摘要：近几年，随着科学技术水平的不断进步和发展，电力电子技术日趋成熟，应用范围愈加广泛，包括工业、农业、交通、国防等多个领域。电力电子技术就是利用电子设备及电子技术对电能进行转换和控制，实现了弱电子控制强电力的一种新兴技术。在电气工程中，电力电子技术已经成为必不可少的一部分，在电动机和发电机中的应用更加突显其优势，不仅提高了电能生产与利用、转换等方面的效率，起到节约能源的作用，更能增强电力系统运行的稳定性和安全性，对各领域的持续发展具有深远的意义。
关键词：电力电子技术；电气工程；应用
1电力电子技术的概述
电力电子技术是一种新兴的应用于电力领域的电子技术，主要是利用电力电子器件对电能进行转换和控制的技术，其中电力电子器件包括闸管、GTO（高斯型轨道）、IGBT（大功率半导体开关器件）等。电力电子技术多转换的电能功率小到1W或是1W以下，达到兆瓦甚至是千兆瓦，与信息电子技术不同之处是电力电子技术主要是实现电力转换，而信息电子技术主要是处理相关信息数据。电力电子技术根据实用功能可分为电力电子器件制造技术和变流技术两个部分，变流技术的内容包括整流、逆变、斩波、变频等。目前，电力电子技术已经成为现代电气工程与自动化专业中主要的专业基础课，对培养专业技术人才起到关键性作用。电力电子技术的涵盖范围比较广，包括电子学、电工原理以及自动控制三大学科，因其大功率的特点，通常服务于强电工业，也属于电工类学科。电力电子技术的主要内容包括电子器件、电力电子电路与电力电子装置以及对应系统。电力电子器件基于半导体材料，常用材料为单晶硅，所以说电力电子器件是以半导体物理学为理论基础，以半导体器件工艺为主要工艺技术。近几年，随着高端科技的发展，微电子学技术被广泛应用在电力电子器件中，因此，现如今的电力电子技术良好继承了电子学的理论基础，结合电力电子器件的特点以及电能转换的基本要求，成功的开发出多种电能转换电路，例如控制、触发、显示、保护、信息处理等二次回路以及外围电路，再将这些电路应用于不同领域中，进而组成了多种用途的整机，也被叫做电力电子装置，然而将这些装置与负载、配套设施等构成了一个系统。电力电子技术的主要作用包括优化电能使用、改造传统产业与发展机电一体化等新兴产业、促进机电设备向高频化方向发展以及电子技术改革。
2电力电子技术的发展进程
众所周知，晶体管的出现标志着固态电子时代的到来，可以说晶闸管的诞生意味着电子技术将奔向更高的发展轨道。近几年，随着各种高端技术不断涌现，电力电子技术得到了发展，应用范围越来越广泛。回顾电力电子技术的发展历程，可以总结出电力电子技术经历了晶闸管时代、逆变时代和变频时代三个阶段。首先是晶闸管时代，晶闸管时代也叫作晶闸管整流时代，在上世纪六十年代和七十年代中取得了较为优异的成绩。在当时主要是用过50HZ的交流发电机为工业生产提供大功率服务，而直流供电仅占一小部分。当代，我国诸多电厂为满足工业生产供电需求，急需将交流电转换成直流电，因此，大功率的晶闸管和硅整流器顺势而生，可以从根本上解决直流电的供电需求，从此便进入了晶闸管整流时代[4]。其次是逆变时代，在上世纪七十年代后，世界范围内出现了严重的能源危机，人们对节约能源越加关注，国家为缓解能源危机，制定了节能减排的发展战略，未响应国家号召，工业生产常使用交流电机。在此背景下，自关断器件得到开发和利用，随之进入电力电子技术的逆变时代。逆变就是将直流电转换成交流电，可以有效节约能源，提高工业生产效率，其中就包括GTO、GTR以及大功率逆变晶闸管。最后是变频器时代，在逆变时代中，虽然有效的将直流电转换成交流电，实现了电流的逆变的整流，但相对来讲，逆变的工作效率较低，无法满足工业生产的供电需求，继而在上世纪八十年代后期，为提高电力供电效率，集成电路应运而生。集成电路可以将高压大电流技术和经济加工技术完美融合，从此进入电力电子变频器时代，电力电子技术得到进一步发展。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在此时期，电力电子器件所处的环境越加复杂，各器件的结构也随之越来越紧密，功能越来越强大，这也标志着电力电子技术未来应朝着高频化的方向发展。
3电力电子技术在电气工程中的应用
电气工程中，为了对电力电子技术应用进行深入了解。在配电环节进行此项技术的应用时，主要是以提升电能质量和供电可靠性为主，在进行电能质量的控制时，应符合以下标准：对瞬间干扰进行有效抑制，电能波动应符合谐波与电压、频率等相关需求。在配电中进行电力电子技术应用时，其主要选择DFACTS技术，此项技术是在FACTS技术的基础上进一步优化，两项技术功能相似，且原理结构相同，在对DFACTS技术进行分析，在配电中的应用如表1所示。变电站运行中融入电力电子技术，不仅可提高自身工作效率，节约人力物力同时还能预防工作失误问题，满足高效率和高质量的工作目标。此过程涉及的技术主要包含：（1）有源电力滤波器：主要由指令电流检测电路和补偿电流发生电路两大部分组成。它本质相当一个变频器，指令电流检测电路是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波分量电流，然后利用其反极性作用，即通过产生谐波相等，极性相反的电流，即谐波电流予以抵消，促使电网内仅存在基波电流，如瞬时无功功率则是对此原理的有效利用。有源电力滤波器主电路一般用PWM逆变器构成。呈现多样补偿、动态响应快等特点，可显著降低电网阻抗力，为抑制谐波电流的研究工作创造条件。（2）静止无功补偿装置：由静止同步补偿器、晶闸管控制电抗器和可控串联补偿装置、晶闸管接入电容器等装置构成。借助无功补偿负荷冲击的方式，维持电网稳定状态。而晶闸管接入电容器，属于单相结构，在电网投入时易产生冲击电流，可通过小电感的方式，对冲击电流予以抑制，达到无极磨损和综合补偿的效果。
4电力电子技术应用在电气工程中的重要意义
电力电子技术是在计算机技术和自动化控制技术的基础上实现电能间互相转换的这一功效，因此，电力电子技术不仅可以提高电气系统的工作效率以及强化电气系统的自控能力，更能提升电气系统的服务质量，以便更好的服务于强电工业，对电气工程具有重要意义，主要体现在以下几方面：第一，电力电子技术可以有效提高电气系统的自动智能化程度。电力电子器件的不断开发和应用为电力电子技术提供了更为广阔的发展空间，有效促进了电气系统向自动智能化方向发展，而模糊控制和智能化控制的飞速发展又为电力电子器件的发展奠定了坚实的基础。第二，电力电子技术可以增加经济效益和社会效益。由于电力电子技术的大功率特点，可以有效提高电力电子器件和电气系统的工作效率以及电能转换效率，还可以节约资源和能源，更能为公众提供安全、可靠的电力资源，可以说对经济效益和社会效益两方面具有深远的意义。
5结论
电力电子技术在电气工程中应用具有重要作用，进行深入分析发现，此项技术不仅可以保证电气工程的运行，而且还能促进其长远发展。对此，技术人员需要对电力电子技术进行全面了解，只有对其技术要点和操作技巧等进行正确掌握，才能更好发挥其在电气工程中的作用，以便于满足社会发展要求，促进电气工程的持续发展，提供重要技术保证。
参考文献：
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[2]包海泉.电力电子技术应用系统发展热点[J].电子技术与软件工程,2017(18):240.
[3]覃小美.电力电子技术在电气工程中的应用研究[J].门窗,2017(06):230.
[4]徐志如,刘德胜,陈文平,史庆武.电力电子技术课程的教学改革与实践[J].科技创业月刊,2017,30(05):89-90.
论文作者:黄亘雕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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