电力电子技术的含义精选(九篇)

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第1篇：电力电子技术的含义范文

关键词:电力电子技术;经济影响;可再生能源发电

中图分类号:TP391文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)27-0010-02

一、电力电子的含义和任务

从学科的角度讲，电力电子的主要任务是研究电力电子(功率半导体)器件、变流器拓扑及其控制和电力电子应用系统，实现对电、磁能量的变换、控制、传输和存贮，以达到合理、高效地使用各种形式的电能，为人类提供高质量电、磁能量。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)电力电子变流技术，其研究内容主要包括新型的或适用于电源、节能及电力电子新能源利用、军用和太空等特种应用中的电力电子变流技术;电力电子变流器智能化技术;电力电子系统中的控制和计算机仿真、建模等。(3)电力电子应用技术，其研究内容主要包括超大功率变流器在节能、可再生能源发电、钢铁、冶金、电力、电力牵引、舰船推进中的应用;电力电子系统信息与网络化;电力电子系统故障分析和可靠性;复杂电力电子系统稳定性和适应性等。(4)电力电子系统集成，其研究内容主要包括电力电子模块标准化;单芯片和多芯片系统设计;电力电子集成系统的稳定性、可靠性等。

从工程应用的角度看，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高科技产业，都迫切需要提供高质量的电能，特别是要求节能。而电力电子则是实现将各种能源高效率地变换成高质量电能、节能、环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间，信息技术与先进制造技术之间，传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的桥梁。电力电子的突出特点是高效、节能、省材，所以电力电子已成为我国国民经济的重要基础技术，是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。因此，无论上述诸多高技术应用领域，还是各种传统产业，乃至照明、家电等量大面广的，与人民日常生活密切相关的应用领域，电力电子产品已无所不在。由于目前我国还没有形成独立自主的、完整的、强大的电力电子的产业体系，因此它已成为制约我国建立独立自主的现代科学、工业和国防体系的瓶颈之一。

二、电力电子技术对社会经济的广泛影响及其重要性

下面结合可再生能源发电、分布式发电、电力质量控制、电力牵引和电机驱动、国防和前沿科学技术等实例，进一步具体说明电力电子技术在这些经济领域中的广泛应用及其重要性。

(一)可再生能源发电

可再生能源(R E)主要包括风能、太阳能、生物能和地热能等。各种能源由于其转化为电能的方式不同，将其送入电网时必须应用电力电子技术按用户的要求对其进行调整和控制。天然气虽然不是可再生能源，但它通过提炼转化为氢气后，再通过燃料电池转化为电能，对环境零污染，也可达到绿色能源的要求。诸多系统中直流-直流变流环节、储能控制环节、直流-交流逆变环节和并网控制环节均不可缺少电力电子技术。

值得指出的是，大部分可再生能源直接产生的能量通常是不稳定的。以风能为例，并网型风力发电都要用到大容量的风力发电机，为了尽可能多地利用风能资源，通常多台大容量的风力发电机并联，由于风场风力的不稳定性，它们在并网时如果不加控制和调节，就会对电网造成严重的冲击，同时为了保证将尽可能多的有功能量送入电网，风力发电系统还必须有储能环节，并需解决存储能量再次转化的问题，上述这些过程都需要利用电力电子技术对其进行控制。

综上所述，开发和利用可再生能源与电力电子技术特别是大功率变流技术密切相关，无论是其中的能量变换、储存、发电机控制和并网控制均离不开电力电子这一关键技术。

(二)分布式发电

分布式发电技术(Distributed Generation)已得到了发达国家的普遍关注。目前，国外已有多种分布式发电技术获得了工业应用，它使得发电设备更加靠近用户，不但减小了人们对远距离输电的依赖，而且提高了人们使用可再生能源发电的兴趣，提高了用户用电的独立性、可靠性、安全性和灾变应变能力。风能发电、太阳能发电、燃料电池发电和小型高速涡轮发电机(Micro Turbine Generator)发电等分布式发电系统都有赖于电力电子技术，以实现安全、可靠、高效的运行。

根据Darnell公司的报告，从2003年到2008年，全球用于分布式与混合式发电设备(DCG)的电力电子产品(包括逆变器、频率变流器、静态传输开关，直流-直流变流器、交流-直流电源和集成大功率电机驱动器等)将以年均12.2%的速度增长，即将从18550MVA增加到32981MVA。

由此可见，分布式与混合式发电设备(DCG)涉及的电力电子技术是未来分布式发电系统中关键技术之一。

(三)电能质量控制

电力电子技术在输、配电中的应用是电力电子应用技术最具有潜在市场的领域。众所周知，从用电角度来说，利用电力电子技术可以有效地进行节电改造，提高用电效率;从输、配电角度来说，必须利用电力电子技术提高输配电质量。近10多年来，随着电力电子器件和变流技术的飞速发展，高压大功率电力电子装置的诸多优良特性决定了它在输、配电应用中具有强大的生命力。目前，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程起着重要的作用。

以在配电中的应用为例，近年来，电力需求的不断增加，非线性电子设备和敏感负载对电力质量提出更高要求，为了得到最大输电量和保证在分布系统的公共连接点有高的电力质量，电压调节、无功/谐波控制和补偿以及电力潮流控制技术已成为必不可少的关键技术，典型的设备有电力调节器、静止无功发生器(SVG)、有源滤波器、静止调相机(STATCOM)和电力潮流控制器等。

上述现代电力系统应用的电力电子装置几乎都无一例外使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，这些关键技术均是国外大公司的核心技术。

(四)电力牵引和电机驱动

在发达国家，约40%能源是通过电能的形式消耗的，而总电能的50%～60%又用于电机驱动场合，其中大部分是用于风机和水泵驱动。Darnell公司作市场调查后认为，从2003年到2008年，北美市场的变频器将会以每年11.5%的速度增长，从3.63亿美元增加到6.28亿美元。

通用场合下的电机调速均采用电力电子与电力传动技术，目前该技术已经比较成熟。但一些高压大功率应用(电力牵引，中、高压高性能电机驱动等)场合，依然是这一领域的技术制高点。

(五)现代国防和前沿科学研究

电力电子在现代化国防中得到越来越广泛的应用，它已成为该领域的核心技术之一。所有现代国防装备的特种供电电源、电力驱动、推进、控制等均涉及电力电子核心技术。而在快中子堆、磁约束核聚变、环保等前沿科学研究以及激光、航空航天、航母等前沿技术中，超大功率、高性能的变流器及其控制系统也是必不可少的核心部件和基础，而这些均属电力电子范畴。

三、电力电子技术目前在我国的发展、应用现状和存在的问题

虽然我国电力电子的开发研究已有50年历史，过去我们已经取得了长足的进步，但是与超大规模集成电路的发展一样，该领域科技发展速度太快，加之我国财力和原有基础薄弱的限制，特别是面临国外高科技的冲击等原因，我国电力电子有被“边缘化”的趋势，即各行各业都迫切需要，但是各应用领域均没将其作为研究重点，国内解决不了就依靠进口。应当承认，目前我们与国外先进水平的差距还是很大的。当前存在的主要问题是:目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要基于晶闸管;虽然也能制造一些高技术的电力电子产品和装置，但是它们均是采用国外生产的电力电子器件和组件以组装集成的方式制造的;特别是先进的全控型电力电子器件则全部依赖进口，而许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术和软硬件，国外均对我国进行控制和封锁。我们正面临着国际竞争的严峻形势，特别是关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术与国外先进水平的差距更大，迅速改变这一现状是我们面临挑战和义不容辞的任务。

过去，我国国民经济各部门虽然引进了不少国外先进技术，也强调了国产化的问题，尽管它们中的绝大多数几年后都可以达到国产化率70%的要求，可是只要我们仔细分析一下，就不难发现，最终国外公司拒绝转让的技术和重要部件，均涉及高技术的电力电子及电力传动产品中的核心技术。各应用领域所涉及的关键电力电子技术可概括为:大功率变流技术;电力电子及其系统控制技术;大功率逆变器并网技术;大功率全控电力电子器件和电力电子全数字控制技术等。与国外的主要差距和存在的问题是:全控电力电子器件国内不能制造;大功率变流器制造技术水平较低，装置可靠性差;电力电子全数字控制技术水平还处于初级阶段;应用系统控制技术和系统控制软件水平较低;缺乏重大工程经验积累等。高性能大功率变流装置目前几乎全部依靠进口。

参考文献

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[2]蔡宣三，钱照明，王正元.电力电子学的发展战略调查研究报告[J].电工技术学报，1999，14(增刊).

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[4] 钱照明，李崇坚.电力电子——现代科学、工业和国防的重要支撑技术[J].变流技术与电力牵引，2007，(2).

[5]广州能源研究所.新能源和可再生能源调研专集[M].2003.

[6]应建平，林渭勋，黄敏超.电力电子技术基础[M].机械工业出版社，2003.

[7]王学礼.现代电力电子技术的应用与展望[J].电气时代，2003，(8).

第2篇：电力电子技术的含义范文

当前,电力电子作为节能、节才、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。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。

1.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。

1.1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。

1.2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。

1.3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。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

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人了电子、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。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。

2.2通信用高频开关电源

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,从中间母线电压(一般为48V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。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

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。

2.4不间断电源(UPS)

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。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

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。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

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)的相关控制器,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。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

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年代开始,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。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

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。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

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。

3.高频开关电源的发展趋势

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。

3.1高频化

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。

3.2模块化

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,其它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。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、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,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

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。

现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。

第3篇：电力电子技术的含义范文

1.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。

1.1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。

1.2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。

1.3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。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

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人了电子、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。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。

2.2通信用高频开关电源

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,从中间母线电压(一般为48V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。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

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。

2.4不间断电源(UPS)

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。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

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。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

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)的相关控制器,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。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

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年代开始,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。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

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。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

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。

3.高频开关电源的发展趋势

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。

3.1高频化

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。

3.2模块化

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,其它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。

3.3数字化

在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在

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

八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

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。

第4篇：电力电子技术的含义范文

关键词：智能变电站；运行维护；技术分析

引言

未来电网发展的必然方向就是智能电网，我国对于智能电网的建设已进入了一个全新新时期。智能变电站作为电网的重要组成部分，其智能化的建设实现将对建设整个电网智能化起到关键作用。而保证智能化变电站智能化目标实现的关键因素就是其运行维护技术的运用，因此，通过对智能化变电站运行维护技术的探讨进而提高其运行水平和社会效益对整个国家电网来说具有积极意义。

1 智能化变电站运行维护技术的含义

智能化变电站，主要是对变电站的智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）的构建，实现二十四小时自动监控，减少值班人员的运行模式。通过网络化、信息数字化、共享标准化等方法，以先进、集成、可靠的智能化设备为主要平成实时监测设备状态、评估检修周期、自动控制电网、在线分析决策、智能调节调度等功能。使得电站运行变得更加安全、稳定。最终实现其经济效益的目的。

2 智能变电站设备运行维护技术要求

随着微机、电力电子技术新技术的应用，使得变电站设备运行和管理具有自主管理的能力。变电站能够自动的向管理人员报告设备运行状态，自动的发现问题并提出检修和试验等方面的请求。因此，智能化新技术的应用对于设备和系统的运行维护提出了较高的要求，主要体现在以下几方面。

2.1 对运行维护的管理的要求

由于智能变电站对于微机、电力电子技术新技术的应用，相应的对于专业技术要求会更高，同时对运行维护模式和人员配置也提出新的要求。智能变电智能设备运行和维护要求检测手段、运维技术、检测标准、检测目标、作业流程和方法等需明确且具备有一定的操作性。

2.2 保证设备和系统的稳定性

建设智能化变电站的核心任务就是保证设备和系统的稳定性。运维人员要时常要对设备和系统进行定期检查和维修，避免出现死机、传输数据有误等问题。另外，智能变电站的检查和维修依赖对于数据信息的可靠性和准确性的依赖性很强，因此，要严格按照操作标准和安全管理规范来对设备和系统进行操作，从而确保设备和系统的稳定性。

2.3 对运维人员技能的要求

目前大部分自动化专业运行维护人员的知识面不够全面、基础知识也不是很牢固。尤其是在网络通信和单片机技术等方面还十分欠缺，常规的站、综自站应对通讯问题、设备问题都存在薄弱环节。在更依赖于通信、高速处理器的智能变电站存在的问题更加严重。二次系统相互融合，多种应用相互关联，对运行维护人员提出了更高的要求。

2.4 对设备厂家提出要求

目前我国智能电网的建设还处于初级阶段，设备厂家的很多技术在实际应用时还存在很多的不足，如：缺乏对设备的缺陷和故障的处理手段、作业流程不规范具体、系统配置不完整、缺乏对程序版本管理控制等等。

3 智能化变电站运行维护技术要点分析

3.1 一次设备运维

智能变电站其主要特点就是设备操作智能化，设备可实现无缝连接，自动化水平有所提高。特别是在设备上采用了微机、电力电子技术等新型传感器技术使得设备能够自动根据电压波形图调整电压，把握跳合闸时间，从而确保电压稳定正常。对于一次设备运行和维护主要包括以下几个方面。

3.1.1 电子式电压互感器

当电压不平衡时，如果一相为零，如果另两相电压不升高，则为一相采集异常，如果另两相电压升高或升高为线电压，则为一相接地故障。如果合并单元采集器出现问题，则造成问题的可能原因是光纤回路和采集器发生故障。遇到数据采集异常时采取防止保护及自动装置误动的技术措施从而确保计量不出现异常和遗漏。

3.1.2 电子式电流互感器

电子式电流互感器本体发热，装置内部有放电声或者异常声音，采集灯显示异常信号。出现以上情况时应向相关部门汇报，并联系生产厂家进行更换处理。在进行更换时应注意如果互感器出现问题只需替换电子互感器不需要替换合并单元。为了避免影响电子式互感器寿命，在停电检修时，应先关闭合并单元电源。送电前应先将电源合上，避免激光电源长期工作。

3.1.3 智能断路器

对于智能断路器主要包括气体的检漏和SF6含水量检测。对于气体的检漏要使用专用的检漏仪，防治焊缝、密封面和管路接头处密封不严或有裂缝情况的出现。在设备运行时，如果设备内部发生闪络等现象，会导致SF6分解出多种产物；加上由于大气中的水份渗透到绝缘中。这些情况会造成设备内部形成较高的含水量。在较高的气压下，过量的水分会导致气绝缘气体的绝缘性下降从而影响断路器的正常工作。要定期对断路器进行巡检包括检查接线头有无松动，瓷套有无破损等情况从而避免闪络的现象发生。

3.2 二次设备的维护

对于智能变电站来说以往传统变电站对二次设备检查模式已不能满足现代电力发展的要求，因此需要对与智能化变电站二次设备的维护提出更高的要求。

3.2.1 监控系统

监控各装置数据集配置正确。结合实际的操作功能检查要重点检查全站SCD配置文件。

3.2.2 网络交换机及网络分析仪

要确保交换机的配置、型号、额定参数应与设计相符合。网络分析仪在维护中应重点关注对网络报文的解析能力，要求其能简单明了的显示网络报文所代表的含义，应用颜色来区分和标记异常报文。

3.2.3 保护装置

主要观察设备本身是否运行正常、是否有告警信息、从装置背后观察GOOSE和MU通讯光口闪烁是否正常、光纤熔接有无断点。同时要注意在现场工作前，按要求投入“装置检修状态”压板；在保护工作结束验收时，应确保护状态是为许可前状态，装置无故障或告警信号，保护定值及定值区切换正确，GOOSE链路正常等。

3.3 运行监视和故障分析

在智能变电站中，一次设备和二次设备之间的开关位置信号、控制信号等信息的传输是通过光纤网络来进行的。具过程体来说，就是过程层与间隔层之间、间隔层和变电站层之间都是通过光纤网络进行连接的。设备通过网络信息自动化操作，可以方便快捷的进行自作，一旦出现问题，能及时发现。同时，智能变电站把信息通过网络进行传输，通过具有故障录波功能的设备，可以完成对通过的信息进行记录和监控，同时也可以直接把信息传送到后台系统中。此外，通过微机、电力电子技术等新型传感器技术，能够完成信息的采集并独立进行检测，为设备检修提供一定的数据依据。

第5篇：电力电子技术的含义范文

关键词：机电一体化 ,进程, 智能化, 发展

Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.

Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development

中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号：

“机电一体化”在国外被称为Mechatronics，意为机械技术和电子技术的有机结合。它是在以微型计算机、机械电子技术深度结合的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，对各组成要素间的信息处理、接口耦合、运动传递和能量变换进行研究，使整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

一、机电一体化的核心技术

（一）、机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能

上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。

（二）、其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

（三）、系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。

（四）、传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

（五）、自动控制技术其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适

应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

二、机电一体化的技术基本特征

机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。机电一体化是一个综合的概念，涵盖“技术”和“产品”两方面内容。前者是指包括技术基础、技术原理在内的、使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。后者是指采用机

电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电一体化产品。“机电一体化”已成为当今世界工业发展的主要趋势，也带动了传统机械工业的一场新的革命。机械工业要争生存，求发展，必须走机电一体化之路。学科随着科学技术的不断发展, 还将被赋予新的内容。

三、机电一体化的发展进程

（一）、我国的集成电路产业起步于1965 年，经过30多年的发展，现已初步形成了包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。微电子技术是现代电子信息技术的直接基础，如微机控制的数控机床己不再是传统的机床；又如汽车的电子化导致汽车工业的革命，目前先进的现代化汽车，其电子装备已占其总成本的70% 。进入信息化社会，集成电路成为武器的一个组成单元，电子战、智能武器应运而生。雷达的精确定位和导航，战略导弹的减重增程，战术导弹的精确制导，巡航导弹的图形识别与匹配，以及各类卫星的有效载荷和寿命的提高等等，其核心技术都是微电子技术。

（二）、以激光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。

四、机电一体化向智能化迈进

20 世纪90 年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。

（一）、智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是其重要应用。

（二）、微型化兴起于20 世纪80 年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过

1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。

（三）、系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。

结论：

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]潘广均.机电一体化技术发展状况及其趋势[J].民营科技.2008(3)

[2]董军.浅析机电一体化技术的现状及发展趋势[J].科技信息.2008(3)

[3]王伟.浅谈机电一体化技术发展[J].青年文学家.2011(24)

第6篇：电力电子技术的含义范文

关键词：电子电力技术;智能电网;应用

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）35-0039-02

智能电网是现代之中逐渐演化出的基本概念，其所包括的具体含义也就是通过智能化程序进行电网的具体操控，这个操控过程中减少人工的投入，也就减少人工出现失误的可能性。随着各种先进技术的不断展开，先进电子电力技术在智能电网之中应用同样值得探讨，希望帮助该行业能有效的发展。

1 先进电子电力技术

随着现代科学技术的发展，先进电子电力技术已经成为了智能电网中重要的作用，在这里进行先进电子电力技术的基本介绍，现代之中主要分为三种先进技术：FACTS技术、SVC技术和TCSC技术，三种技术都有着各自的优势，在这里进行探讨。

1.1 FACTS技术

FACTS通过电力电子设备为基础，并且通过现代控制技术对于电力系统参数进行快速灵活控制，通过进行这种良好的控制过程，进而提高线路的相应输送能力和可靠程度，这种技术很好的提高了系统的稳定性。

1.2 SVC技术

SVC技术作为现代之中的灵活交流输电装置，也是先进电子电力技术的代表技术，其应用于智能电网之中，作用主要为保证系统电压较为稳定、增强系统的输送能力。也是帮助现代智能电网进行有效的提升。

1.3 TCSC技术

可控串补技术在常规串控技术的基础上得到了发展，同样作为先进电子电力技术的代表，提升了现代电力系统的相关稳定性，提升了线路的输送能力。

2 电子电力技术在智能电网应用的优势

电子电力技术在现代之中已经得到了较为长足的发展，所以将先进电子电力技术应用于现代智能电网之中有着十分重要的应用优势。针对于现代的智能电网而言，伴随着经济模式的发展，现代用户对于电力系统有着要求，针对于现代的电力系统而言，更应该进行良好的相关质量提升，这就需要应用现代先进的电子电力技术，更应该得到有效提升。

2.1 强化了电网之中的安全管理

智能电网在现代之中应用的更多，而且对于现代电网而言，其属于一个互动系统，针对各种突况应该有着较为快速的反应能力，通过对于一些问题而言，智能技术的快速反应能力很好的强化了安全保护功能。先进的电子电力技术很好的帮助智能电网进行了自我补充，并且很好的提升了电网对于线路运输之中对于意外的控制能力。

2.2 利用再生资源的效率更高

在现代电网组成之中，通过对于再生自然资源的合理利用提升了电网的工作能力。但是自然再生资源有着自己的特性，往往在进行能源供给上并不稳定，在区域的分布上同样不固定，所以进行合理的调度可利用再生资源，变得十分重要。通过先进电子电力技术的应用，保证再生资源的大规模和分布式利用效果，保证电网对于可再生资源有着较为普及的利用，进而为清洁生产打下十分坚实的基础。

2.3 改善电力市场需求

随着社会经济的进步，电能的使用质量收到社会广泛关注。伴随着发电站的并网和电铁的挂网运行都对电能质量进行了有效帮助，随着社会的发展，供电单位和用电用户之间的交流越来越密切，提高电能的使用效率变得对于现代电网十分重要。现代电子电力技术成功应用于电网之中，有效的提高配电效率作业和用户和供电的良好交流，实现现代高质量供电过程，对于现代电网发展有着十分重要的作用。

2.4 保障电网的可靠性

伴随着电子电力技术的发展，其在电网之中的应用已经得到了较为广泛的讨论，并且取得了较为良好的进展。电子电力技术成功的应用在现代电网之中，很好的帮助现代电网进行了自我提升，利于电网的可靠性运输，帮助进行了更为良好的现展，同样提升了电网运行的安全运行。

2.5 更为良好的进行了节能减排的利用

节能减排是现代之中较为重要的理念，先进电子电力技术应用于现代智能电力系统之中，更为良好的帮助了电网进行相关节能减排的开展，时代的进步带来了自然生态环境的相关压力，这种压力很大程度上代表了现代之中的主要生产和自然之间的矛盾，先进电子电力技术的应用很好的帮助电网进行生态环境的保护。

3 电子电力技术在智能电网中的具体应用

3.1 常规HVDC技术的应用

超高压直流输电技术有着独特的技术优势，其主要的应用方面在远距离大容量输电之中，在这方面有着独特的技术优势，得到了较为广泛的应用。特高压直流输电较为节省输电线路长度，并且可以很好的帮助电网系统降低相应的损耗，提高了经济效益。其应用方面主要在现代之中应用于海底电缆之中，在现代之中超大容量直流输电需要具有强大的交流系统，并且需要提供足够的换相电流，所以受端方面需要具有良好的相关作用。

3.2 柔性直流技术的应用

随着电子电力技术的发展，柔性直流技术发展成为较为灵活的新时代输电技术。在现代智能电网之中，柔性直流输电技术采用自身换相方式，来进行四象限等无功率的独立控制，在具体电网之中应用，具有较为方便的并联输电系统;其在真正输电系统之中，无需增加系统的短路相关容量;实现了换流站的独立控制，在换流站之间无需进行通信过程。所以在现代之中有着十分积极的作用。

随着电力需求的不断增加，所以各个输电区域的互联需求需要更为加强。通过电能的互济作用，进行有功功率相互支援，但是在实际应用过程之中，往往会造成电网动态稳定下降，并且短路电流往往较大超出限定标准。短路电流超标是现代负荷增长的过程之中，逐渐形成的新问题，动态稳定问题也逐渐成为了电网之中的问题。柔性直流输电技术，在进行现代电力系统的非同步电网互联等方面有着较为独步的作用，确保可以解决区域互联面临的种种问题，符合现代智能化电网之中发展要求，所以在现代电力系统之中，柔性直流输电技术跟有着较为重要的作用。

3.3 直流输电技术在现代电网中的发展

随着现代电网的不断发展，直流输电技术在现代之中应用也应该较为重要，充分考虑智能电网建设的相关要求，我国未来的直流输电技术主要研究方向应该为：±1000kv直流工程关键技术、智能化直流输电系统相关研究、三级直流输电技术相关研究、多端直流输电系统研究等方面，进行这方面的相关研究可以很好的帮助现代智能电网建设的更为良好，所以进行直流输电技术更为良好的发展，所以进行相关的换流技术研究，变成了现代之中非常重要技术研究。

4 结 语

先进的电子电力技术可以有效的强化现代智能电网，并且保证了现代智能电网安全稳定的运行，改善了现代电网供电质量，保障电力系统更为顺利的进行，本文对于相关电子电力技术进行了分析，希望可以带来相关帮助。

参考文献：

[1] 李檀.析电子电力技术在智能电网中的应用[J].山东工业技术，2015，（3）.

[2] 张新源，邢锦锋.先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].中国电 机工程学报，2013，（20）.

第7篇：电力电子技术的含义范文

【关键词】电气工程;自动化技术;设计;应用

一、电气工程及其自动化技术的含义及设计

1、电气工程以及电气自动化的含义。电气工程及其自动化是以电磁感应定律、基尔霍夫电路定律等电工理论为基础，研究电能的产生、传输、使用及其过程中涉及的技术和科学问题。电气工程中的自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。电气工程及其自动化技术主要以控制理论、电力网理论为基础，以电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学。它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能，以达到预期的控制目的。控制理论是在现代数学、自动控制技术、通讯技术、电子计算机、神经生理学诸学科基础上相互渗透，由维纳等科学家的精炼和提纯而形成的边缘科学。它主要研究信息的传递、加工、控制的一般规律，并将其理论用于人类活动的各个方面。将控制理论和电力网理论相结合，应用于电气工程中，有利于提高社会生产率和工作效率，节约能源和原材料消耗。

2、电气工程及其自动化技术的设计。在实际的电气工程及其自动化技术的设计中，应该从硬件和软件两个方面来进行考虑，通常情况下，都是先进行硬件的设计，根据实际的工业控制需要，针对性的选择电子元器件，首先应该设置一个中央服务器，并采用先进的计算机作为系统的核心，然后选择的辅助设备，如传感器、控制器等，通过线路的连接，组建成一个完整的系统。在实际的设计时，除了要遵循理论上的可行外，还应该注意现实中的可行性。由于生产线是已经存在的，自动化控制系统的设计，必须在不改变生产型的基础上进行，对硬件设备的安装有很高的要求，如果设备的体积较大，就可能影响正常的加工，要想使设计的控制系统能够稳定的工作，设计人员必须进行实地的考察，然后结合实际的情况，对设备的型号进行确定。在硬件设计完成之后，还要进行软件系统的设计，目前市面上有很多通用的自动化控制系统软件，但是为了最大程度的提高自动化水平，企业通常都会选择一些软件公司，根据硬件安装和企业生产的情况等，进行针对性的软件设计。

二、电气自动化在电气工程中的应用

1、电气工程及其自动化技术的应用理论。电气工程及其自动化技术是随着工业的发展，而逐渐形成的一门学科，现在的很多高校中，都开设了相关的课程，从某种意义上来说，电气工程及其自动化技术，是为了满足实际生产的需要，在传统的工业生产中，采用的主要是人工的方式，虽然机械设备出现后，人们可以操控机器来进行生产，极大的提高了生产的效率。但是经济的发展速度更快，对产品的需求量越来越大，在这种背景下，仅仅依靠操作机器的生产方式，已经无法满足市场的需要，必须进一步提高生产的效率，为了达到这个目的，很多企业都实行了二十四小时生产，通过实际的调查发现，采用这样的生产方式，机器可以不停的运转，操作人员却需要足够的时间休息，因此必须增加企业的员工，这样就提高了生产的成本，在市场竞争越来越激烈的今天，企业要想获得更多的效益，必须对生产的成本进行控制，于是有人提出了让机器自行运转的概念，这就是自动化技术。 强化电气工程及其自动化的应用措施。（1）强化数据传输接口建设。在应用电气工程自动化系统的时候，数据传输功能发挥着至关重要的作用，一定要进行高度的重视。只有提高系统数据传输的稳定性、快捷性、高效性与安全性，才可以保证系统运行的有效性。在进行数据传输强化的时候，一定要重视数据传输接口的建设，这样才可以保证数据传输的高效、安全。在建设数据传输接口的时候，一定要重视其标准化，利用现代技术处理程序接口问题，并且在实际操作中进行程序接口的完美对接，降低数据传输的时间与费用，提高数据传输的高效性与安全性，实现电气工程自动化的全面落实。（2）强化技术创新，建立统一系统平台，节约成本。电气工程自动化是一项比较综合化的技术，要想实现其快速发展，就一定要加强对技术的投入，突破技术瓶颈，确保电气工程自动化的有效实现。所以，在进行建设与发展电气工程自动化的时候，一定要加强系统平台的建设，结合不同终端用户的需求，对自身运行特点展开详细的分析与研究，在统一系统平台中展开操作，满足不同终端用户的实际需求。由此可以看出，建立统一系统平台，是建设与发展电气工程自动化的首要条件，也是必要需求。（3）加强通用型网络结构应用的研究。在电气工程自动化建设与发展过程中，通用型网络结构发挥着举足轻重的作用，占据了十分重要的地位，可以有效加强生产过程的管理与技术监控，并且对设备进行一定的控制，在统一系统平台中，可以有效提高工作效率，保证工作可以更加快捷的完成，同时增强工作安全性。除此之外，通用型网络结构也可以加强和各控制中心与管理系统的配合，实现网络资源的优化配置，这样就可以促进信息的有效传递，真正发挥网络应有的作用，达成了网络结构互通性。由此可以看出，加强对通用型网络结构应用的探索是一件非常有意义的事情，一定要加大财力、物力、人力的投入，同时对相关技术进行深入的分析与研究，强化对网络结构的分析与研究，尽可能创建一种更加理想的网络结构，促进电气工程自动化系统的高效运行。 三、电气工程自动化热点技术的运用

1、管控一体化技术。从理论上来说，在电气工程中，管控一体化主要指的是电气工程中不同的通讯环节，利用自动化技术的应用，将相关信息数据的集成性以及整个性进行充分的发挥，在对信息系统以及集成控制系统中彼此融合的过程中，把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络能够用一种集成的综合方式完整表现出来。 状态检修技术。从应用的角度来说，对于电力工程中的状态监测技术，我们可以将其定位是：利用设备资产管理系统在电气工程中的应用方式，将其在故障诊断、状态监视方向的综合功能重点发挥，并提供状态检修设备在正常运行时的状态信息和数据，并有机结合该部分数据有效预测电气工程对应设备的实际运行状态、潜在的安全隐患或故障因素。根据这种方式，还可以实现由传统的故障检修模式向状态检修新模式的转变。从电气工程的实践应用角度讲，状态检修技术在电气工程实践工作过程中的科学应用，不仅可以有效提高其对应的电气设备的安全性、稳定性，而且有效克服了传统的定期故障检修模式存在的遗漏性问题和缺陷，为电力系统的安全运行提供了有力的保障。 结束语

现阶段，在电气工程自动化建设与发展过程中，还存在着一些不足，需要进行深入的研究，采取有效的改进对策，提高自动化水平，实现电气工程自动化的高效运用，促进社会工业的可持续发展。

参考文献：

第8篇：电力电子技术的含义范文

关键词：机电技术；发展

中图分类号：TU85 文献标识码：A

引言

在现代化的科学技术的发展过程中，最大程度的推进各个学科之间的交叉和渗透，致使工程领域中技术革命和改造。在机械工程这个领域中，微电子技术与计算机技术不断的向前发展，以及其机械工业中逐渐渗透出来的“机电一体化”，将机械工业的产品机构、技术结构、构成和功能、生产加工方式，以及这一列流程的答理体系都在发生着巨大的变化，是机械工业从传统的机械电气化迈向机电一体化为主要特征的新台阶。

一、机电技术概述

(一)机电技术发展历程

自从经济数控机床走进我们的视线开始，就证明了机电技术的历史开始书写；电子技术注入机电技术新的发展活力和空间；PLC等机械技术的快速发展，其为机电技术的成热提供了坚实的基础；模糊技术、激光技术和智能化的而技术等高新技术促使机电技术跨上新的台阶。

(二)机电技术发展的主要特征

机电技术其实是一门新兴的发展中的边缘学科，其代表机械工业的技术革命的发展方向。自从进入1960年以来，大量刚刚形成的高新技术群体逐渐的走向经济、军事与社会生活中的各个领域，并且深入的渗透，以大规模的的形式向现实的生产化变革。对于高新技术产业转移，其有效的推动了机械生产革命的发展，同时也促进了人类的进步。在机械工程方面，微电子技术与计算机技术应用发展，以及二者向机械工业中渗透而逐渐形成的机电技术，促使机械工业技术结构、功能与构成、产品机构、生产方式和答理发生变化，使工业化的生产从机械电器跨入到机电技术为主要特征的阶段。机电发展到现在，仍然是自身体系所形成的新型学科，但是伴随现代化的科学技术的发展，被注入了新的内容。其最基木的特征我们可以概括为：综合运用微电子技术、机械技术、计算机技术、自动控制技术、信息技术、电力电子技术、传感测控技术、信息变换技术接口技术和软件的编程技术等群体性的技术。依据机电系统的功能目标与优化的组合型的目标，对各个功能单元的合理配置和布局，会在功能上体现数量多、质量高、可靠性高以及低消耗的价值意义，并且导致整个工程技术的系统的优化。

二、机电技术未来发展

(一)光机电技术的发展应用

光学技术的引用，对于光学技术先人的优势的发展实现来说，可以有效的改进机电技术中传感系统、动力系统(能源系统)与信息的处理系统，光电技术的推广对于机电产品是一个重要的发展趋势。

(二)柔性化的自律的分配系统化

在机电技术产品的未来前景里，执行和有效的控制系统是有充足的冗余度，并且有很强的柔性，对于处理突发事件，其能进行较好的解决设计，所以，被设计成为自律分配系统。在自律分配系统的运作环节中，各个相关子系统是完全可以独立工作的，子系统之间又是为同一个总系统进行服务的，并且有自身独立的自律性，可以依据周围环境的改变而作出相应的对策反应。

(三)智能化的全息系统化

在机电技术产品的发展全息性的特点表现的越来越明显，智能化水平也在逐渐的提高。这种趋势的发生主要归功于模糊技术和信息技术的快速发展，其别重要的是信息技术中的软件和芯片技术。不但如此，机电技术系统中的层次化结构也有原有的简单模式转变为复杂的、比较多的冗余度双向联系。智能化的发展对于二十一世纪机电技术发展来说是一个方向性的改变。

(四)仿生物系统化的生物软件化

在日后机电技术的装置对于信息依赖性会逐渐增强，并且在结构上也是处于静态时的，但是又有其不稳定性，相反的是其动态工作环境中却属于相对稳定的。这种现象类似于活生物，机电技术的相关产品走向涵盖生物系统化，但是想走好这条道路还需要一段漫长的时间。

(五)微型化的微型机电化

在半导体的器件制造的利用过程当中的蚀刻技术的应用，已经成功的在实验室中制造出来了亚微米级机械元件。在实际产品中体现这一技术，就可以将机械部分与控制器进行区分了。这时候机械与电子就可以相互融合，传感器、机体、CPU、执行机构等集成为一个整体，体积也会有所减小，并且组成了一种自律元件，这种微型的机械学也是机电技术的发展新方向。

(六)系统化

机电技术的系统化主要体现在系统体系的结构采用开放式与模式化为主的总线结构，机电技术系统的组态可以灵活的掌握。

(七)机电一体化技术的可能性分析

计算机的出现首先为进行人机对话提供厂可能性，人工智能的进展又使机器能对人的各种要求和干顶做出反应并加以适应。机电一体化系统的诞生则使机器与人友好从理想逐渐成为现实。众所周知，机电一体化系统追求机器与电子技术、计算机技术等的有机融合。由于有计算机，它能与人进行各种层次的对话。它具有不同程度的智能，有必要的传感器和灵活的执行机构，因此机电一体化系统有可能适应人的要求，做到与人友好。

三、机电技术发展性策略

可以根据实际的需要进行剪裁与任意组合，与此同时实现多个子系统之间的协调控制与综合性的答理。第二个表现就是通信功能增强，不但使用了R S737，还包括其他通信功能，例如：R S485和DCS人格化。在未来几点技术的发展道路上，将更加注重对机电产品和人之间的人性化的关系，机电技术人格化具有两方面的含义：第一，机电技术产品的推广销售方向面向的对象就是人，在机电技术产品人性化中的职能、人性和情感方面也得到高度的重视，特别是家用的机器人，其智能化的、高层境界就是机电技术的人机一体化；第二，模仿生物的机理而进行的各种类型的机电一体化的研究和制造。但是事实却是大多数的机电技术产品是根据生物的生理活动的启发，根据思路的延伸而研发制造出来的。

所以，机电技术中的技术与产品这两个方面。仅仅是机电技术在上文所提及的群体性的技术有机的融合在一起的一种综合性的技术，而不单单是机械技术，微电子技术和其他的相关技术之间的简单组合或者是拼凑，这就是机电技术和机械加上电气所形成的组合机械电气化之间的在概念上的根木区别。

四、机电产品发展性策略

第一，加强机电技术统筹的安排，进行协调性的发展计划；第二，强化机电行业的行政答理，发挥协调的作用力；第三，对发展环境和支持力度的增大等进行的优化措施；第四，重点发展对象的突出培养，兼顾两个层次：第一个层次，表面上的工作，也就是电子信息技术针对传统的产业所进行的改造工作，这是在传统机电设备基础上植入或者是嫁接微电子(即计算机)装置，促使电子技术与机械在浅层次上相结合。第二个层次，工作方面的提高，也就是在机电技术产品的初始设计阶段，就将电子技术和机械二者相结合考虑，所生产出来的新产品就是

真正意义上的机电技术。

结语

对机电技术了解到机电一体化不是孤立存在和发展的，而是伴随着很多学科技术的研究结晶，这是社会生产力在一定的历史阶段下的必然要求的体现。机电一体化不但包含着科学技术，还融合着技术交叉和渗透，是机电技术得到光明的发展前景。

参考文献：

[1]曹强. 论机电技术发展[J]. 科技与企业,2013,17:304.

[2]吴艳萍. 人机一体化机电技术发展趋势分析[J]. 中国新技术新产品,2013,17:179.

第9篇：电力电子技术的含义范文

一、谐波功率和谐波源的含义

众所周知，在实际的配电网络中电压和电流波形不是真正意义上的正弦波形，其都不同程度的存在谐波含量。由于有谐波电流和谐波电压，当然还有谐波功率。类似于基波的情况，谐波也存在着有功功率和无功功率，其中有功功率对电力系统正常运行有直接影响，而无功功率则有助于分析和研究谐波条件和滤波措施。

谐波有功功率产生于各种谐波源。但是，对于任何一个谐波源而言，它们无法发出各种谐频，一般只发出几个主要谐波频率特征的谐波功率，在其他谐频上也可以从其他渠道吸收一些谐波功率。谐波源发出的谐波功率净值通常为正值，主要谐波源是谐波电流源。换言之，即使他们的端电压是正弦波形，电流也未必是正弦波。当电源连接到基波就必须要强制反馈谐波电流到电力系统中。因此，用电时基波功率不完全是为自身消耗，而是转为谐波功率，并被迫返回到电源系统。用户接入配电系统只需要接受有效率的基波功率，而谐波功率不仅不是多余的，甚至会导致发电机、电动机、变压器等发热的不利影响。

二、谐波产生的方式

在电力电子装置出现以前，变压器是主要的谐波源，它是以3次谐波为主的奇次谐波，其量值很小，是很有限的谐波源。目前由变压器所产生的谐波由于量少已退居很次要的地位，而各种电力电子装置已成为最主要的谐波源，并且还是丰富的多次谐波的组合。电力电子技术的应用不外乎采用整流二极管作整流器件，把交流电变换成直流电，因此整流二极管工频整流也就成为电力电子的最基本、最普遍的电能形态AC/DC变换形式。众所周知，像一般的开关电源电子整流器及变频调速器、直流电力机车、电化学工业整流等装置，都优先采用桥式整流器和大电容器滤波作为AC/DC变换器，由于大容量滤波电容器的存在，使二极管的导通角变得很小，只在交流电压正弦波的最大值附近才开始导通，因此造成交流输入电流波形严重畸变，三次谐波有时可能超过基波以上，呈窄尖峰脉冲（图1），故线路功率因数极低，通常在0.6以下

由非线性整流元件使输入交流线路上的电流is不再是交流正弦波形。利用傅立叶公式对周期畸变波形作频域变换，交流进线电流is可以表示为工频基波分量（i）s（1如图1中虚线所示）和与频率为工频整数倍的谐波分量（还有次谐波分量）之和。假定电源电压为纯正弦波，则仅有基波电流才可能传输平均功率，因为它们频率相同，相位不等于90°，产生的平均功率不为零。这种情况下这里整流器的平均输出功率等于电源电压均方根值和进线电流基波均方根值（i）1的乘积，再乘以（i）1滞后于US的相位角1的余弦cos1。即：

P=U（si）1cos1

视在功率为：S=USIS，其中US、IS都是有效值。

功率因数定义为：PF=有功功率视在功率=PS

当进线电流is畸变严重，则电流比值（i）s1/Is就越小，即使相移功率因数DPF接近于单位1，整流器的功率因数PF仍然很低。在AC/DC变换电路中，略去谐波电流的二次效应，可以认为输入电压为正弦，输入电流为非正弦，这里电流有效值为：

式中，（Is）n是第n次谐波电流的有效值。设基波电流滞后输入电压的角度为1，则：

式中，K［d=（Is）/Is］是电流波形畸变因子；K（d=cos1）是相移因数，即功率因数为电流波形畸变因子与相移因数之乘积。

在电网中由于供电线路和变压器总要大于用电器的功率消耗，因此任何线路上的电压畸变总要比电流畸变小得多。凡是电流畸变较大，总谐波（THD）大的负载，那么它的功率因数肯定是很低的。但要注意记住，反过来就不一定了。有经验的电气专业人员只要测量到用电器的功率因数接近1时，就可以肯定此电路中的谐波含量很小。功率因数校正（PFC）技术是抑制波形畸变、减小谐波含量和提高线路功率因数行之有效的方法。APFC是有源功率因数校正技术，对输出300 W以上的各种电源变换器均需要采用APFC技术来提高功率因数。

三、谐波对电能计量装置的误差影响

1、电磁感应式电能表

传统的电磁感应式电能表是按照基波来设计的。当除基波外还有高次谐波分量电压和电流时，电能表的电压线圈的阻抗和旋转圆盘阻抗发生变化，导致工作电压磁通和电流磁通发生变化，电磁转盘的驱动力也发生变化，由此产生了电能表的计量误差。与此同时，由于谐波和基波的相互叠加的形式存在，波形发生畸变，而电压和电流线圈的铁心是非线性的，磁通不能随波形的变化相应成线性变化。根据电路理论可知，只有在相同频率电压和电流相互作用时才产生平均功率。电能表在畸变的电压和电流通过电磁元件之后，磁通不与波形发生对应的变化，导致电磁转矩不能与平均功率成正比例，即：电磁感应式电能表在谐波存在时由于不能将不同频率的正弦电压和电流产生的电磁转矩叠加，不能计量谐波有功电能，从而产生计量误差。

2、全电子式电能表

全电子式电能表在进行数值计算时，CPU可以将包含不同频率的且按照正弦规律变化的电压和电流的瞬时值分别采样计算。从理论上分析，这样的计算方法能有效地记录负载基波和谐波的总平均功率耗用值和电量。然而，受谐波电流的流动方向的影响（与负载电流的方向相反），当谐波是从负载流向电网时，由于全电子式电能表是将基波有功电能和谐波有功电能进行代数和，这时记录下来的电能量比负载所消耗的基波电能还要小，这是该电能表的最大缺点。另外全电子式电能表产生误差的原因是多方面的，如温度、电压电流、频率等外界条件，电压电流变换组件的分散性，电能量的计算方法等等。这些方面的影响在存在高次谐波时均存在着。

四、谐波环境下准确合理的电能计量方法

要对谐波环境下电能进行准确的合理计量，主要出发点在于区分基波（有用）功率与谐波（无用）功率。采用的方法主要有：

1、采用频率陡降的电能表（基波电能表），仅能计量基波功率此时，仅对线性负荷有效，无法对非线性负荷产生的谐波进行计量

2、采用分频技术分别计量基波电能与谐波电能及其方向，并利用电费杠杆进行调节。用户电费由3部分构成，即基波（实际有用的）电费，产生或发出谐波电能所应承担的惩罚性电费，能吸收或消耗谐波电能所获得的奖励性电费。

3、采取技术和管理2方面的措施，加强对非线性负荷的准入制度，切实抑制谐波含量。当谐波含量在允许的范围内时，电能计量的准确性能得到保证。传统定义认为，谐波电压（谐波电流）与基波电压（电流）共同构成有效电压（电流），谐波功率与基波功率共同构成有效功率。因此，要求常规电压（电流）表及有功功率表的频率特性以固定不变为理想。其实质是将谐波量与基波量同等看待，即谐波影响常规仪表测量的要害是不能准确反映工频（基波）电气量。在谐波环境下，这种观念在对电能进行计量时是不合理的，计量的准确性愈高则愈不合理。采用分频技术制成的电能表可有效解决这一问题。