大容量電力電子技術論文

2018-08-20 11:25:39 公務員之家　點擊量：評論 (0)

我國經濟的高速發展，對大容量電力電子技術的需求越來越多，對大容量電力電子應用系統越來越認可。隨著技術的不斷改進和完善，大容量電力電子應用系統發展前景和空間必定廣闊。我們應抓契機，加大對大容量電力電子技術的探索和分析，縮短同其他國家之間的差距。

1大容量電力電子技術的特點分析

(1)全控化。隨著電子信息技術的高速發展，電力電子器件也獲得了很大的完善，其功能越來越強大，不同類型的自關斷功率器件逐漸取代了傳統的半控型器件。全新的大容量電力自關斷功率器件具有全控化的作用，電路更加簡單。

(2)集成化。從分立形式的角度來看，原有電子器件同集成化器件具有很大的差異，單元器能夠對大量的全控型器件進行整合，使之于基片中形成整體。

(3)高頻化。在電子器件集成化程度逐漸提高的過程中，高頻化發展方向使工作效率大大提升，能夠在短時間內快速完成相應的處理工作，GTR、IGBT及功率MOSFET對應的工作頻率分別為10、幾十和百千赫茲。

(4)高效率化。大容量電力電子應用系統中的變換技術、器件是高效率化特征的主要表現，因為逐漸變小的器件導通壓降，導致產生的導通損耗也明顯降低，再加上器件控制元件的切斷和連接速度較快，使得開關器件的消耗大大變小。在正常工作過程中，充分發揮了變換器軟開關技術的優勢，電力電子器件的工作效率大大提升。

(5)變換器小型化。變換器規模及體積逐漸變小也是大容量電力電子技術的關鍵特點之一，控制元件及濾波電路由于器件工作頻率的不斷提高，電路也逐漸向著微小化、集成化的方向發展，致使其占有的空間變小，主電路體積越來越小型化。變換器因為現代先進技術別的應用和其他集成化器件的應用，體積也更小。

2電力電子技術的應用

2.1電氣節能介紹

有源濾波、電能質量及變頻調速等內容都屬于電氣節能的范疇，其中電機節能最為重要，主要是采用變頻調整方式，改善風機、泵類電機系統，而電氣節能方面中的變頻調速系統的電力來源主要是變頻器，在社會經濟發展和科學技術不斷進步的過程中，變頻調速方面的相關技術獲得了很大的完善，具有非常廣闊的應用，相關設備的更新頻率大大降低。如果我們使用變頻技術，使電機根據我們需要的速度進行運行，對原有的系統進么智能改造和控制，僅電機這一項消費我國一天就可以節約大約30%的電能，工業領域的節能效果更大。由此可見，這是我們不容忽視的一個重要作用，關系到了國民經濟高效的發展。

2.2風力、太陽能等新能源發電

目前世界范圍內應用頻率較高的可在利用新型能源主要包括：生物質能、太陽能、風能及地熱能等，但這些新型能源的利用都必須要借助大容量電力電子系統來實現。電力電子技術在利用新能源進行電力生產的過程中，具有較大的供應不確定性，必須要根據天氣的變化進行調整，必須要滿足電網電力、并網發電方面較高的要求，可以保障供應電能的質量，不存在較大的功率變化情況。由于我國的科學技術發展水平較低，依靠引進國外網格轉換器的方式來進行電力生產，需要進行進一步的研究和探索，從根本上提高設備的穩定程度，優化設備性能，并應用統一、規范、系統的標準對應用設備進行管理和控制。

2.3電力牽引

隨著交通流量的增大，交通事業的進步成為各個國家關注的重點，應用電力牽引方式，對電動汽車、地鐵、高速鐵路及輕軌等交通設施進行改造成為主流化趨勢。例如：高鐵的機頭。目前，高鐵已覆蓋了我國的等多數地區，已經將利用電力牽引的汽車在一些地區進行應用測試。這些混合性電力動力汽車所需的變換器的來源是國外技術發達的國家，我國要加大對電力牽引方面的研發力度，如：開發集成技術和冷卻技術來提高電力電子變換器的效率和功率密度;

2.4智能電網

智能電網是一個新概念，一般認為電力電子技術為智能電網的實施提供了堅實的技術保障，能夠提供更大的動力，還涉及到電網控制技術、傳感技術等多種先進的技術。其中，傳感技術、儲能技術、輸電技術及控制技術等都涵蓋于電力電子技術的范圍內，能夠使電網發電形式轉變為新型能源開發，大大提高電網的工作效率，變得更加安全可靠。我國電力體制改革和建設工作實施過程中，對特高壓輸電內容的研究充分運用了智能電網技術，并在一些城市建造成功，能夠對高達800kv的電壓進行輸送。根據我國對電網建設方面的設計規劃工作，預期在2020年投資將近一億元人民幣進行特高壓輸電建設;并2030年真正建成具有自愈能力的智能電網。

3主要關鍵技術

(1)硬件和電力半導體器件的發展分析。系統的性能和可靠性往往由設備的好壞決定，而大容量電力電子應用系統對高功率半導體器件要求更高。目前，寬帶隙的新型半導體的開發，如碳化硅材料，被人們越來發揮重視，還有對氮化鎵(GaN)設備的發展也引起了人們的關注。

(2)拓撲的研究。在對多電平變換器拓撲關系及結構方面的探索處于低級階段，預測在未來的發展過程中會向著混合式結構形式的方向發展。

(3)應用PWM控制方法。大容量多電平轉換電路是脈沖寬度調制的主要應用領域，但由于拓撲結果形式及特征各不相同，必須要滿足相應的功能要求。

4存在的關鍵問題分析

(1)半導體開關器件的特性沒有完全足夠掌握。

(2)主電路的設計未能與實際緊密結合，協調配合有所欠缺。

(3)對不清楚的裝置、設備的電磁瞬態過程進行描述。

(4)缺乏對設備的失效作用分析。

目前仍需要處理的任務為：

(1)提高設備模型的適應能力。

(2)定義對可靠運行區域。