气的节能主要包括了变频调速、电能质量、有源滤波等内容,在这其中,变频调速是主要的工作内容。早在2006年,国家就启动了电气节能这项工程,工程中也包含了电机系统的节能。在这样的政策扶植之下,国家每年都会资助约为100多个节能项目,并且取得了巨大的成效。这个项目一个最典型的例子就是电机系统的“十一五”节能规划,总体节电为200亿千瓦时,庞大的数据表明了节能量取得了良好的效果。
3.2 新能源发电
全球的人口基数大,并且呈现着增多的趋势,加上工业水平的发展,对于能源的需求量不断增大,这个给全球的能源环境带来巨大的挑战。石油和煤炭的储量在不断减少买环境污染问题严重,生态平衡遭到了严重的破坏,如果不马上解决这些问题,能源的资源总会有枯竭的一天。在这样的环境下,新能源的开发和应用受到了全世界的广泛关注。利用新能源来发电主要包含了太阳能、风能、生物质能等清洁能源发电,世界上的发达国家,如美国、欧盟、日本等都相继采取了“绿色能源”的计划,一时间,新能源的发电技术已成为电力电子技术中的主要应用领域。
新能源发电在电力电子技术中的应用主要体现在一次能源供给的随机性大,由于太阳能、风能都会受自然环境的影响,并且对输入的电能波动小。
3.3 电力牵引
电力牵引目前已经成为世界各国的交通发展的新特点,电力牵引中主要包含了高铁、地铁、轻轨和电动汽车等,我国也投入了大量的资金来发展电力牵引技术。
电力牵引的主要特点是:蓄电池供电、四象限运行、恒力矩控制以及高温和强振动的工作环境。也正是由于这些特点,导致了对于电力电子设备的高要求,根据我国的事情来看,仍然以进口的牵引设备为主,而国产产品适应能力差、动态性能不够,未来国产产品的发展还有很长的路要走。
电力牵引在电力电子技术中的应用的发展方向为:提高电力电子的变换器装置效率和功率密度,发展集成技术和冷却技术;实施精确控制尤其是针对低速和高速下的平衡控制一直是重点研究的课题;最重要的还要保证电力牵引的可靠性运行,采用综合管理的手段。
3.4 智能电网
智能电网是我国新提出的一个概念,一般定义为电力电子技术、新能源发电技术、传感技术等的电网控制技术。智能电网中的电力电子技术最大的特点就是容量大、电压高、组合结构、分布广等内容。目前智能电网的发展正处于初级阶段,还存在着一定的问题,比如功率半导体的器件能力需要提高,需要向更大容量来直接变换,并保证电力质量的可靠性。
4 结论
电力电子技术的应用,在目前的电力系统中获得了广泛的应用,并取得了非常显著的进展,为电力企业获得了大量的经济效益。在未来的经济发展中,电力电子技术必须要发展成为现如今高新技术系统中一个必不可少的关键环节。当然,一项技术的发展必然存在着很多问题,但是只要通过国家的政策扶持和电力企业的技术创新,就一定能够想出具体的措施来解决问题。只要我国在电力电子技术的发展中抓住机遇,应对挑战,就一定能让电力系统取得更健康的发展。
参考文献
[1]赵争鸣.电力电子技术应用系统发展热点综述[J].变频器世界,2010(01):41-43.
[2]赵争鸣.电力电子技术应用系统的一些新发展[J].电力电子,2010(01):6-10.
[3]柳建峰.我国电力电子技术应用系统发展现状探究[J].数字技术与应用,2013(05):230-232.
[4]林雄金.电力电子技术发展及其在电力系统中的应用探讨[J].通讯世界,2013(01):124-125.
关键词:电力系统;电力电子技术;应用
1 电力电子技术的发展
随着20世纪50年代末第一只晶闸管的问世,电力电子技术便登上了历史舞台,在这以后的几年里,电能的控制经历了从旋转交流机组到电力电子器件构成的交流器机组的转变,这一过程的转变标志着电力电子技术的真正诞生。在随后的几十年里,电力电子技术依次经历了第一代电力电子器件、第二代电力电子器件以及第三代电子器件的过渡。在第一代电力电子器件中,电力二极管和晶闸管作为典型的代表器件,这些器件的小体积、低功耗等优点使得他们有了极其广泛的运用,第一代电力电子器件的普及为电力系统的发展起到了巨大的推动作用。随着可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力晶体管(GTR)、静电感应晶体管(SIT)、MOS控制晶闸管(MCT)、电力场控晶体管(MOSFET)等通断两态双可控器件的问世,标志着电力电子器件已经实现了从第一代到第二代的过渡,之后,由于电力电子技术发展的要求,又进入到了第三代电力电子器件的时代,相比第一、二代电力电子器件,第三代电力电子器件有着明显的优势,因为它更注重电力电子技术的环保性、节能性、自动性以及智能型。
2 电力电子技术在电力系统中的应用
上个世纪80 年代,由于相关技术的不断发展及更新,提出了柔流输电理念,因为这个概念的提出,使得很多的研究人员开始将注意力转向电力电子技术在电力系统中的应用上来,也正因为如此,在以后很短的一段时间里,相继出现了多种电力设备,这为电力系统的发展提供了契机。根据自身多年的工作经验以及其他研究人员的研究成果,笔者将从电力系统中的“发电环节”、输电环节、“配电环节”以及“节能环节”四个环节分别阐述电力电子技术的应用。
2.1 电力电子技术在发电环节中的应用
电力系统的发电环节是一个比较复杂的环节,因为它的运行涉及到发电机组的很多种设备,在发电环节容易出现问题,正因为如此,将电力电子技术应用到发电环节就显得很有必要,在此环节中,电力电子技术的主要目的是为了改善这些设备的运行特性。在静止励磁的环节中,通常都会采用晶闸管整流自并励连接方式,因为这样做除了具有设备结构简单、工作运行时可靠性高的优点外,还能降低该过程的的造价,因此晶闸管整流自并励方式已经被世界很多大型电力系统所采用。电力电子技术的介入,省去了励磁机环节,使其大大的加快了自身的调节性能,不仅如此,还为其提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。水头压力和流量是决定水力发电有效功率的因素,当水头压出现较大的变化幅度时,机组的最佳转速变将会受到较大影响。虽然与水力发电不完全一致,但是风力发电有着相似的变化特点,因为在风力发电系统中,风力发电的有效功率和当时的风速的三次方成正比关系,风速的变化将直接影响到风车能捕捉到的最大风能。通过以上水力和风力发电系统中的一些特点的分析,我们知道,如果想获得最大的有效功率,可以通过将机组变速来实。变频电源是这项应用的技术核心。另外,在电力系统的发电环节,可以通过使用一些较低电压或高压的变频器来使水泵实现变频调速,这样做可以达到一定的节能目的。正因为低压变频技术的这些优点,使得它一度成为一个研究的热点,如今,该技术已经非常的成熟,国内外已经有了很多的生产厂家。但是同时具备高压大容量变频器设计很生产的企业却很少,这方面的技术还有待我们的深入研究。
2.2 电力电子技术在输电环节中的应用
在高压输电系统中,通过将电力电子技术运用进去,引发了一次电力系统中的革命,这次革命被称之为“硅片引起的第”,因为电力电子器件的应用,极大地改善了电力网的稳定性。相比交流输电,直流输电具有很明显的三个优点:①输电容量大;②稳定性好;③容易控制。正因为如此,在电力输送的环节,通常都是采用直流输电。对于一些距离较远的电力输送以及一些特殊的电力输送,高压直流输电拥有其自身独特的优势。1970 年第一项晶闸管换流器的问世,标志着电力电子技术正式应用到直流输电环节,从那以后,世界上所有的新建直流输电系统基本上都是采用晶闸管换流阀。从此,电力电子技术正式迎来了它在电力输送环节中的应用巅峰期。FACTS 技术是在电力电子技术的基础上发展出来的一项输电技术,FACTS 技术是在 20 世纪80 年代后期发展出来的。它除了可以灵活的对交流输电功率进行控制外,还可以极大地提高电力系统的稳定性。
2.3 电力电子技术在配电环节中的应用
在目前的配电系统中,供电可靠性和电能质量是两个重要的环节,但是目前世界上还没有几个发电系统能将这两者存在的问题处理的很好,所以,如何保证供电的可靠性以及提高电能的质量是配电系统中迫切需要解决的问题。在这两个环节中,电能质量的保证显得更为棘手,因为要实现对电能质量的控制,除了要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求外,更要抑制各种瞬态的波动和干扰的影响。电力电子技术在一定程度上能够满足这些要求,DFACTS 技术就是电力电子技术配电系统中应用的一个体现,它结合了现代控制技术,在某种意义上,可以把 DFACTS 技术认为是 FACTS 技术的缩小版本,因为他们的原理以及结构都是相同的,最主要的是他们的功能大体相似。
2.4 电力电子技术在节能环节中的应用
(1)变负荷电动机调速运行:电力电子技术能够在节能环节中起到变负荷电动机调速运行的作用,变频调速具有以下几个方面的优点:①调速范围广;②精确度和效率高;③能实现连续无级调速。正是因为以上的优点,使得在调速过程中降低了转差损耗,节电率通常都可以达到35%左右。
(2)减少无用功损耗,提高功率因数:在电气设备中,对于一些感性负载,例如变压器和交流异步电动机,他们在工作的时候,不像其他的电气设备一样,他们不仅要消耗有功功率,还要消耗一部分的无功功率,对于无功功率这一部分能量,它的消耗对实际的电能生产是没有任何帮助的,但是在电力系统中却要保持无功功率的平衡,因为这样能够阻止系统中的电压降低,对电气设备起到了保护作用。所以,电力网或者电气设备一旦出现无功功率容量不足时,应该及时的增加相关的无功功率补偿设备,以便提高设备的功率因数。
3 结语
本文主要从电力系统的四个环节(“发电环节”、输电环节、“配电环节”以及“节能环节”四个环节)分别阐述了电力电子技术的应用,虽然这几个环节已经较全面的概括了电力电子技术在电力系统中的应用情况,但是希望相关的研究者继续深化这方面的研究,为世界电力系统的快速稳定发展提供一点可靠的依据。
参考文献
[1] 殷海兰.电力电子技术在电力系统中研究与应用[J].科技天地,2010,(10):12-14.
关键词:浅谈 现代 电力电子技术
中图分类号:TM1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0229-01
现如今的高新技术有很多都是和电网的相位、电压、电流和频率等基本参数的转换与控制相关。现代电力电子技术能实现对这些参数的高效处理与精确控翻,对大功率的电能频率的变换能够得到很好的实现,这样可以支持多项高新技术的发展。
1 现代电力电子技术的内涵
现如今电力电子技术主要是处理的对象时功率,主要是来实现高效率和高品质的用电。电力电子技术主要通过电力半导体器件和自动控制技术、计算机和电磁技术的三者综合运用来实现获取、传输、变换和利用。在各种高质量、高效和高可靠性的电源中能够起到非常重要的作用,可以让当代的电力电子技术得到很充分的运用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性,其功率半导体复合器件主要具有高频、高压和大电流等的特点。这类的特点也意味着传统的电力电子技术不能够适应现如今的社会发展,电力电子技术已经进入了一个全新的高速发展的时代。具有功能驱动、节能明显和先进等特点的IGBT,MOSFET等新型电力电子器件,所以可以在新型家电、感应加热、通信、计算机电源和电动交通工具等领域中有很好的发展前景。
2 现代电力电子技术的历史沿革
电子技术和微电子技术在80年代以来在各自的发展滞后得到了有效的结合,也就产生了全新概念的全控型的高频化电力电子集成器件。可关断晶体管(GTO)电力晶体管(GTR)以及此类晶体管的模块也得到了实用化。从此滞后,各种高频化和全控化的新型器件也相继出现,例如(功率MOSFET)绝缘门板晶体管(IGT或IGBT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(srrH)、MOS晶阐管(MCT),MOS晶体管(MGT)。这也意味着一个具有高频化和全控型的全新电力电子器件时代的诞生,传统的电力电子技术即将被淘汰。代电力电子技术大跨步进入高速发展的新时代。新一代电力电子器件的特点主要有多功能化、高频化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出现促进了控制系统和变流电路的技术不断发展和成熟。现如今电力电子技术主要是由各种PWM电路、高频斩波电路和脉宽调制双零谐振电路组成。因此从今天的时代进入变频器,极大地丰富了电力电子技术的功能,不断开拓新的应用领域的时代的传统不断变化的需求的电力电子技术。
3 现代电力电子技术的发展
电力电子技术的发展自从20世纪90年代以来主要具有两个方面的特点:电子技术与微电子技术的不断完善结合和现有的各类新型电力电子技术器件参数的不断完善和提高。电力电子器件的发展特点使其迅速的想着大容量化和智能化的方向不断的发展,也预示着一个电力电子技术来到全新的时代。电力电子技术是多技术和多学科的相互渗透和创新结合的技术,在工业领域中对具有很强的渗透性。80年代后期,主要是以各种PWM电路和全控型新器件的现代化电力电子技术为代表。在此时代主要是家用电器等、交流电气牵引以及交流调速系统等领域运用的比较频繁。这个时代的发展预示着电力电子技术进入了新的发展阶段。在这个时代的电子电力系统当中,大型机组工作状态的改变和运转变流装置起着非常重要的作用。现代主要是给与直流输电以及系统运行的成熟控制和测试等安全保护提供一些技术手段。超导磁浮铁道系统主要有机车牵引、轻轨车以及地铁在电力电子技术应用领域已经非常普及。日本在火车在高速运行时有PWM逆变交流牵引系统取代原来的直流系统的技术是世界第一。先进的国家都非常的关注超导磁浮铁道系统的研究,其能够让火车高达500公里每小时。这样能够解除交通压力和提高运输能力,对国民经济的发展有着非常重要的作用。现如今的电力电子技术是传统产业和信息产业的主要是被控强电、弱电和接口桥梁。此技术的发展能够提高生产效率、降低消耗和节能。
4 结语
电力电子技术能能够让国家的基础产业得到非常快速的发展,其与国家发展的方针和政策的配合下能够在21世纪显得尤为重要。因此,电力技术成为了21世纪可持续发展不可或缺的组成部分,成为高科技产业链的关键所在,能够推动我国的工业技术创新。
参考文献
[1]刘莉宏.现代电力电子技术的发展及其应用[期刊论文]《北京工业职业技术学院学报》,2006年3期.
[2]赵玉冰.浅谈现代电力电子技术的应用和发展[期刊论文]《科技咨询导报》,2007年3期.
关键词 电力电子技术;发展;应用
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)97-0050-02
电力电子技术是电力电子领域中一门新兴电子技术广泛应用技术,电力电子技术是使用一些电力电子类器件进行适时电能控制及电能的变换类的技术。电力电子技术变换出的“电力”功率范围很大,可达到GW级及以上,小到W级及以下,电力电子技术是主要用来电力的变换,近年来电力电子技术在实际生活中得到了广泛应用,例如新能源发电、智能电网、电力牵引。
1电力电子技术的发展
电力电子学的发展历程表明,电力电子方面某种新器件的问世,会对整个电力电子技术领域产生重要影响。1946年晶体管诞生之后,逐步形成了固体电子学,电力电子学受此影响逐步发展建立起来。电力电子技术相关装置和器件的发展是相辅相成、互相促进的。装置依赖于器件,新的器件出现能开拓许多新的应用领域,做出新的装置;应用中出现的问题又对器件提出新的要求,推动新器件的研制。例如,只有半控型器件时,它用于整流比较成熟,所制作的整流器性能良好,但用于逆变器便带来技术上的复杂和体积庞大、成本昂贵等问题,而当自关断型器件出现后,这些问题就比较容易解决。而且新的电力电子器件和变换技术仍在不断出现,它们的应用领域也日益广泛。
2电力电子技术的重要作用
电力电子技术在国民经济和科学技术的发展中正在并将要发挥越来越重要的作用。
2.1提高和改善电能质量
在现代文明社会中电力是主要的动力源。由电厂发出送上电网的交流电(称为市电)一般电压和频率稳定波形为正弦,但用户使用的设备常使电网无功损耗增加;加上一些自然和人为因素,常招致电压跌落闪变、瞬时停电等,大量非线性故障负载的使用,使电网中出现各次有害的谐波波形,使电网发生严重畸变,已成为电网的一种公害,而采用由电力电子器件构成的各种控制器和补偿器则可有效地提高和改善电能质量。近年致力研究的柔流输电系统就是为了实现这一目标。至于建造经济性和技术性均优越的直流输电,将交流变为直流远距离输送再变换为交流市电,更是离不开电力电子技术。
2.2优化电能使用
优化电能的处理装置,力求电能的使用目标达到合理、高效、节约,实现电能最佳化发展。例如,在节电节能方面,针对电力牵引、风机水泵、轧机冶炼、工业窑炉、轻工造纸、感应加热、化工电焊等方面的调查,一般情况下节能效果可以达到10%~40%,国家已将许多节能节电的项目推广试用。例如作为与物质生产息息相关、以功率处理为对象的电力电子技术正成为缓解人类所面临的能源危机、资源危机和环境危机威胁的重要技术手段之一。
2.3改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业
特别是电力电子变频技术及高频化技术的进一步发展,使机电设备将传统的工频技术突破,转向高频化发展。使机电设备体积减小了几倍甚至几十倍,趋向高速化响应速度,并实现无噪音方向发展,从而实现最佳工作效率,提高了全新的用途及功能。
3电力电子技术在现实中的应用
3.1新能源发电
地球上的石油及煤炭储量不断在减少,环境污染在加剧,因此生态平衡的发展受到破坏。为了进一步缓解生态平衡的局面,当今的各国对新能源的使用引起重视。目前新能源发电方式不一,例如,风能发电、海水发电、潮汐发电、太阳能发电地热能发电、核聚变能发电等等。其中,太阳能光伏发电在上海世博会的开展上已得到投入使用,效果良好。此技术是目前我国规模最大、电力电子光伏型发电项目,同时也是世博会历史上发电技术中太阳能发电的最大规模投入应用。
3.2智能电网
智能电网,即是电网智能化,是建立在高速双向集成通信的网络基础上,经过领先的传感测量技术、操控方法及领先的系统决策技术的运用,可实现电网的经济、可靠、高效、安全性的发展方向。从实际层面来看,当今的智能电网虽比以前的更安全高效,但智能化程度并没有进一步的提高,因此智能电网仍是当前发展的必然趋势。智能电表是智能电网体系中的核心部分,依附于智能电表,电力行业相关部门可以了解到所有时间用户使用电能多少的具体情况。方便于电力机构根据居民的用电量来制定差异化的电费定价,协助用户优化电费开销及整体电能消耗。当今的智能化电网技术处于快速发展的阶段,其中风能发电、太阳能发电是智能化电网发电的重要组成部分。
3.3电力牵引
电力牵引是利用电能驱动动力为基础的轨道牵引技术。电力牵引电能来源由电力系统、发电厂等来提供,整个流程为:变电所电力系统发电、逐级降压、直流电变频为交流电、接触网等电力电子技术供电于电力机车组。能量转化过程为:电能(电力机车、动车牵引电动机等设备)转换成为机械能,驱动电动车组、城市轨道组、交通电动车辆组的正常运行。实现电力牵引主要由电源、牵引变电所、动车组等环节构成的电力系统来完成。
电力牵引需要增加供电系统装置系统,这是电力牵引的一个缺点,电力电子技术的电力牵引,其一次性的投资费用高于其它的动力牵引的投资费用。除此之外,电动机车的电力整流装置在供电线路上会产生负电流及不同频率的谐波,这对电电子电力系统的安全运行方面有一定的影响。谐波的存在及高电压接触面网及电力系统的回流网络信息不对称,将对最接行的电力系统、线路产生不同谐波的干扰信息,进而有可能导致通信的质量和人身安全方面的影响。因此,电力电子技术在今后发展过程中,应优先考虑运用先进的技术手段来扼杀电力电子牵引技术方面的缺点,使电力电子牵引技术趋向合理化发展。
总之,随着科技的发展。电力电子技术的现实应用越来越广泛,电力电子技术的生态平衡及环境上的问题和电力能源危机方面具有独特的特点,发挥着重要的作用,并且其运用潜力是无限大的。
关键词:电力电子技术 照明 应用
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(c)-0040-01
社会经济的不断发展使得人们的物质生活得到了很大的改善,照明用电在电力消费中的比例也逐渐增加。因此提倡绿色照明,节约照明电能,提高照明效率,注重照明质量,就成为了一个很重要的问题。目前,电力电子技术广泛用于人们生活中的各个方面,我国也把电力电子技术的发展列为国民经济可持续发展的一大重要战略。照明行业是电力电子技术大显身手的一个阵地,本文将简略介绍电力电子技术在照明领域的一些应用。
1 照明节能
1.1 推广使用各种节能灯
随着环保节能要求的提出,传统的白炽灯逐步被新型的节能灯及各种气体放电灯取代。由于气体放电灯的负阻放电特性,它必须与镇流器配套使用才能使灯管正常工作。过去我们使用的普通高耗能电感镇流器,存在散热困难,效率低,频闪等问题,现在采用电子镇流器可以很好的解决。高频电子镇流器主要由高频变流电路和负载谐振电路组成,整流电路将工频交流电变为脉动直流电,再通过高频逆变电路将直流电逆变为高频交流电,然后通过负载谐振电路向电灯供电。电子镇流器具有能耗低,发光效率高等优点,可以有效的节省电能,在我国照明电路中广泛使用。
1.2 使用太阳能照明
太阳能作为一种清结能源,其储量无限,它在照明领域存在巨的大应用潜力。太阳能在照明中主要有两大方面应用,一是将太阳能组件与建筑结构融为一体,将屋顶,墙面等大面积建筑表面铺设太阳能电池采光板,从而对建筑内部包括照明进行供电。二是简单的太阳能供电照明系统,像一些太阳能路灯,庭院灯等。其基本原理是白天将太阳能转化为电能,同时将这电能贮存到蓄电池,到照明系统需要工作时,再通过工作电路将蓄电池的直流电变换为交流电来为电灯供电。目前我国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降,这对太阳能在照明中的应用提供了有利条件。
1.3 开发功率LED光源
发光二极管自20世纪60年代诞生以来,就深受各方青睐,其应用涉及很多领域,但由于其发光效率低,亮度低,发光颜色品种少,那时未能应用于照明。随着LED技术的研制取得重大突破,上述问题得到了很大的改善,并且其有着使用寿命长,能耗低等优点,因此LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势。然而要想使LED光源能够可靠,安全,长寿命运行,与之匹配的高质量的驱动电源必不可少,这就需要各种电力电子技术的综合应用。随着国内厂家技术和生产成本的降低,LED照明叫好而不叫座的局面行将改变。
2 智能照明
随着人们物质文化和精神生活水平迅速的提高,智能化已经成为当今发展的主流技术,由于各种原因,大多数仍然沿用传统的控制方式,部分智能大厦采用楼宇自控系统来监控,但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。与传统照明相比,智能照明可达到安全、节能、舒适、高效的目的,因此智能照明有着较好的发展前景。智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术,能对大多数灯具进行智能调光。除此之外,智能照明的管理系统采用设置照明工作状态等方式,通过智能化管理实现节能。目前,中国智能照明市场并未成熟,智能照明的应用领域还主要集中在商务领域和公共设施领域,随着国内智能照明研发生产技术的发展和产品推广力度的加大,智能照明一定会在将来的照明领域中大放光彩。
3 提高质量
用来照明的交流电一般都是50 Hz,工作频率较低,这也就容易导致电灯在使用的过程中出现周期性的闪烁,长时间在这样环境下进行办公,会对人们的眼睛带来一定程度的伤害。随着技术的发展,主要是通过电力电子元件来组成变频器,把工频交流电变频到高频交流电,这样频闪现象会消除,从而提高照明的质量。
4 电子电子技术在照明电路中存在的问题
4.1 谐波问题
目前应用在照明领域的电力电子技术主要就是电子镇流器,其最大的问题就是其自身含有的谐波成分相对较大,这对电网会产生严重的影响与污染。如果大量的电子镇流器同时进行工作,就会出现短路或者是跳闸的现象,严重的会导致电子镇流器发生损害,甚至会引发电网火灾,因此必须严格控制谐波含量。解决方法一般有二种:一种是设计合适的校正补偿装置,使谐波成分下降,将功率因数提高;另一种是开发有源电力滤波器,该滤波器采用PWM技术,能够有效地降低谐波成分。前者成本较低,比较实用;后者滤波效果非常明显,已被广泛应用于高度发达的国家中,不过其具有成本高、结构复杂的缺点,我国当前的经济和技术发展水平,难以对有源电力滤波器进行有效的利用与推广。
4.2 高频损耗问题
电子镇流器和电子变压器采用高频设计,逆变电路中的开关频率达到50 kHz 左右。这就要考虑到开关过程中的损耗以及电磁干扰问题,这正是软开关技术的用武之地。软开关技术是电力电子技术中新发展的技术。通过开关开通前电压先降为零,或闭合前电流先降为零,可以解决开关过程中电压、电流的重叠问题,减低其变化率。从而减小开关损耗以及开关噪声。而且软开关技术可以控制开关运行轨迹,从而降低电磁干扰,提升电路功率转换的效率。
5 展望
随着科学技术的进步,各种各样的技术综合用于照明领域方面,未来的照明正向着节能,智能,高效,环保,舒适,安全的方向发展。太阳能与建筑照明一体化,大功率LED光源,以及通过采用电力电子技术,控制技术,通信技术等各种技术来实现在照明领域的智能等等都是未来发展热点。
6 结语
绿色照明事业是我们共同的事业,保护地球环境是我们每个人的义务,愿我们共同为促进我国绿色照明事业的发展做出努力。
参考文献
[1] 肖萍.电子技术在绿色照明电路的应用[J].电子技术与软件工程,2013(10).
[2] 范惠康.照明邻域中的电力电子技术[J].现代企业教育,2012(4).
[3] 史清风.光伏发电与LED照明综合应用的技术研究[D].北京:北京建筑工程学 院,2012.
【关键词】电力电子技术 发展 作用 方法
电力电子技术是一门新兴的、应用于电力领域的电子技术,具体来说就是使用电力电子器件,控制和变换电能的技术,而且,电力电子技术可以变换出小到数W甚至1W及以下,大到数百MW甚至GW以上的“电力”,由此可以看出,其具体的用途就是电力变换。而且,近年来,电力电子技术被广泛应用于实际生活中,极大的提高了人们的生活质量,例如,电力电子技术中的新能源发电技术,不仅为广大居民提供了更加优质的电能,而且有效缓解了我国的能源危机、环境危机。
1 简要介绍电力电子技术
电力电子技术分电力电子器件技术、变流技术两个分支,是现代电气化与自动化专业的专业基础课。一般认为,1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管是电力电子技术产生的标志,此后,电力电子技术逐渐成熟和发展。而今的电力电子技术是建立在电工原理、电子学、自动化控制三大学科上的一门新兴学科,属于电工类范畴,其内容主要包括电力电子电路、电力电子器件、电力电子装置及其系统,并且在一般工业、电力系统、电子装置电源、交通运输和家用电器等领域得到了广泛的运用,极大的推动了我国经济的进步与发展。
2 电力电子技术的积极作用
2.1 改善电力输送的现状
电力是现代文明社会中的主要动力源之一,电厂发出电力,输送给电网的交流电,然后传送给用户,一般在电压、频率较为稳定的时候,电力呈现出波形正弦的形式,但是,在实际情况中,由于不同用户使用的电力设备有着差异,在无形中增加了电网的无功损耗,如果再受到一些自然因素或者人为因素的干扰,电力输送可能会出现瞬间停电、电压跌落闪变等现象,而且,非线性故障的大量使用,会使电网中出现有害的谐波波形,不仅降低了电能的质量,而且造成电网严重畸变,影响电网的正常运行。然而,使用由电力电子器件构成的各种控制器、补偿器,则可以在提高电能质量的同时,维护电网的正常运行。近年来,我国研究并且使用的柔流输电系统,有效的解决了电力输送中存在的问题,极大的改善了电力输送的现状。
2.2 优化电能的使用结构
电力电子技术,能够不断的优化电能的处理装置结构,实现高效、合理、节约的电能使用目的,进而促使电能利用朝着最佳化的方向发展。例如,在节能节电方面,通过调查、分析风机水泵、化工电焊、轧机冶炼、轻工造纸、电力牵引、工业窑炉和感应加热等方面的资料,可以看出,一般情况下,电力电子技术可以达到10%-40%的节能效果,因此,国家已经大力推广和试用节能节电项目。而且,电力电子技术可以有效缓解能源危机、环境危机和资源危机,促进人与自然环境的和谐发展。
2.3 转变产业结构
随着电力电子变频技术以及高频化技术的不断进步与快速发展,机电设备不再受传统工频技术的限制,转而向高频化方向发展,因为,电力电子技术,缩小了机电设备的体积,提高了机电设备的响应速度,在提供全新的功能和用途的同时,提高了工作效率,实现了无噪音化的发展目标。
3 应用电力电子技术的具体方法
3.1 应用于可再生能源的发电
当前,虽然污染严重、储量有限的化石燃料依然是主要的电力能源,是世界能源结构的主要组成部分,但是,像风能、地热能、海洋能、太阳能、水能、生物质能等干净清洁、污染少、可再生的新能源的开发利用工作,也开始进入快速发展的阶段,这些清洁干净、可再生、不受地域资源限制的新兴绿色能源,正在被迅速的推广和使用。
3.2 应用于节约电能
目前,电力是现代工业的主要能源,利用电能不仅可以节约成本,而且能够提高工作效率。在现代工业中,电力以其稳定、利用率高、清洁、适用范围广等优点,逐渐广泛应用于现代工业中的各个领域,极大的推动了现代工业的发展。然而,从世界各国工业领域运用电力电子技术的情况来看,许多发展中国家的工业用电还不太合理,存在着用电效率较低、浪费严重等问题。在面临着资源危机、能源危机和环境危机的今天,提高用电效率,降低电能的消耗,是解决能源问题的有效手段之一。因此,利用电力电子技术,提高电源效率,降低电能消耗,节约能源资源,可以极大的推动社会的发展和进步。
3.3 应用于改造传统产业
电力电子技术是连接弱电和强电之间的纽带,使得传统产业和新兴产业能够更加便捷的利用微电子技术。在应用电力电子技术时,传统产业中的劳动环境恶劣、劳动强度大等问题得到解决,而通过工业控制系统,把电能转化为劳动力,改变工人的工作环境,可以极大的提高劳动效率,节省人力资源,解决企业的安全隐患和环境问题。
3.4 应用于家用电器之中
现代工业制成品中广泛使用电力电子技术,给让人们的日常生活带来了极大的便利,例如,利用电力电子变频技术,可以使家用电器做到方便、节能,节省使用成本,提高电能的利用率。
4 总结
总而言之,电力电子技术是一门新兴的电子技术,是信息、智力和知识密集型的技术,能够有效的解决社会发展中所面临的诸多问题,具有广阔的发展前景,因此,在知识经济的时代,充分发挥电力电子技术的优势,解决能源问题、环境问题、资源问题,提高电能的利用率,是电力电子技术发展和进步的前提和基础。
参考文献
[1]侯圣语,刘建坤.电力电子技术的发展及应用[J].企业技术开发,2011,12:87.
[2]刘增金.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子世界,2011,09:19+25.
[3]王素芹.电力电子技术的发展及应用[J].科技创新导报,2010,08:67.
[4]张娜.电力电子技术的发展及应用探究[J].电子技术与软件工程,2015,03:247.
[5]周鹏.电力电子技术的发展及应用探究[J].品牌,2015,03:192.
[6]张秀菊,张剑枢.电力电子技术的发展及应用探究[J].山东工业技术,2015,21:179.
作者简介
吕鹏飞(1993-),丰镇人。现为中国人民石家庄机械化步兵学院学员。研究方向为电气工程。
经过半个多世纪的发展,电力电子技术大大服务了我们的生活,在新能源开发利用、电能质量控制、日常生活等方面发挥了极其重要的作用,电力电子技术主要还是用于电力变换。利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术,有时也称为功率电子技术。据发达国家预测,今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用。从工程中电力系统的发电、变电、输电和配电等环节到日常生活中的直流电源、电路都离不开电力电子技术,一些新型产品的诞生也离不开电力电子技术的开发利用。随着电力电子技术及风电技术的发展,电力电子设备已进入风电并网逆变系统并为解决电能质量控制提供了先进的技术手段。
2风电并网逆变系统介绍
由于风能的不确定性,风力发电机发出的电能的电压、频率也是时刻变化的。为了不对电网造成污染,风电并入电网必须满足并网条件,以电网电压同步信号作为系统输出电流的跟踪信号,使输出电流快速跟踪电网电压。为了满足此并网要求,风力发电机发出的电能需要经过交流-直流-交流的变换并入电网,并网逆变系统通常包括整流、逆变、滤波、输电等环节。
3电力电子技术在风电并网逆变系统中的应用
3.1在发电机组及其整流环节的应用
早期的交-直-交并网逆变系统采用晶闸管相控整流器,这种系统需要增加无功补偿电路,电力电子技术的发展使得PWM整流逐步取代了相控整流,PWM整流器逐步成熟,改善了发电机的功率因数。当前的风电机组已经成为结合了先进的空气动力学、机械制造、电子技术、微机控制技术的高科技产品,因此风力发电系统中不可或缺的重要组成部分就是高科技的电力电子技术。风力发电的有效功率与风速之间是三次方正比的关系,对机组进行变速运行,可使风力发电获得最大有效功率,电力电子技术在发电机组的应用,改善了发电环节中发电机的运行特性。此外,对转子励磁电流的频率进行调整,可确保输出频率恒定,风力发电机的变速恒频励磁技术的核心在于变频电源。随着电力电子技术的发展所研制出的开关磁阻发电机应用于风电并网逆变系统中,不再需要增速装置,而是直接驱动。提高了可靠性,降低了维护量及其费用,减少了组件,集成度也变得越来越高。
3.2在并网逆变系统控制环节的应用
电力电子技术中的大功率开关管、功率器件等的使用促进了并网逆变系统中DSP周围硬件电路的进一步发展,实现了功率器件驱动电路对IGBT导通和关断;采用基于DSP的控制系统,实现了信号检测、锁相跟踪、PI调节、SPWM形成等各功能模块的软硬件实现,不但满足了控制电路的要求,还能够完成并网安全控制和故障保护等实时性、快速性要求很高的控制功能,提高了控制电路的可靠性。特别是一些新技术的开发,让风电并网逆变系统体积变得越来越小,自动控制能力越来越完善。
3.3在风电输送及节能方面的应用
我国风能资源丰富,但能源分配不均衡,解决办法通常是建立电力外送大通道。由于长距离高压输电的线路造价低、电能损耗小等特点,通常采用高压输电,电力电子技术在高压输电方面的的应用不仅降低了设备的资金投入,而且解决了系统稳定性差的问题。此外,电力电子技术在输电系统的主要应用是柔流输电技术,这项技术实现了对输送功率的快速控制,增强了电网的稳定性,降低了电力传输的成本,在很大程度上改善了系统的输电能力。
4结束语
关键词:直流输电;电力电子;发电机
一、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。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。
二、电力电子技术的应用
自20世纪80年代,柔流输电(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。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节,列举电力电子技术的应用研究和现状。
(一)在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式,具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量,当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组),机组的最佳转速便随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比,风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率,可使机组变速运行,通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%,风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%,且运行效率低。使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟,国内外有众多的生产厂家,并不完整的系列产品,但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多,国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
(二)在输电环节中的应用
电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
1直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVDCLight)技术
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点,对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网,高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器,标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2柔流输电(FACTS)技术
FACTS技术的概念问世干20世纪80年代后期,是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可实现对交流输电功率潮流的灵活控制,大幅度提高电力系统的稳定水平。
20世纪90年代以来,国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小,设备结构简单,控制方便,成本较低,所以较早得到应用。
(三)在配电环节中的应用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即用户电力(customPower)技术或称DFACTS技术,是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版,其原理、结构均相同,功能也相似。由于潜在需求巨大,市场介入相对容易,开发投入和生产成本相对较低,随着电力电子器件价格的不断降低,可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。
(四)在节能环节的运用
1变负荷电动机调速运行
电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面,通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面,只有将二者结合起来,电动机节电方较完善。目前,交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速,我国正在推广应用中。
变频调速的优点是调速范围广,精度高,效率高,能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小,定子、转子的铜耗也不大,节电率一般可达30%左右。其缺点主要为:成本高,产生高次谐波污染电网。
2减少无功损耗,提高功率因数
在电气设备中,变压器和交流异步电动机等都属于感性负载,这些设备在运行时不仅消耗有功功率,而且还消耗无功功率。因此,无功电源与有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡,否则,将会使系统电压降低,设备破坏,功率因数下降,严惩时会引起电压崩溃,系统解裂,造成大面积停电事故。所以,当电力网或电气设备无功容量不足时,应增装无功补偿设备,提高设备功率因数。