关键词：电力电子技术 发展 应用
电力电子技术是一种新型现代化技术，它结合了电力、电子和控制的技术，具有专业性、系统性和综合性的特点。随着电力电子技术的日臻完善，电力电子技术被广泛应用于各个领域，为人们的生产生活提供了极大地便利。
一、电力电子技术的发展
电力电子技术起源于二十世纪50年代，根据电力电子器件的制造技术的发展，电力电子技术主要经历了三个发展阶段：整流器时代、逆变器时代和变频器时代。
（一）整流器时代
整流器时代主要是指二十世纪六、七时年代的电力电子发展阶段，整流器时代最具代表性的电子元器件是大功率硅整流管和晶闸管的开发和应用。当时工业用电大多数采用工频交流发电机来提供，于是，如何将交流电转换成直流电成为当时的热门研究。1958年，美国通用电气宣布研发出晶闸管，世界上第一只晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开始，也标志着电能的控制和转换进入了整流器时代。最初的电力电子器件主要以二极管和晶闸管为主，属于半控型电子技术。整流是指将电力由交流（AC）转换为直流（DC）的过程，包括可控整流和非可控整流，其中可控整流是通过晶闸管作为控制元器件来实现的。可控硅整流装置的广泛使用，标志着电能转换进入了电力电子技术的整流器时代。
（二）逆变器时代
晶闸管是一种半控型器件，是通过对门极的控制实现导通功能，不具有自关断的性能，因此，晶闸管在实际的应用中有一定的局限性。随着电力电子技术的快速发展和广泛应用，半控型晶闸管已不能满足电力电子技术的发展需求。于是，第二代全控型电力电子器件应运而生。
二十世纪70年代末，在世界范围内出现了能源危机，为了节约能源，交流电机变频调整得到了发展，电力电子技术逐渐实现了逆变。全控型器件GTO、BJT、Power-MOSFET得到了迅速发展，全控型器件同时具有可使其开通又可自关断的功能，解决了晶闸管不能自关断的缺陷。
（三）变频器时代
二十世纪80年代，绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)的出现标志着电力电子技术进入了新的时代，即变频器时代。绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)结合了MOSFET和BJT的功能和技术，同时具有两者的优点；同样，MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT) 结合了MOSFET和GTO的功能。
在这一阶段，电力电子技术发展迅猛，各种新型元器件应用大规模集成电路技术，向模块化、复合化方向发展，这些新型元器件综合了各器件的优点，具有体积小、结构紧凑的优势。复合元器件的发展，推动了现代电力电子技术向高频化发展，为实现机电一体化和智能化打下了坚实的基础。
二、电力电子技术的应用现状
（一）电力电子技术在工业中的应用
工业生产中会大量使用各种交流、直流电动机，这些电动机均属于电力电子技术范畴。利用电力电子元器件进行工业规模电能的转换，将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能，最常见的电能转换有：利用元器件将直流电能转换成交流电能，或者逆之转换；将工频电源转换成工业生产所用设备所需频率的电源。
此外，电力电子技术还广泛地应用于冶金工业和电化学工业中。冶金工业中的加热电源、直流弧炉电源以及高中频感应淬火电源；在电化学工业中，电解铝、电解食盐水等工艺都大量地使用大容量整流电源。
（二）电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用，应用于电力系统的输电、发电、配电等各个环节，电力电子技术在电力系统中还起到了节能的作用。
1、发电环节的应用。电力电子技术在发电环节主要应用于发电机组的变频调速和励磁控制两方面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国发电厂大型发电机组使用静止励磁控制系统，此系统使用了闸晶管，与传统的励磁机相比较，静止励磁系统具有结构简单、经济和稳定性强的特点，并实现了快速调节的功能。在水力风力发电中，通过对电力电子技术的使用，可以依赖调整变频电源达到高速励磁电流频率的目的，从而对水力风力发电功率进行调整，将发电功率控制在稳定的范围内。
2、输电环节的应用。
电力电子技术在输电环节主要应用于传输线路中，具体有：FACTS（柔性交流电技术）、高压直流输电技术和SVC（静止无功补偿器）等。
（1）FACTS柔性交流电技术。FACTS技术始于二十世纪80年代，是一种电力设备和控制技术相融合的技术。传统的技术对电力功率的控制较弱，无法在输电环节对电能功率进行调整，造成大量的电能浪费并增加了输电成本。柔性交流技术通过电力设备对电力系统的电压、频率进行有效地控制，极大地提高了电能输出的速度和稳定性，并在一定程度上减少了输电过程电能的损耗、降低了输出成本。
（2） 高压直流输电技术。高压直流输电技术广泛应用于长距离的输电网络中，其优点是输电的容量大、易于灵活控制，并且稳定性强。高压直流输电技术的物理原理为：通过安装闸晶管，并将多个闸晶管串联，将直流输电线路的两端接入闸晶管、逆变器等设备。这一技术操作简单，整体降压小，可以解决输电环节的诸多问题。
（3）SVC静止无功补偿器。
静止无功补偿器装置主要由TCSC（可控串联补偿装置）、TCR（晶闸管控制电抗器）、和TSC（晶闸管投切电容器）组成。在大功率输电线路中，静止无功补偿器的使用可以起到增强输电系统的稳定性、提高电能质量以及对闪变的抑制等作用。
3、配电环节中的应用。
配电环节是指电力系统的降压配电站即高压配电变电站的出口到用户配电的入口这一过程。用户配电的关键性指标是安全性和电能质量的高低，因此配电环节在电力系统中是至关重要的。
判断电能质量的因素有：电压、谐波、频率和不对称度等，此外还需有效抑制各种波动和干扰。电力电子技术在配电环节的应用，主要以用户电力技术和 FACTS 技术的形式来实现，通过电力电子技术保证配电系统输出高质量的电能。
（三）电力电子技术在电气节能中的应用
电力电子技术应用于电气节能的主要方式有：变频调速、电能质量、有源滤波等三种方式。电力电子变频器作为电机驱动电源,变频调速技术已经比较成熟,市场量大面广，我们生活中最为常见的变频节能技术应用成果有变频冰箱、变频空调等家用电器，变频技术不仅节约了电能，也为人们的生活提供了变利。
目前在我国，变频调速技术应用广泛，低压电机系统约有30%、高压电机系统约有20%采用了变频调速技术。虽然，变频调速技术应用比例大，但仍存在诸如变频器可靠性低、价格偏高、操作复杂等一系列问题。
（四）电力电子技术在交通运输中的应用
电力电子技术还广泛地应用于电气化铁道、电动汽车、航空、航天、航海等各类交通运输工具的动力装置中。动力装置是交通运输工具的核心装置，随着科技的进步与发展，动力装置也逐步朝着自动化和机电一体化的方向发展，要实现这一目标，要极大地依赖于电力电子技术。
三、结语
电力电子技术是通过电子元器件的使用实现工业规模电能转换的技术，因此，也被称为功率电子技术。电力电子技术是一种综合的现代化技术，被广泛地应用于各个领域，通过电力电子技术的运用，可以达到节省电能、提高电能质量、节约成本的目的。总之，如果充分发挥电力电子技术的优势，不仅能解决目前社会发展中面临的诸多问题，而且能为我国经济的有效发展提供重要保障。当然,任何技术的发展,在广泛应用的同时还会存在一定的缺陷和局限性，但我们有理由相信只要我国电力电子技术应用领域抓住机遇,勇于挑战,就一定能获得更好的发展。
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[3] 吕鹏飞,曹腾.电力电子技术的发展及应用分析[J].电子技术与软件工程,2016(05).
论文作者:邵凤云,
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：电子技术论文; 电力论文; 电能论文; 晶闸管论文; 技术论文; 应用于论文; 时代论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;