电力电子技术在新能源领域的应用论文_盛海峰

电力电子技术在新能源领域的应用论文_盛海峰

摘要:随着我国科学技术的持续发展和人们对能源的需求不断提高,电力电子技术的应用越来越广泛。目前,我国能源浪费和环境污染问题变得越来越突出,这使得人们对新能源的开发、利用也变得日益迫切。考虑到电力电子技术能将非电力能源转化为电力能源,因此,可以将自然资源中的太阳能、风能、水能等转化为可以为工业系统所利用的电能。但是,这一技术的应用需要电力电子处理设备的大力支持。电力电子技术的合理利用为新能源的开发奠定了基础,并为新能源材料产业的发展注入了新的动力,因此对我国未来能源产业的发展趋势会产生重大影响。本文对电力电子技术在新能源领域的应用进行探讨。

关键词:电力技术;电子技术;新能源领域

一、电力电子技术的发展

电力电子器件作为电力电子技术的实物载体,其发展贯穿了电力电子技术的整个发展史。一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。实际上,国际上自1904年电子管的出现就已开启了电力电子技术的实物应用,被称为电力电子技术的“史前期”。继而电力电子技术经历了20世纪30年代的水银整流器,40年代的晶体管,70年代的可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOSFET),80年代的以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为代表的复合型器件,90年代的电力电子集成电路(PIC)和IPM智能化功率模块等产品化应用发展时期,现阶段技术前沿热点之一为碳化硅材料电力电子器件的研制和应用推广。国内电力电子技术方面起步相对较晚,相关发展历程鲜有文献记录。上海电器科学研究所于

上世纪50年代末期成立整流器室,曾研制过“汞弧整流器”,主要用在电力机车、轧钢等方面,还试制了高频脉冲闸流管等电力电子器件产品。据记载,该整流器研究室后整体搬迁至西安,为国内开启电力电子技术方面产品化应用研究打下了坚实的基础。行业上对于电力电子技术发展阶段一般分为:20世纪30年代~60年代的整流器时代,70年代的逆变时代,80年代后的变频器时代。进入21世纪后,随着电力电子技术及产品的成熟,其技术和应用已经深入到各行各业,而在电力电子器件方面,市场的主力军仍然是硅基MOSFET和IGBT等功率器件。电力电子技术的应用范围十分广泛,不仅用于一般工业,也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等,在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。相关重点的应用领域:一般电源、专用电源、电力牵引及传动控制、电力应用等。

二、电力电子技术在新能源领域应用的必要性

1、促进新能源领域的发展

电力电子技术主要具有控制电能、转换电能等作用,因此多用于可以转化为电能的新能源开发中。通常情况下,电力电子技术由3个部分组成:第一部分是电力电子部分;第二部分是转换电路部分;第三部分则是控制电路部分。这意味着电力电子技术主要是通过电气技术、电子技术来实现技术目标的。而随着社会的发展和科学技术的进步,上述技术领域的实践工作也不断深化,电力电子技术与现代控制理论间的联系更加紧密,与材料科学、电气工程和微电子技术之间的联系也更加密切,因此,其可以在许多领域发挥出作用。此外,随着电力电子技术的不断发展,硅整流器和具有高输出功率的晶闸管变得越来越流行,这些设备革新也为新能源领域的发展起到了重要的推动作用。

2、提升新能源利用稳定性

风能是新能源领域的重要组成部分,提升风电机组的静态电压稳定性对增强能源转化率具有较大作用。目前,我国许多能源企业都对感应风机瞬态电压的稳定机制有了更清晰的认识,但有关直接驱动风力发电机的双馈稳定机制仍没有得到成熟的研究结论。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,为了提升新能源利用稳定性,就需要合理应用电力电子技术。目前,我国有关光伏发电对系统稳定性影响的研究取得了一定成果,但仍旧缺乏对这一机制的深入研究,以及对问题的透彻理解与合理的控制措施。因此,新能源领域的工作人员有必要对电力电子技术在新能源技术中的应用情况进行归纳、分类与总结,以获得良好的应用效果。

3、降低新能源转化损耗

许多技术人员在研究电力电子技术在新能源领域的应用时,忽略了新能源快速动态功率调整的事实,因此,也难以实现稳定控制能源转化的效果。电力电子技术的发展也使新能源转化为电能的效率提高,这在事实上减少了新能源在使用过程中的浪费。此外,电力电子技术可以将新能源如太阳能、风能等转化为电能,这在节约能源的同时,也合理地减少了传统能源使用过程中对环境造成的污染。同时,电力电子技术的合理使用可以减少电网的谐波含量,从而能有效降低线路上的能量损耗。因此,随着科技的发展,电力电子技术在新能源领域必将发挥出更大的作用。

三、电力电子技术在新能源领域的应用

1、做好故障管控工作

工作人员在进行故障管控时,为了获得更加良好的研究效果,可以选择一个简单而典型的控制策略。例如,工作人员在经过故障检测后可以排除电压发生故障的概率,从而迅速让电力系统恢复有功功率,确保新能源可以稳定转化为电能。此外,随着无功功率控制策略趋于多样化,在许多情况下,用于控制光伏电源和风扇(尤其是直接驱动风扇来创造风能)的有功功率和无功功率的情况是类似的。考虑到电子电力设备种类较多,其中有很多设备是为了控制故障发生概率并保证电能转化安全的,所以,只有正确使用电力设备,才能保证新能源转化过程中的安全。

2、增强系统稳定性

太阳能虽然已经在生活中投入使用,但太阳能电池转化效率低、价格昂贵,不能大规模推广。因此,相关研究者对太阳能的研究投入了更多研究经费。其中,光电材料、电子光声伏大学为研究领域之一。以Tufts大学为例,电子系就在该领域引入了新的教授。太阳能专业的同学,工作形势不错,尤其是美国中西部太阳能丰富的地区。比如,新墨西哥和亚利桑那州,都有较大的太阳能研究中心。在美国北部,如波士顿,也有很多从事太阳能开发的公司。传统电力使用燃煤发电,这是对空气造成污染的主要原因之一。而分布式的新能源属于绿色能源,不会产生排放,不会对空气产生污染。

3、提高能源利用性价比

高频逆变电源是通过高频逆变器和大功率晶体管来进行电压转换,从而改变电压的频率和功率,并达到节能的效果。在现代高科技的帮助下,电力电子技术的强弱功率组合降低了新能源技术的研发成本,因此,具有节能、降低释放和高性价比的优点。此外,随着计算机技术的飞速发展,新电源技术的应用和发展已经与电子电气领域实现了对接。从计算机技术的应用角度来看,绿色电力和绿色能源之间的对接要求很高。例如,绿色能源的使用不仅有效而且整体的能源转化效率较高。也正是由于绿色电源的实际应用效果良好,反过来也可以降低电力电子技术的功耗和能耗。

结束语

本文主要分析了电力电子技术在新能源领域的应用。通过分析可知,电力电子技术的有效利用可以在新能源领域的发展过程中提供必要的科学技术支持,故具有良好的应用前景。

参考文献:

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[3]鲁宗相,叶一达,郭莉,等.电力电子化电力系统的调频挑战与多层级协调控制框架[J].我国电力,2019(15):49-51.

论文作者:盛海峰

论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷21期

论文发表时间:2019/11/29

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