学号：*********** 本科学年论文学院物理电子工程学院专业物理学年级2010级姓名王书易论文题目浅谈电力电子技术现状、应用及前景指导教师刘力伟职称成绩2012年5月20日目录错误!未指定书签。
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1.1电力电子技术的简介........................... 错误!未指定书签。
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2电力电子技术的发展................................ 错误!未指定书签。
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2.2逆变器时代................................... 错误!未指定书签。
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3电力电子技术的应用................................ 错误!未指定书签。
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3.2交流输配电系统(FACTS)........................ 错误!未指定书签。
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3.4分布电力能源................................. 错误!未指定书签。
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4.1标准化....................................... 错误!未指定书签。
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4.3高性能化..................................... 错误!未指定书签。
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4.5无污染化..................................... 错误!未指定书签。
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参考文献............................................ 错误!未指定书签。
电力电子技术现状、应用及前景学生姓名：王书易学号：20105042057学院：物理电子工程学院专业：电子信息指导老师：刘力伟职称：副教授摘要:电力电子技术是目前发展较为迅速的一门学科,是高新技术产业发展的主要基础技术之一,是传统产业改革的重要手段。
本文主要阐述了电力电子技术研究的内容及其应用,并对其发展前景进行了展望。
关键词:电力电子技术;应用;发展前景Power electronic technology,application and Prospect Abstract：Power electronics technology is now developing rapidly in a discipline,the high-tech industry is based mainly on the development of traditional industry,is the important means to reform.This article mainly elaborated the power electronic technology research and application,and its development prospect.Key word:Power：electronic technology Application Development prospect1概述1.1电力电子技术的简介电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,它是利用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的新兴学科。
电力电子技术可以理解为功率强大,可供诸如电力系统那样大的电流、高电压场合应用的电子技术,它与传统的电子技术相比,其特殊之处不仅仅是因为它能够通过大电流和承受高电压,而且要考虑在大功率情况下,器件发热、运行效率的问题。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流、逆变、斩波、变频、变相等）两个分支。
1.2电力电子技术的地位和作用电力电子技术诞生至今已经近50年，特别是近年来更是获得了突飞猛进的发展，已经形成较为完整的科学体系和理论。
各国家学者认为，信息技术的发展造就了信息时代，而实现了“弱电控制强电”电力电子技术的发展是人类社会的第二次电子革命。
在将来工业高度自动化的情况下，计算技术、电力电子技术以及自动控制技术奖成为三种最重要的技术。
2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电子产品流器件,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。
2.1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。
2.2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1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。
2.3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。
3电力电子技术的应用3.1电力拖动旋转电机是电力市场主要用户,其占有量大概是整个电力系统容量的70%左右,因此,它的发展动态从一定的意义上来说对电力系统电力负荷的性质起着决定性的作用.电厂锅炉系统风机,水泵,蓄水站扬水系统等大型电机的恒速运行,不仅给风量,水量等的调节带来诸多不便,而且在绝大部分工况下还浪费了很大的电能;其它方面比如压缩机,各种控制用伺服电机等等也有很高的调速要求。
随着电力电子技术的不断发展,交流调速的水平取得了巨大的进步,在很多应用场合已经逐步的取代直流调速,尤其是在大功率应用场合更是显出其优势。
与此同时,根据不同的调速特性要求,无换向器直流调速,开关磁阻调速,内馈调速等,也有一些应用的场合。
这些技术的存在和发展都为交流电机的调速运行奠定了技术基础。
目前,低压中,小功率的调速变换器的发展水平相对成熟,国内外有很多电气生产厂家分别有不同型号的产品正在服务于调速领域,除了交流变频调速以外,还有直流调速,磁阻电机调速,直线电机调速,伺服电机调速等等都取得了较好的成果和调速性能3.2交流输配电系统(FACTS)目前,FACTS已经发展成为有十多类产品的大家族,主要分为两大类,一类是针对电网的污染而设计的功率因数校正和谐波治理装置(简称滤波装置),另一类是针对高压直流输电(HVDC)而设计的直流输电装置.滤波装置的发展从最早用机械开关投切电感和电容来吸收或者发出无功,发展到基于现代电力电子技术为基础的滤波装置,例如SVG,STATCOM,SMES,BESS,TCSC,SSSC,UPFC,CSC等等。
值得一提的是,超导技术在近期不断的发展,使得电力有源滤波装置的发展又进入了一个新的阶段,众所周知,在电力电子电路里,如果没有阻性元件存在,那么此电路就没有损耗,所发生的只是储能元件之间的能量交换,而超导,就是利用一定工艺制成的材料,加上一定的外部条件,使得它的电阻值很低。
因此,利用超导储能可以大大减少电路的损耗,同时,超导储能还具备响应快,随意控制有功和无功,并联方便等优点。
HVDC 技术对于大容量远距离输电来说具有很强的经济性,并具备交流输电所没有的优越性.据统计,中国80%的石油,煤炭,天然气,水力能源集中在中西部地区,而80%的经济产值集中在东部及沿海地区,资源产出和资源消耗关系极端不平衡.因此,电力输送成了中国电力系统的一个关键问题之一.到2002年为止,220kV的输电线路达到18.8万公里.虽然,经过多年的改革及发展,我国的电网建设已经比较成熟,但是类似三峡这样中国海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集545一些大的发电站的建成并逐渐投产,我国的电网输电能力及输电安全性又面临着新的挑战,直流输电以它优越的特性在三峡向华东电网输电的任务中发挥了重大的角色.目前,FACTS的发展水平还相对较低,虽然有许一些在高压,大容量方面的应用,但是大规模成熟的应用还是以低压,小容量的居多,而且有些产品的性能相对较低,有时候甚至本身就是一个谐波污染源.主要表现在以下几个方面:(1)在现有器件耐压,耐流的水平下,大容量化难以实现(2)控制技术,包括谐波含量的实时分析理论等需要进一步发展(3)设备自身由于控制策略,器件的开关过程等等因素的影响,使得自身就对电网发出谐波污染.3.3应用电源系统应用电源系统主要指的是直流电源,电焊机,脉冲电源,UPS电源,稳压电源等等,这些应用也是电力市场的主要用户之一.以电力系统操作电源为例,从最早的磁饱和式硅整流电源,到后来的可控硅整流,直至现在应用很广的开关式电源,应该说直流电源的发展也经历了几个时代.早期的电源,存在着体积和质量相对大,效率低,噪声大,可靠性能低等缺点.随着电力电子技术的发展,开关电源技术也得到了发展.其高频化工作的特点带来了很多优点:隔离变压器小型化,开关噪声高频化(超越听觉范围),使得开关电源的体积,重量,噪声等大大减少.同时,软开关技术的发展,带有源滤波整流器的发展,N+1冗余的设计思想,都使得应用电源的发展水平不断提升.3.4分布电力能源近年来,小水力,风力,太阳能等再生能源的开发应用越来越广泛.然而,要能够使这些功率小,分布散,电压等级多样的电站并网运行,那么基于电力电子技术的并网研究就显得十分重要.目前国内外已经有很多学者在从事这方面的工作,但是发展的水平还相对较低.4电力电子技术发展前景4.1标准化根据情况,不断完善行业标准,并且在产品研制过程中贯彻执行相关的标准.4.2大容量化高压,大电流的产品的市场需求量比较大,而由于电力电子器件发展水平的限制,这方面的发展不尽如人意.4.3高性能化虽然电力电子技术的发展迅速,并且在许多领域都开始大规模的应用,但是在控制性能的改善上还需要作大量的研究. 4.4高可靠性电力系统安全问题历来就是一个很值得重视的问题,如果电力电子设备本身就不可靠,那么在实际应用中可能会给电力系统的安全运行带来隐患.4.5无污染化电力电子设备对电网的污染已经成了公认的问题.目前,由于电力电子设备发展的落后性,很多设备产生的污染,需要别的设备去进行治理,属于被动型的,主动型(自身治理自身)的发展也成为了一个趋势.5结束语电子电力技术已经渗入到我们日常生活的方方面面，而且给我们带来了极大地方便。