电力电子技术在电气工程中的运用

摘要：当今社会经济不断发展，我国的经济体系越来越完备，各行各业的发展升级都取得了显著的成绩，工程收入在中国的经济总额中也贡献了很大一部分力量。为了让电气行业紧跟时展的潮流，在我国的电气工程中加大应用电力电子技术的力度，有利于推动该行业可持续稳定发展。文章从电力电子技术的内容、发展情况、应用方面等进行了探究，力求寻找到适合电力电子技术应用的优质措施。

关键词：电子电力技术；电气工程；应用

这几年来，由于科学技术越来越发达，我国的电力电子技术也开始走向成熟和稳定，应用范围逐渐扩展，已经涉足的行业有工业、交通、国防等。电力电子技术主要的功能就是通过对电子设备的使用和转换，用弱电子来引导强电力，实现电力之间的最大化效用。电力电子技术的应用包括但不限于电气工程，现今在电动机和发电机领域也分得了自己的一杯羹，新领域的应用，还帮助了电能生产，提高了利用效果，节省了很大一部分能源，为中国的能源事业做出自己的贡献，另一方面也可以提高电力系统的稳定性和安全性。

1电力电子技术的概念

电力电子技术已经成长为一种逐渐兴起的技术，它主要是应用电子的零件来转换和控制电力，常见的电力电子零件主要有闸管、高斯型轨道以及大功率半导体的开关零件等。电力电子技术能够转换的电能功率从1W甚至更小，一直到兆瓦或者更大，都是它可以实现控制的范围，电力电子技术与信息电子技术有着很大的不同，信息电子技术是用来处理信息数据的，而电力电子技术则是用来转换电力的。电力电子技术从实用角度分为两种，分别是电力电子制造技术以及变流技术，变流技术包含的范围比较广泛，主要有整流、斩波、变频以及逆变等。现如今的电气工程专业以及自动化专业中，都有着电力电子技术的基础专业课程，这给中国的电力事业培养了大量的人才。随着电力电子技术的发展，已经将其分为电子学、电工原理、自动控制三门类目，并进行高效施行学习，由于电力电子技术有着强大的功率，因此日常主要给强电工业服务。电力电子技术主要分四大系统，即零件、电路、装置和对应系统。由于零件多为半导体材料，主要的材料是单晶硅，因此，电子零件将半导体物理学作为了理论基础，将半导体技术作为了主要技术[1]。

2电力电子技术的发展

随着晶体管的发明，大家都认为固态的电子时代将要到来，发明了晶闸管就意味着电子技术逐渐走向更高的发展。这些年来，高端技术出现的越来越多，电力电子技术不断发展，也开始得到了更多的应用机会。整体上来看，电力电子技术的发展主要分为以下3个时代阶段[2]。

2.1晶闸管时代阶段

也就是有些人所说的晶闸管整流时代，主要发展时间为20世纪六七十年代。那时电力电子技术主要是为工厂开发大功率服务，应用的是50Hz的交流发电机，在当时直流电供电所占的比例还非常小。现如今，中国许多的发电厂都把交流电转换成为直流电以满足工厂生产的用电需求，因此，功率更大的晶闸管和硅整流器才应运而生，为我国的工业生产提供了足够的直流电电力，于是发展到了晶闸管整流的新时代。

2.2逆变时代阶段

此阶段出现在20世纪70年代以后。彼时全球爆发了能源危机，人们开始重视节约能源资源，各国为了度过危机制定出一系列关于环保的发展计划，建议工厂生产尽量使用交流电。在交流电重新需要广泛应用的情况下，科学家研发出了自关断零部件并且投入到生产当中去，由此进入到新的时代阶段，即逆变时代。逆变的意思很明显，就是把直流电转换成为交流电，从而有效节约能源。

2.3变频时代

由于逆变技术的工作效率比较低，即使把直流电转换成了交流电，也有着较大的损耗和成本，并且难以满足工业生产的电力需求，因此，在80年代以后，集成电路被发明出来，提高了供电的效率，它把各种当时的先进技术融合起来，展开了一个全新的电力电子变频时代。在这个时代下，电力电子零件开发的环境比以前更加复杂，零件之间的关联性也得到加强，功能得到进一步的强化，这些都表明了电力电子的发展越来越高频化。

3在电气工程中的意义

以计算机和自动化控制两种技术作为基础，电力电子技术就可以做到在不同的电能之间进行转化，这大大提高了电气系统在工作和自控装置上面的效率，也改善了服务质量，使得电力电子技术能够做到更好的工业服务，这对于电气工程产生了以下几个重要的意义[3-4]。（1）提高了电气系统智能自动化的程度。电力电子零部件的开发探索推动着电气系统逐步趋向智能自动化，给电子技术带来良好的发展前景，智能控制和模糊控制则是其发展的基础。（2）提高社会效益和经济效益。电力电子技术的功率一直都非常大，这不但能够提高电子零部件和系统的工作效率，而且也能够对资源进行节约，给予人们安全、高效的电能，因此在社会意义和经济意义上都有着重大的意义。（3）革新技术的同时给企业带来完整的产业管理模式。随着电力电子技术不断更新换代，生产企业的管理也开始发生变化，电子技术不仅为企业的生产提高了技术水平，也推动了企业管理者制定新的管理模式，更新产业结构，开发新型产业，从而促进企业的健康可持续发展。

4在电气工程中的应用

电力电子技术应用到变电站中去，给变电站的工作带来了效率提高以及工人减少两大好处，这有效减少了工作上的失误，提高了企业生产的效率和质量。电力电子技术应用在变电站给技术人员的监管工作带来极大的便利，有助于工作人员及时寻找、弥补问题，保证变电站的运行。随着现代技术的发展，电力电子技术也给变电站带来了科学的管理措施，因此，变电站应该关注电力电子技术的发展创新，降低变电站事故的数量。电力电子技术的发展，离不开晶闸管的发明，晶闸管的使用开启了中国电气工程新的篇章。由于交流变频技术已经被逐步普及应用，但是第一代的电力电子零部件却开始慢慢落后，因此第二代的电力电子开关被研发出来，其主要是全控型部件如CTR，GTO等，主要功能是提高各部件对电流电压的适应能力。这种开关在具体操作的时候通常需要很大的电流来进行辅助，因此也加大了控制的难度。在这些零部件里面，有一个叫作MOSEFT的电压驱动零部件，它不需要很大的电力来进行驱动，但是却可以加快开关的速度，让工具安全快速地运行。缺点就是与MOSEFT在一起工作的部件电压额会不断地上升，从而导致对P-MOSEFT的发展产生限制。为了解决这一系列的问题，复合型的新器件IGBT和MGT就被研发出来。IGBT主要的特征是高输入阻抗和运转速度快、时间短、大电流面的密度与GTR有的一拼，新一代的电子器件由于本身的开关速度加快、通电电压更小以及运行平稳、电路简易等优点，逐渐在现代化电气中占据最重要的地位，这些优点恰恰是电气工程在器件方面最根本的需要。在新型电子器件中，由于先进技术的推动，企业的生产和推广一直都在不断地加大，这对于电子器件复合化发展，以及其向模块化发展都有着巨大的帮助和推动作用[5]。在电力电子零部件不断进行发展和创新的情况下，其内部的转换器也开始随之改进，变更后的新型逆变器解决了原来供应新一代器件电力不足的缺点，既能够供应充足的电力，又能够降低电力的损耗，简单组合一个年便器就可以随意转换零电压和零电流。要将变频器从低频转换为高频，需要我们长期不断地努力和探究，这既有利于节约企业的能源和成本，也有利于推动电力系统深入长期地稳定发展。在当今社会，电气工程不断得到发展，交流电控制理论的研究在许多领域得到了关注和探索，人们研究交流电主要是用于把电动模型由复杂变为简单。在研究方面，主要是从交流电的控制和结构等一些角度来进行研究。这些研究明确了信号处理物是什么，也有着提高运行效率等优点，改变着原来的交流调速方式，紧跟现代化的脚步。变频技术在许多领域得到了广泛应用和开展，矢量控制性也逐渐被人们所接受认可，开始进行大规模生产，它应用的是数字控制以及有关的软件来对实行电气系统的智能自动化，这样有利于提高变频器件对于结构的适应能力。现今社会科技飞速发展，先进技术和手段越来越多，在电气工程方面的应用也逐渐升级并且普及，变频技术高效可控制的性能深受人们喜爱，人们也在不断地研究探讨电力电子技术下一个新时代的来临。

5结语

电力电子技术研究给现代化的电气工程事业带来重大意义，从电力电子技术在电气工程中的应用这一探索之中我们可以发现，电力电子技术的发展前景直接决定了电气工程的发展进步。因此，技术人员应该对电力电子技术有着彻底的了解和高超的水平，掌握电子技术的核心技术，推动电力电子技术的不断创新和发展，给现代化的电气工程事业添砖加瓦。

[参考文献]

[1]辛自愿.电力电子技术在电气工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（27）：178.

[2]李敏.电力电子技术在电气工程中的应用[J].通讯世界，2015（23）：124-125.

[3]刘飘羽.关于电力电子技术在电气工程中的应用[J].科学与财富，2016（7）：483.

[4]许志伟，黄雪原.电力电子技术在电气工程中的应用[J].大科技，2016（6）：178.

[5]郁瑾.电力电子技术在电气工程中的应用[J].城市建设理论研究，2015（30）：602.

作者：康伟 单位：辽宁工业大学