现代电力电子技术的应用及其发展相关研究

毛蕴娟

（山西电力职业技术学院 电力工程系，山西 太原 030021）

电力电子技术在社会各领域的生产与发展中发挥着重要作用，尤其是眼下我国社会经济发展迅速，电力电子技术的作用日益显现，在生产与建设的很多方面都需要电力电子技术的支持。对此有必要展开深入研究，结合当前社会发展的实际情况深入探讨电力电子技术的应用与发展，这样才能更好地发挥出电力电子技术的应用价值与意义，从而促进社会各领域生产与建设的快速发展。

1 电力电子技术的概述

电力电子技术具有一定的科学性和实用性，无论是对于科技发展还是经济建设来说，都有着重要的现实意义。近年来，我国电力领域发展迅速，并对电力电子技术展开了深入研究，让电力运营和生产更加高效化和质量化。电力电子技术是诞生于电子技术基础上的，指的是一种利用电子器件组成相关电路的技术和学科，该技术涉及到了电力、电子、控制三方面的内容，是现代科技发展的基础。在当前社会中，存在着各种各样的电子器件，从不可控功率二极管到半控型的晶闸管，大功率晶体管，再到绝缘栅双极型晶体管等，给人们的生活与社会的生产带来了很大的便利，不仅可以保证通讯安全，同时也能促进国防建设，对能源保护和国计民生等都有着重要的现实意义。其发展前景一片大好，逐渐发展成为了电气工程中不容忽视的重要环节。

2 电力电子技术的发展

2.1 向变频器时代发展

变频器主要采用了微电子技术与变频技术，通过对电机中的电源频率进行调整和改变，以此来控制交流电动机中的电力设备。最近几年，集成电路技术的应用在很大程度上促进了电力电子技术的发展。1980年至1989年，绝缘栅双极晶体管诞生，第三代场控半导体器件随之问世，在后续的一段时间里，静电感应晶体管、静电感应晶闸管、MOS控制晶闸管等器件也随之诞生，在这种环境下，大规模的集成电路得到了广泛应用，使全控半导体迅速占领了大部分电力市场，这也让电力电子技术迎来了发展的高峰。在随后的几年里，先后诞生了各种全控型半导体器件，使得复合导电机构的应用变得越加成熟，在这种环境下电力电子技术水平也得到了明显的提高。上个世纪八十年代末，第四代电力电子器件问世，集成电路逐渐被人们认知，且得到了广泛的应用。相较于第一、二代的电子器件来说，第四代的电子器件具有良好的耐压性，且电流容量也增加了很多，同时添加了相应的过压过流监测装置。

变频指的是利用半导体器件改变供电频率来降低功耗，在调节负载的基础上提高用电效率，并延长电力设备的使用寿命，不同的场合和环境应该使用不同的变频电路。如今，变频电路的应用变得更加广泛，如变频空调、变频冰箱，各式各样的变频器逐渐出现在了人们的生活中，足以体现了变频技术应用的广泛性，变频技术不仅提高了科技发展水平，也保证了人们的生活质量，将是电力电子技术未来发展的主要方向。

2.2 向逆变器时代发展

逆变器由控制逻辑和逆变电路两部分构成，主要的作用是将直流电转变为交流电。20世纪80年代末，晶闸管在变频调速装置技术的应用中发挥着重要作用，随着科技的不断发展，电力电子技术也随之完成了整流与逆变的互逆过程。目前，经常用到的高压直流800 kV供电网络便是逆变器的典型应用，但是由于工作频率的影响，还依然停留在低频范围之内，但是随着电力电子技术的不断发展与进步，逆变器时代的到来是必然的发展趋势。

2.3 向整流器时代发展

整流器属于一种整流装置，主要作用是将交流电转化为直流电，经常应用的典型领域有电解、牵引以及直流传动。在工业生产中，工频交流发电机可以为其提供巨大的动力，为我国重工业生产与发展提供支持。电镀、电力牵引和直流电气传动这3大领域的生产与发展需要直流电的支持，在这种情况下，越来越多的人们开始重视将交流电能转换成直流电能的方法。1958年，世界上第一个晶闸管正式问世，由美国通用电气公司研发，自此整流器时代到来。上个世纪40年代，大功率二极管一度发展成为了应用最为广泛的电子器件，如今最常见的就是整流二极管、肖特基二极管。此外，晶闸管的出现与发展也让电力电子技术走向了新的起点，目前比较常见的主要有逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。

从交流到直流的电力变换过程即可称之为“整流”，主要可以分为可控整流和不可控整流两种形式，前者的主要控制元件为晶闸管。在运行的过程中人们可以通过分析整流电路的电压电流来判断功率半导体器件的通断状态是单相还是多相，是半波还是桥式，同时明确负载的性质是电阻性负载还是电感性负载。以此不断的推动整流器时代的到来。

3 电力电子技术的实际应用

3.1 电力电子技术在汽车安全系统中的应用

随着我国经济的快速发展，人们对于汽车的需求越来越大，因此很多汽车企业都投入了大量的精力和财力去研发安全系统。汽车安全不仅关系到车内成员的生命安全，同时也关系到车外以及行人的安全，一旦车辆发生碰撞事故就会造成大的损失。随着电力电子技术的不断发展，很多汽车企业都开始广泛的应用这一技术。通过对大量汽车交通事故发生的原因进行分析发现，交通事故发生的主要原因有以下两方面。一方面是人为因素造成的；另一方面则是自然因素造成的。如果将电力电子技术应用在汽车制造当中，就可以在最大程度上避免和防止交通事故的发生。

例如，现今多数汽车企业都在自己的车上安装了ABS系统，这一系统主要应用的就是电力电子技术，可以有效防止轮胎出现抱死情况，以此使刹车达到最好的效果，ABS系统也可以防止汽车在进行刹车的过程中出现车轮瞬间静止的现象，有效提升了车辆行驶的安全性。另外，电力电子技术也能应用在汽车的驱动防滑系统当中，以此确保汽车的安全可靠。通过以上内容可以看出，将电力电子技术应用在汽车制造当中，有着十分重要的意义，因此，相关企业和单位必须要应用电力电子技术，只有这样才能在最大限度上保障人民生命财产的安全。

3.2 电力电子技术在农业电气化中的应用

电力电子技术可以为农业电气化提供充足的电能供应。

首先，随着电力电子技术的快速发展，不仅可以推动各行业的发展，同时还可以在一定程度上推动电能产量的提升，以往我国农业产区的供电都需要向国家电网购买电力资源，但是随着电力电子技术的进一步应用，国家电网根据相关数据和信息对不同地区的用电情况采取分层供电方式，以此使有限的电能资源可以实现科学合理的利用，这对推动农业电能资源的发展有着重要的意义。例如，个人家用电可以使用太阳能装置将光能转化为电能，这些电能在满足正常家用电能的同时，还可以将剩余的资源应用在其他电器当中。除此之外，相关部门还可以根据不同地区的实际情况，应用电力电子技术进行风力发电、沼气发电、水利发电以及生物质能发电等。良好的电力电子技术不仅可以为人们的正常生活带来足够的电能，还可以有效地防止在发电过程中造成不必要的资源浪费和污染。

其次，在多种发电模式提供充足电能供应保障的情况下，还可以应用电力电子技术对有限的电力资源进行高效的转化。就目前电力电子技术发展情况来看，农业电力转换技术通常情况下可以分为以下3种，分别是整流变换技术、直流变换技术以及逆变变换技术。这3种发电方式有着各自不同的优点和缺点，在实际的应用过程中必须要根据实际情况对发电方式进行科学的选择，这样才能在最大程度上激发电力电能作用与应用价值，这对推进农业电气化的快速发展有着重要作用。例如，在居住较为密集的农村地区就可以应用沼气能和太阳能进行发电，对于居住较为分散且地域辽阔的地区，可以应用太阳能和风能进行发电，而对于水资源丰富的地区就可以利用水能，但是要将这些电能转化为标准电能，就必须利用直流变换电力的技术来将其电压等级进行升级，然后再利用逆变变换技术将其最终转化为直流电压。再如，整流变换技术可以将不稳定的电流整合成较为稳定的直流电，随后通过逆变电子技术将其转变为更为标准的交流电，这对提高农业供电效率有着重要意义。

最后，利用电力电子技术进行精准施肥。以往农民在对农田进行施肥时，都习惯采用传统的人工施肥方式将农药和化学物质播撒在农田中，在施肥的过程中相关人员习惯根据自己的经验来进行施肥，这样就无法控制施肥量，导致部分地区施肥增多、部分地区施肥不够的情况发生，这样不仅无法起到相应的效果，还会对土壤造成破坏。但是随着现代化科技的快速发展，人们已经开始应用具有先进采样技术和导航技术的精准施肥机，这些技术可以根据不同地区的农业生产情况进行针对性的精准施肥，并且在施肥过程中还可以自动调节肥料用量。精准施肥机的使用有很多的优点，不仅可以有效防止农药的过度使用，还可以合理施肥，有效避免了对环境造成的严重破坏。

3.3 电力电子技术在家用电器中的应用

电力电子技术在人们日常使用的家电中也得到了广泛的应用，如变频空调、变频洗衣机、电磁炉和节能灯等。带有电力电子技术的电器，不仅非常省电，也具有较强的智能功能，这些功能可以给人们带来不同的使用感受。另外，带有电力电子技术的电器与传统家用电器相比，安全性更高并且使用都是较为环保和安全的材料，这些看不到的优化可以在最大程度上提高人们的生活质量。电力电子技术还可以应用在电器的制造和生产过程中，它的应用可以使一些重要的电器元件进行批量的生产，既降低了生产成本，还提高了企业的生产效率。

3.4 电力电子技术在配电系统中的应用

电力电子技术在各行业中的应用时间较短，所以目前还处于最初的发展阶段。随着现代化科技的快速发展，电力电子技术已经在配电系统中得到广泛的应用，并且其地位不断升高。电力电子技术应用在配电系统的监控和管理当中，可以有效避免工作人员在工作中出现错误和问题，以此确保配电系统长期保持稳定的运行。另外，在对配电系统进行监控的过程中，相关部门和领导还可以对工作人员的工作情况进行全面的管理和监督，一旦工作人员出现错误操作，就可以及时对其进行纠正，避免对配电系统造成不必要的影响。通过以上内容可以看出，将电力电子技术应用在配电系统中有着十分重要的意义，因此，电力部门和相关单位必须要给予高度重视，并积极借助电力电子技术来为广大用户提供更加人性化和便捷的服务。

3.5 电力电子技术在发电厂中的应用

电力电子技术可以帮助发电厂构建一个完整的管理体系，将其应用在发电厂中可以对全厂的情况进行有效的监督和管理，使发电厂可以保持长期稳定的运行，进而为人们提供更加优质的供电服务。以此确保全厂的所有工作都可以得到高效稳定的运行，这对提高电力生产效率有着积极的作用。在应用电力电子技术后，相关工作人员可以在不进入现场的情况下，对厂内可能发生和原有的安全隐患进行有效的挖掘，根据具体情况采取针对性的措施给予解决。如发电厂中高压直流输电技术就应用了电力电子技术。高压直流输电可以将交流电转化为直流电，然后再将直流电输送到各个受电终端，供给用电用户使用。高压直流输电有着很多的优点，不仅传输功率大，同时造价成本也非常低，这也是电力部门应用它的主要原因。

4 结束语

综上所述，电力电子技术在我国的发展过程中起着至关重要的作用，因此相关部门要重视电力电子技术的发展和开发，并鼓励各大企业积极应用这一技术，这样不仅对环境起到有效的保护，还可以推进现代化科技的快速发展。