電力電子技術全文(5篇)

【文章摘要】信息技術的快速發(fā)展推動許多學科進一步完善，以電力電子技術為例，其本身具有較強的理論性、實踐性等特征，涉及的波形圖、電路圖也較多，相關設計人員需掌握較多相關理論，且在設計分析中面臨較多的難題。在此背景下便提出仿真技術，即Matlab，其可通過相應模型的構建使所有波形結果具有可視化特征。對此，本文將對電力電子設計中Matlab應用的必要性、基于Matlab的系統(tǒng)模塊構建以及系統(tǒng)仿真思路進行探析。

【關鍵詞】Matlab；電力電子技術；應用

0前言

作為近年來能夠合理控制電能形態(tài)的技術，電力電子技術在信息技術推動下得到快速發(fā)展，其以自身相關器件轉換與控制電能，無論數瓦電器或數千瓦輸電系統(tǒng)，都可通過電力電子裝置進行控制。據統(tǒng)計分析，國外許多發(fā)達國家依托于電力電子技術所轉換的電能達到90%，而這一轉換過程的實現主要得益于其在仿真過程中能夠取得精確的結果。因此，本文對電力電子技術中Matlab的應用研究，對促進電力電子技術發(fā)展具有十分重要的意義。

1電子電路設計中Matlab應用的必要性

目前，電子電路設計中逐漸強調以自動化為主，通過原理圖設計與仿真相應的電路，使電子電路的設計達到最優(yōu)，并分析電路中的最壞條件等。然而這些設計自動化目標的實現，要求將控制領域中的典型代表Matlab引入其中，其具備基本交互式編程能力，且較多圖像或數據處理以及原理圖設計等都可利用其完成。特別Matlab近年來發(fā)展中，版本處于不斷更新態(tài)勢，且有較多系統(tǒng)模塊與模型如電力電子器件、電路以及電機等都被囊括其中。加上完善中將Sinulink環(huán)境引入其中，更能容納較多關于電力電子的相關模塊，為電路電子設計提供具體的指導。同時，電力電子系統(tǒng)在構造中，將Matlab引入其中，也可直接通過仿真計算以測出相關電路結果，無需考慮以往因硬件試驗條件缺失而難以仿真的難題，保證設計精準性的同時減輕設計人員的負擔。因此，將Matlab引入電子電路設計中極為必要。

2基于Matlab的模型構建

1對電力電子技術應用的探討

其具體包括以下幾方面的內容：第一，通過對電力電子技術的應用，已經將傳統(tǒng)發(fā)電機直流勵磁轉化為由中頻交流勵磁和電力電子整流相結合的方法，并且在推廣應用過程中取得了良好的效果，其運行的可靠性也得到了提高。第二，電力電子技術的應用有效地改變了水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉速，采用了電力電子技術后，將水輪發(fā)電機直流勵磁轉變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發(fā)電頻率補償到額定，延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期，解決水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導致的頻率無法調節(jié)、浪費較多水能的問題。這對大型水力發(fā)電設施來說，具有巨大的經濟效益。

2電力電子技術的未來發(fā)展趨勢

從近幾十年的發(fā)展歷程中我們可以看出，半導體的發(fā)明與應用有效地推動了電子技術的快速發(fā)展，其中晶閘管等電力半導體在這一過程中發(fā)揮了重要的作用。在進入20世紀70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和半導體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應快、低損耗的方向發(fā)展，這又是一個飛躍。步入20世紀90年代后，電力電子技術得到突飛猛進的發(fā)展，與該技術有關的產品也得到進一步升級，大都朝著智能化、模塊化方向發(fā)展，逐步形成了電力電子技術的三步走模式及理論的研發(fā)，產品的研制、產品的應用，成為國際科研領域的新星，成為經濟社會發(fā)展的熱門行業(yè)。但是，就目前我國電力電子技術發(fā)展現狀來看，還不容樂觀，其中電力半導體器件的研發(fā)與應用同西方發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀國際電力電子技術迅猛發(fā)展的背景下，我國半導體器件的落后狀態(tài)得不到改善，將直接影響我國國民經濟的快速發(fā)展，因此，對于我國電力電子技術的發(fā)展趨勢來說，仍然任重而道遠。

3結語

現階段，我國電力電子技術的應用同西方發(fā)達國家相比，還存在較大的差距，但是，電力電子技術在我國各領域的應用潛力非常巨大，我們作為與電力電子技術應用有關的工作人員，應該認清當前發(fā)展形勢，不斷提高自身的專業(yè)知識、專業(yè)水平、激發(fā)自己的創(chuàng)新能力，相信我國電力電子技術勢必會得到又好又快的發(fā)展。

作者：李勇 單位：黑龍江太平洋科技有限公司

第一篇：電力電子技術的發(fā)展及其應用

一、電力電子技術的應用

1.1一般工業(yè)

工業(yè)生產中，一般都會使用到各種交流電動機，這些動力設備性能比較好，在，可以提供直流斬波電源，或者提供可控整流電源。但是提供的主體是電力電子裝備。眾所周知，交流電機變頻調速技術是整個電氣節(jié)能最關鍵之技術，相對于傳統(tǒng)的大型機器而言，使用的是電力電子交流節(jié)能技術，將其作為電力驅動電源，可以節(jié)能電能達到30%。近年來，隨著電力電子技術得以發(fā)展，使得交流電性能得以發(fā)揮出來，隨著社會不斷發(fā)展，交流調速技術得到廣泛應用，逐漸占據市場。

1.2在電力系統(tǒng)中的應用

當電力系統(tǒng)離開了電力電子技術之后，電力現代化建設將很難實現。電力系統(tǒng)建設發(fā)展中，得到了電力電子技術支撐，現代化建設目的得以實現。高壓輸電是基于發(fā)電廠借助變壓器，將發(fā)電機發(fā)出的電壓將其升壓之后再輸出的一種全新方式。高壓直流輸電端位置以及受電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，這可以避免了大容量以及長距離輸送導致電力系統(tǒng)出現損耗問題出現，為輸電系統(tǒng)使用奠定技術基礎，從而為良好輸電提供保障。在配電網系統(tǒng)中，電力電子裝置還可以被使用于電能質量控制，例如，使用于閃變、瞬間停電以及電壓跌落等等電能質量控制中，更好的保障供電質量。

1.3交通運輸

關鍵詞：電力電子，靜止勵磁，變頻調速，直流輸電

1電力電子技術在發(fā)電系統(tǒng)中的應用

1.1大型發(fā)電機的靜止勵磁控制

靜止勵磁與其他類型的勵磁相比，具有實際構建成本低、結構構造形式簡單、運行平穩(wěn)等特點，并通過與晶閘管整流自并勵的方式相結合，是當前我國最為主要、最為常見的大型發(fā)電機控制方式。近幾年，我國的電力電子技術在電力傳輸過程中的發(fā)電環(huán)節(jié)的應用廣泛，尤其是靜止勵磁控制，常見于大型發(fā)電機運行過程中。大型發(fā)電機在發(fā)電的過程中，一般采用靜止勵磁控制的控制方法促進發(fā)電機平穩(wěn)地發(fā)電，同時還提高了大型發(fā)電機的運行效率。而且在實際的發(fā)電機運行過程中，大型發(fā)電機憑借先進的電力電子技術，促使晶閘管的并勵和整流過程得到全面的控制，使得勵磁機不再是發(fā)電系統(tǒng)中的必要部件，電力電子技術真正實現了大型發(fā)電機中對于靜止勵磁的嚴格控制[1]。

1.2水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁

風力發(fā)電機與水力發(fā)電機的平穩(wěn)運行需要電力電子技術作為基本的技術支撐，利用變速橫頻勵磁，實現發(fā)電機的轉速與轉子勵磁頻率的高穩(wěn)定性，避免了不合理、不穩(wěn)定的轉子調速造成的發(fā)電效率低下等問題。

1.3發(fā)電廠風機水泵的變頻調速

摘要：作為電氣工程學科的核心專業(yè)課程，電力電子技術在新工科背景下的課程綜合改革乃大勢所趨。文章圍繞“理念與設計”“輔助教學方法與手段”“教學效果”等方面介紹電力電子技術課程的綜合改革與實踐，提出“引入工程實際案例及啟發(fā)性教學模式”“制作高質量的教學課件”“實踐互動式教學”“融入課堂思政元素”“引入仿真實驗環(huán)節(jié)”“實踐考試改革”等具體舉措，并付諸于實際的教學工作，取得良好效果。

關鍵詞：教學模式；實踐互動教學；仿真實驗；教學效果

為主動應對新一輪科技革命與產業(yè)變革，2017年以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，系統(tǒng)部署了新工科建設工作，并提出了具體的指導意見，明確了我國工科教育需要持續(xù)培養(yǎng)新工科人才以支撐國家實施創(chuàng)新驅動的發(fā)展模式[1]。為了實現新工科建設的教育目標，必須將傳統(tǒng)“以教師為中心”的滿堂灌教學方式轉變?yōu)椤耙詫W生為中心”的引導式教學方式，引導學生主動學習、主動實踐，通過在學習和實踐過程中產生疑惑和發(fā)現問題來激發(fā)學生的學習興趣和熱情。課堂教學則是課程改革的主陣地，必須面向國家需求、增加課堂信息量、提高教學內容難度、強化教學過程管理，以培養(yǎng)出具有獨立思考、敢于批評、敢于質疑，有創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維的社會需要的時代新人為最終目標。電力電子技術作為電力學、電子學和控制理論的交叉學科，綜合性強且與工程實際聯系緊密，大到高壓直流輸電工程、新能源發(fā)電、高鐵列車運行與控制、航空航天，小到開關電源、家用電器等都離不開電力電子技術。電力電子技術課程作為電氣工程及其自動化等本科專業(yè)的重要專業(yè)核心課程，也是教與學中有較大難度的課程。本文針對新工科背景下電力電子技術課程綜合改革進行了探索與嘗試。

一、理念與設計的改革

在電力電子技術課程教學活動中，以“學”為中心指導思想，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維與能力為教學目標，以實際工程案例或者應用案例為每章教學內容的引入。課堂教學過程實現“學什么”“如何學”“如何思維”的程序性和策略性知識的傳播；課堂教學設計采用案例分析法、問題啟發(fā)式，互動教學法、類比教學法等多種教學方法，系統(tǒng)地將電力變換電路與前后知識聯系，其他學科知識有效銜接，并結合動畫與動態(tài)電路進行波形分析，提高學生興趣，激發(fā)思考；同時在教學過程中引入課堂思政，把工程實際問題和課堂思政相結合，對學生進行潛移默化的思政教育。課程設計整體思路如圖1所示。

（一）引入工程實際案例及啟發(fā)性教學模式

工科教學面臨的一個突出問題是學生在學習課程之初不知道“為什么學？”“學什么？”“怎么學？”，在教學過程中積極引入工程實際案例、將枯燥的理論教學和工程實際案例相結合無疑是激發(fā)學生興趣的有效手段，同時在課堂教學中引導學生積極思考，逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和素養(yǎng)，例如，在討論相控整流電路時，首先通過介紹高壓直流輸電技術的發(fā)展歷程，使學生了解相控整流電路在實際工程中的應用情況和發(fā)展前景，激發(fā)學生的學習興趣和熱情；隨后在對電路進行分析的過程中，通過知識講授、問題導出，創(chuàng)新意識引導等環(huán)節(jié)[2]讓學生掌握電路的分析方法；最后再結合高壓直流輸電系統(tǒng)[3]仿真進行創(chuàng)新實踐，加深學生的理解。相控整流電路分析的啟發(fā)性教學思維導圖如圖2所示。