摘要：自改革開放至今，已經(jīng)經(jīng)歷了40個(gè)年頭，在這40年的發(fā)展歷程當(dāng)中，我國(guó)的電力電子技術(shù)得到了很大的發(fā)展，供電網(wǎng)路也有了顯著的提高，智能化程度也越來(lái)越高，并且電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)當(dāng)中逐漸得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮出了很大的作用。在我國(guó)電力電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)與當(dāng)前所面臨的實(shí)際情況相結(jié)合，同時(shí)也要融入先進(jìn)的技術(shù)手段，從根本上提高電力電子技術(shù)的應(yīng)用效果和質(zhì)量，同時(shí)也能夠有效地提高故障解決的效率。該文將以電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用為主線，進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析和描述。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；實(shí)際應(yīng)用

隨著我國(guó)電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，使我國(guó)的電力電子技術(shù)在智能化電網(wǎng)當(dāng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也取得了顯著的效果，有效地促進(jìn)了我國(guó)電力電子技術(shù)和智能化電網(wǎng)的共同發(fā)展。為了能夠充分滿足當(dāng)今時(shí)代人們的實(shí)際需求，進(jìn)而提高人們的生活條件和質(zhì)量。在進(jìn)行智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，要想使智能化程度有所體現(xiàn)，應(yīng)該對(duì)電力電子技術(shù)進(jìn)行大力的應(yīng)用。下文將對(duì)此展開一系列的討論。

1我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)要點(diǎn)

就智能電網(wǎng)而言，其實(shí)質(zhì)上指的是多種不同的信息技術(shù)所組合而成的綜合技術(shù)，并且在原有的電網(wǎng)基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行更新和優(yōu)化。與此同時(shí)，還需要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際建設(shè)需求進(jìn)行充分考慮，并且要以此作為宗旨，從而能夠最大程度地達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的目的，從根本上保障和提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。另外，在技術(shù)要點(diǎn)方面，應(yīng)該以我國(guó)的實(shí)際發(fā)展情況作為基礎(chǔ)，全面提高智能電網(wǎng)當(dāng)中的電力電子技術(shù)，同時(shí)也需要符合相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。首先應(yīng)當(dāng)將污染降到最低，無(wú)論是哪種技術(shù)的應(yīng)用，一定不能給自然環(huán)境造成負(fù)擔(dān)和污染。不僅如此，在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)工作的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)實(shí)際的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面仔細(xì)地考慮，最大程度地保障建設(shè)工作能夠完全符合環(huán)境要求，同時(shí)也應(yīng)該對(duì)各類自然調(diào)節(jié)和氣候所帶來(lái)的影響進(jìn)行控制。其次，智能電網(wǎng)應(yīng)該全面實(shí)現(xiàn)智能化，無(wú)論是技術(shù)指標(biāo)還是在技術(shù)診斷方面，都應(yīng)該全面進(jìn)行智能化的建設(shè)，保證智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)整，同時(shí)也可以對(duì)一些比較常見的電網(wǎng)故障進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。就智能電網(wǎng)自身而言，要想切實(shí)有效地保障和提高運(yùn)行的效率和質(zhì)量，就必須要保證具有高度的互動(dòng)性。所謂互動(dòng)性，不光只是體現(xiàn)在智能電網(wǎng)當(dāng)中的各個(gè)組成技術(shù)知識(shí)，同時(shí)也需要系統(tǒng)在客戶端以及服務(wù)端之間實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，從根本上提高服務(wù)質(zhì)量。除了上述的情況之外，在進(jìn)行智能電網(wǎng)的建設(shè)工作過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員還需要對(duì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有一個(gè)高度的重視。在技術(shù)的應(yīng)用方面，還需要對(duì)雙面交互式自動(dòng)控制技術(shù)、可再生資源的網(wǎng)絡(luò)連接運(yùn)行技術(shù)等有一個(gè)高度的重視和充分的應(yīng)用。

2電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中實(shí)際應(yīng)用的重要性

一、電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

1、整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

2、逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

摘要：將課堂理論教學(xué)與軟件仿真、實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合是改善教學(xué)效果的有效途徑之一。設(shè)計(jì)了一款基于RT-LAB的電力電子系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)，以此將虛擬仿真教學(xué)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)手段有機(jī)融入課程教學(xué)進(jìn)程，并以三相四線制逆變器電路為例，介紹了教學(xué)的過(guò)程與步驟。教學(xué)實(shí)踐表明，電力電子系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的使用有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)習(xí)效果的提高起到了積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：RT-LAB；半實(shí)物仿真系統(tǒng)；三相四線制逆變器；MatLab/Simulink

1研究背景

電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，而我國(guó)電力電子相關(guān)技術(shù)人員卻一直較為缺乏，如何通過(guò)高效的電力電子技術(shù)課程教學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)研發(fā)人員已成為當(dāng)前高校亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。在電力電子技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程中，目前主要是采用模態(tài)分析、波形分析以及理論分析法對(duì)學(xué)生進(jìn)行講授，很多學(xué)生從未接觸過(guò)電力電子變換器實(shí)物，因此在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，學(xué)習(xí)過(guò)程比較枯燥，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想[1-2]。近年來(lái)，不少高校將MatLab/Simulink引入電力電子課程，采取了在傳統(tǒng)教學(xué)模式中加入仿真軟件的內(nèi)容，提升學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握程度。但鑒于學(xué)生需要對(duì)產(chǎn)品工作過(guò)程和構(gòu)建過(guò)程的感官了解，所以僅依靠上述理論教學(xué)和軟件仿真的教學(xué)手段仍然很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。部分高校采購(gòu)了相關(guān)電力電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)[3-5]，但其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)落后，基本都是以晶閘管等半控型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，很難滿足當(dāng)前電力電子技術(shù)課程教學(xué)的要求。此外，由于電力電子設(shè)備的控制算法以及主電路均已固化到實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定且難以擴(kuò)展，學(xué)生參與度低，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，若能讓學(xué)生在接觸到電力電子變換器實(shí)物的同時(shí)，又能針對(duì)具體的電力電子變換器主電路對(duì)控制算法進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，則可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而得到較好的教學(xué)效果[6-8]。因此，本文利用MatLab/Simulink虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想，設(shè)計(jì)了一款基于RT-LAB仿真機(jī)的電力電子變換器半實(shí)物仿真平臺(tái)，并基于該仿真平臺(tái)對(duì)電力電子技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了重新規(guī)劃、設(shè)計(jì)，以期能為電力電子技術(shù)的教學(xué)提供一種新的方法與思路。

2半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其仿真原理

一個(gè)完整的電力電子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含兩部分功能模塊：一是電力電子變換器主電路；二是對(duì)主電路進(jìn)行控制的控制器模塊。半實(shí)物仿真系統(tǒng)是指系統(tǒng)中某功能模塊由計(jì)算機(jī)虛擬仿真實(shí)現(xiàn)，而另一功能模塊則由具體的實(shí)物電路實(shí)現(xiàn)。就電力電子系統(tǒng)的半實(shí)物仿真系統(tǒng)而言又分為以下兩種情況。2.1快速控制原型(RapidControlPrototype，RCP)RCP采用“虛擬控制器+實(shí)際被控對(duì)象”的模式，即電力電子變換器主電路由實(shí)物電路實(shí)現(xiàn)，而控制算法在MatLab/Simulink等仿真軟件中進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后將相關(guān)算法下載至仿真主機(jī)運(yùn)行，由仿真主機(jī)代替單片機(jī)或DSP等控制器對(duì)主電路進(jìn)行控制。2.2硬件在環(huán)仿真(HardwareintheLoop，HIL)HIL采用“實(shí)際控制器+虛擬被控對(duì)象”的模式，即電力電子變換器主電路在MatLab/Simulink等仿真軟件中建模、調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后將數(shù)學(xué)模型下載至仿真機(jī)，由仿真機(jī)虛擬實(shí)際電路，而控制器由單片機(jī)系統(tǒng)、DSP系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)，最終單片機(jī)或DSP系統(tǒng)與仿真主機(jī)進(jìn)行聯(lián)合仿真。對(duì)于控制器而言，其效果等同于控制一個(gè)實(shí)際的變換器主電路。硬件在環(huán)(HIL)技術(shù)在工業(yè)電力電子與電力傳動(dòng)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視，廣泛應(yīng)用于智能微網(wǎng)、MMC模塊變頻器以及電力儲(chǔ)能等大功率場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)控制算法快速驗(yàn)證和產(chǎn)品控制器的快速研發(fā)。RT-LAB是由加拿大Opal-RT公司推出的一套專門針對(duì)電力系統(tǒng)、電力電子以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。該平臺(tái)可與MatLab/Simulink無(wú)縫對(duì)接，運(yùn)行過(guò)程中可在上位機(jī)MatLab/Simulink中對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整并實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可通過(guò)轉(zhuǎn)接板觀察仿真機(jī)與實(shí)物電路之間的實(shí)際物理信號(hào)，從而對(duì)電力電子系統(tǒng)的工作原理與運(yùn)行特性有更直觀、深刻的理解。該特點(diǎn)十分適合于電力電子系統(tǒng)工作原理與相關(guān)控制算法的仿真、測(cè)試以及演示，因此基于RT-LAB仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)課程的教學(xué)與實(shí)踐具有較強(qiáng)的可行性。應(yīng)用RT-LAB進(jìn)行半實(shí)物仿真教學(xué)，主要有三種模式。一是全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真模式。該模式直接在MatLab/Simulink中對(duì)電力電子變換器主電路以及對(duì)應(yīng)控制算法進(jìn)行建模并調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后將相關(guān)模型進(jìn)行編譯并下載至RT-LAB主機(jī)中進(jìn)行仿真。在仿真步長(zhǎng)不大于10μs時(shí)，RT-LAB可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真，從而使得學(xué)生對(duì)電力電子系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有較直觀的認(rèn)識(shí)。二是功率硬件在環(huán)仿真模式(PowerHardwareintheLoop，PHIL)。PHIL在國(guó)際上已經(jīng)有了廣泛的研究和應(yīng)用。該模式下，RT-LAB仿真機(jī)根據(jù)所收到的控制器信號(hào)對(duì)Simulink中的虛擬電力電子器件進(jìn)行開關(guān)控制并將主電路的電壓電流等信號(hào)反饋至外部真實(shí)控制器。其缺點(diǎn)是，針對(duì)不同拓?fù)潆娐沸枰O(shè)計(jì)不同控制算法，而DSP/FPGA的算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程較復(fù)雜，因此該模式主要適用于智能電網(wǎng)、多電平變換器等大功率應(yīng)用場(chǎng)景。三是功率級(jí)的快速控制原型開發(fā)模式(PowerRapidControlPrototype，PRCP)。該模式下，電力電子變換器主電路為實(shí)物電路，而對(duì)應(yīng)的控制邏輯則可在MatLab/Simulink中實(shí)現(xiàn)并下載到RT-LAB仿真機(jī)，隨后RT-LAB仿真機(jī)運(yùn)行對(duì)應(yīng)控制算法以此控制實(shí)物電路。由于控制算法是在MatLab/Simulink中實(shí)現(xiàn)，該種模式適用于需要對(duì)控制算法頻繁修改、調(diào)試，而主電路拓?fù)浔３植蛔兊那闆r。電力電子課程教學(xué)過(guò)程中所涉及的主電路拓?fù)洳欢?，學(xué)習(xí)重點(diǎn)在于電路拓?fù)涞墓ぷ髟砗涂刂品绞?，選擇PRCP模式既可以讓學(xué)生直接接觸到電力電子變換器主電路，又可以在學(xué)生所熟悉的MatLab/Simulink環(huán)境中進(jìn)行算法驗(yàn)證，因此本文選用該模式進(jìn)行電力電子技術(shù)課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)。

摘要：在當(dāng)今的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，電力已經(jīng)成為最主要的一項(xiàng)能源，在日常生活中為人們的生產(chǎn)和生活提供著巨大的便利，因此也就受到社會(huì)各界極為廣泛的關(guān)注。因此，使電力的效能以及安全性得到有效的保障是當(dāng)今社會(huì)所普遍關(guān)注的一個(gè)話題。在我國(guó)的機(jī)械化實(shí)現(xiàn)不斷的提高的過(guò)程中，電力設(shè)備也在機(jī)械生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，對(duì)電力系統(tǒng)的安全進(jìn)行有效的保障，對(duì)于當(dāng)今社會(huì)的生產(chǎn)、生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展都是一項(xiàng)至關(guān)重要的內(nèi)容。而在電力系統(tǒng)中對(duì)電子技術(shù)進(jìn)行廣泛應(yīng)用，十分有利于維護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文就是對(duì)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行的分析。

關(guān)鍵詞：電力；電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用；探討

在當(dāng)今社會(huì)人們的生產(chǎn)以及生活中，電力都起到了至關(guān)重要的保障作用。因此對(duì)電力系統(tǒng)的有效保障就是進(jìn)一步保障人們生產(chǎn)生活質(zhì)量的重要條件。但是就我國(guó)目前的電力系統(tǒng)而言，依然有很多的問(wèn)題存在，從而對(duì)電力系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)極大的困難和挑戰(zhàn)。在當(dāng)今的供電設(shè)備中，經(jīng)常會(huì)有很多的故障出現(xiàn)，并且很難進(jìn)行問(wèn)題以及故障的診斷，進(jìn)而就使得這些故障很難得到及時(shí)的維修，給供電造成極大的阻礙，對(duì)人們的生產(chǎn)生活也造成了極大的不利影響。因此，就需要電力電子技術(shù)來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)。因此，電力電子技術(shù)在當(dāng)今的供電中就得到了及其廣泛的應(yīng)用。

1電力電子技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)述

在電力電子技術(shù)中，電力電子的插件制造的技術(shù)以及電力電子的電路變流的技術(shù)是最主要的兩項(xiàng)技術(shù)。就電力電子插件的制造技術(shù)而言，它的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)主要的階段：半控型是其發(fā)展的第一個(gè)階段，這一階段中主要的代表就是晶閘管以及二極管，這些設(shè)備都有著較小的體積以及較低的耗能這些優(yōu)點(diǎn)，使電路的性能實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的完善，有效使耗能得到降低，使使用的效率得到提高；控制型是其發(fā)展的第二個(gè)階段，此時(shí)它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)關(guān)斷這一功能，在電路的開關(guān)中的到了及其廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電路的進(jìn)一步完善；復(fù)合型使=是其發(fā)展的第三個(gè)階段，其發(fā)展的標(biāo)志就是集成電路，實(shí)現(xiàn)了功率器件、控制、動(dòng)力以及保護(hù)電路的有效集成，它有著更小的體積以及更緊湊的結(jié)構(gòu)，使電力電子的器件實(shí)現(xiàn)了集成化、高頻化、模塊化以及智能化、并且更加的節(jié)能和環(huán)保[1]。

2當(dāng)前電力系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1大容量電力電子技術(shù)的特點(diǎn)分析

（1）全控化。隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子器件也獲得了很大的完善，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，不同類型的自關(guān)斷功率器件逐漸取代了傳統(tǒng)的半控型器件。全新的大容量電力自關(guān)斷功率器件具有全控化的作用，電路更加簡(jiǎn)單。（2）集成化。從分立形式的角度來(lái)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?qū)Υ罅康娜匦推骷M(jìn)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(guò)程中，高頻化發(fā)展方向使工作效率大大提升，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速完成相應(yīng)的處理工作，GTR、IGBT及功率MOSFET對(duì)應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)中的變換技術(shù)、器件是高效率化特征的主要表現(xiàn)，因?yàn)橹饾u變小的器件導(dǎo)通壓降，導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)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(guān)器件的消耗大大變小。在正常工作過(guò)程中，充分發(fā)揮了變換器軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，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(guī)模及體積逐漸變小也是大容量電力電子技術(shù)的關(guān)鍵特點(diǎn)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(fā)展，致使其占有的空間變小，主電路體積越來(lái)越小型化。變換器因?yàn)楝F(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)別的應(yīng)用和其他集成化器件的應(yīng)用，體積也更小。

2電力電子技術(shù)的應(yīng)用

2.1電氣節(jié)能介紹

有源濾波、電能質(zhì)量及變頻調(diào)速等內(nèi)容都屬于電氣節(jié)能的范疇，其中電機(jī)節(jié)能最為重要，主要是采用變頻調(diào)整方式，改善風(fēng)機(jī)、泵類電機(jī)系統(tǒng)，而電氣節(jié)能方面中的變頻調(diào)速系統(tǒng)的電力來(lái)源主要是變頻器，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的過(guò)程中，變頻調(diào)速方面的相關(guān)技術(shù)獲得了很大的完善，具有非常廣闊的應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備的更新頻率大大降低。如果我們使用變頻技術(shù)，使電機(jī)根據(jù)我們需要的速度進(jìn)行運(yùn)行，對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)么智能改造和控制，僅電機(jī)這一項(xiàng)消費(fèi)我國(guó)一天就可以節(jié)約大約30%的電能，工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能效果更大。由此可見，這是我們不容忽視的一個(gè)重要作用，關(guān)系到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)展。

2.2風(fēng)力、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電

電力電子技術(shù)是研究采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制和變換的科學(xué)，是介于電氣工程三大主要領(lǐng)域——電力、電子和控制之間的交叉學(xué)科，在電力、工業(yè)、交通、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，可以有效地節(jié)約能源。

一、電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

1、整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

2、逆變器時(shí)代

摘要：電力電子技術(shù)作為電力領(lǐng)域內(nèi)的新興技術(shù)，服務(wù)于實(shí)用性非常強(qiáng)的服務(wù)行業(yè)。在當(dāng)今這個(gè)科技產(chǎn)品大行其道的社會(huì)，電力電子技術(shù)的發(fā)展也從專業(yè)性非常強(qiáng)的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展到我們的日常生活的方方面面中來(lái)。同時(shí)該技術(shù)在使用的過(guò)程中也在不斷地完善自身，使其性能更加匹配人們逐漸擴(kuò)大的需求。因此，面對(duì)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，成為了當(dāng)今社會(huì)科技領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)話題，本篇文章通過(guò)概述電力電子技術(shù)的重要性，向讀者介紹其發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用的領(lǐng)域，幫助讀者了解該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)所起到的重要作用。

關(guān)鍵詞：電力；電子技術(shù)；應(yīng)用電力

電子技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)，就在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用。無(wú)論是交通運(yùn)輸方面還是電力系統(tǒng)和家用電器，都能看到該技術(shù)的身影。而隨著市場(chǎng)需求的急速增加和多元化，電子電力技術(shù)的應(yīng)用范圍，也逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域向節(jié)能化和信息化領(lǐng)域過(guò)度。由此可見，電力電子技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展前景仍然是非常廣闊的，其自身的不斷完善和發(fā)展也打開了廣闊的市場(chǎng)大門。而就當(dāng)今社會(huì)的總體發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，電力電子技術(shù)在今后的主要應(yīng)用方向應(yīng)該向著更加智能、更加環(huán)保的方向發(fā)展，才能走得更加地長(zhǎng)久。

1電力電子技術(shù)的重要性

電力電子技術(shù)雖然是在電子學(xué)、電工學(xué)和自動(dòng)控制這三門學(xué)科的基礎(chǔ)上創(chuàng)辦的新興學(xué)科，但是由于其實(shí)用性非常強(qiáng)，使其能夠迅速?gòu)谋姸嘈屡d學(xué)科中脫穎而出，成為一門獨(dú)立的熱門課程。但同時(shí)由于其所涵蓋的知識(shí)范圍非常廣，知識(shí)的交叉性也決定了學(xué)習(xí)的深度和難度，這就導(dǎo)致我國(guó)對(duì)電力電子科技人才的需求非常大。電力電子技術(shù)不僅能夠?qū)ΜF(xiàn)有用電設(shè)備進(jìn)行使用效率的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電能的合理使用和適度節(jié)約，成為推廣電力節(jié)能的主要替代方式。其次，經(jīng)電力電子技術(shù)處理過(guò)的各種機(jī)電設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)設(shè)備的創(chuàng)新的同時(shí)再提高利用率，同時(shí)穩(wěn)定性可以得到保障[1]。除此之外，隨著電力電子的智能化進(jìn)程的加快，信息的處理速度更是不可同日而語(yǔ)，信息化與電力電子技術(shù)的結(jié)合能夠創(chuàng)造出1+1大于2的效果。甚至有很多專家認(rèn)為，電力電子技術(shù)即將導(dǎo)致下一次電子學(xué)的革命，對(duì)電子技術(shù)領(lǐng)域造成強(qiáng)烈的沖擊和改變，人類社會(huì)將會(huì)很快步入更加便捷高效的新時(shí)代。

2電力電子技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)是一門工程性較強(qiáng)且隨著電力電子器件發(fā)展而不斷更新的一門學(xué)科，電力電子技術(shù)在發(fā)展中不斷涌現(xiàn)出許多新技術(shù)、新觀點(diǎn)，其內(nèi)容越來(lái)越豐富。而我國(guó)電力電子技術(shù)教材更新慢，教學(xué)內(nèi)容滯后。配套的課程教學(xué)過(guò)程中仍以晶閘管和傳統(tǒng)開關(guān)電路為主，在介紹電力電子變流電路時(shí)，一般以電路工作原理及波形分析法為基礎(chǔ)，結(jié)合適當(dāng)?shù)姆治鲇?jì)算闡述各類電路相關(guān)特性，實(shí)踐內(nèi)容也多為驗(yàn)證性的機(jī)械重復(fù)操作，授課老師教學(xué)難度大、學(xué)生吸收效果差的狀況。另電力電子技術(shù)的課堂教學(xué)仍停留在PPT等多媒體演示層面的應(yīng)用，以信息的展示與傳遞為主，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力等方面的改善并不顯著。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，更好地完成教學(xué)任務(wù)，同時(shí)也將新技術(shù)融入到課堂，成為電力電子技術(shù)課程教師普遍面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功用于高等教育以及開放教育理念得到社會(huì)認(rèn)可，全球高等教育的觀念、技術(shù)、體制等隨著MOOC教學(xué)的應(yīng)用，發(fā)生了重大變革。在這種形勢(shì)下，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基于MOOC的教學(xué)模式，在電力電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中，可根據(jù)電力電子技術(shù)發(fā)展中的新技術(shù)，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行更新和調(diào)整，構(gòu)建課程的多方位教學(xué)。反映本學(xué)科和相鄰學(xué)科的新成果、新進(jìn)展。

1電力電子技術(shù)課程的MOOC平臺(tái)功能

基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)模式的基礎(chǔ)是MOOC平臺(tái)。該平臺(tái)的功能及資源呈現(xiàn)簡(jiǎn)捷易用且多元化。學(xué)生可利用該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的持續(xù)性。創(chuàng)建的MOOC平臺(tái)基本功能應(yīng)包括：學(xué)生學(xué)習(xí)注冊(cè)模塊(該模塊是基于數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建的)、基于MOOC的電力電子技術(shù)的內(nèi)容、(主要包括是電力電子技術(shù)的課件、講義和授課視頻為主并以碎片化后嵌入允許多次答題的測(cè)試題，允許選擇播放速度、字幕等，還輔以小測(cè)試、論壇、模擬實(shí)驗(yàn)等。)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況(該記錄可作為數(shù)據(jù)查詢，回看該生掌握較薄弱的知識(shí)點(diǎn)。也可作為評(píng)價(jià)該生學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)基礎(chǔ))、提供在線學(xué)習(xí)討論功能、教師可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)情況記錄問(wèn)題從而優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、完善資源制作等基本模塊。此平臺(tái)兼容瀏覽器、手機(jī)、平板電腦等訪問(wèn)終端?；贛OOC的電力電子技術(shù)平臺(tái)如圖1所示。圖1基于MOOC的電力電子技術(shù)平臺(tái)MOOC平臺(tái)通過(guò)授課課件、授課講義、授課視頻、模擬實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、作業(yè)庫(kù)和試題庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享，教師與學(xué)生可實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空、遠(yuǎn)程交流及學(xué)習(xí)?；贛OOC的電力電子技術(shù)課程的平臺(tái)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行對(duì)電力電子技術(shù)課程更深及更廣的學(xué)習(xí)。通過(guò)平臺(tái)的各項(xiàng)功能支持、提供一切學(xué)習(xí)支持與服務(wù)(學(xué)、教、管等)工具。

2基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容

基于MOOC平臺(tái)的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)電力電子技術(shù)學(xué)科自身的特點(diǎn)及學(xué)生對(duì)該課程認(rèn)知、學(xué)習(xí)的規(guī)律，圍繞電力電子技術(shù)核心概念及教學(xué)內(nèi)容和MOOC平臺(tái)的資源間關(guān)系碎片化，可有機(jī)組織教學(xué)內(nèi)容及資源設(shè)置。教學(xué)內(nèi)容充分圍繞知識(shí)點(diǎn)展開，構(gòu)建多線程學(xué)習(xí)模式。教學(xué)內(nèi)容不受課時(shí)限制教師可及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行知識(shí)整合。MOOC平臺(tái)支撐下的電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容更綜合、更與工程實(shí)際接近。電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容除了基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)外，還可根據(jù)教學(xué)階段選擇新技術(shù)、新工藝的工程性較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容實(shí)時(shí)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)的知識(shí)體系及專業(yè)信息及行業(yè)與專業(yè)最新動(dòng)態(tài)等相結(jié)合，注重結(jié)合工程實(shí)際，反映科研成果。電力電子技術(shù)課程的教學(xué)可在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)項(xiàng)，將教學(xué)與行業(yè)發(fā)展、最新技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用等多方面內(nèi)容結(jié)合起來(lái)。學(xué)生不僅對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有更加直觀的認(rèn)識(shí)，而且還能理論實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。

3基于MOOC的電力電子技術(shù)教學(xué)方法

大容量電力電子技術(shù)作為一種新型的電力技術(shù)，不但在電力行業(yè)中得到了應(yīng)用，還在其他領(lǐng)域得到了應(yīng)用，方便了人們的生活，使各大行業(yè)的發(fā)展速度越來(lái)越快，因此為更好的應(yīng)用大容量電力電子技術(shù)，各教育領(lǐng)域都將電力電子技術(shù)納入到教學(xué)體系中，其中不乏有高中教育領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在物理學(xué)科教學(xué)中，故作為高中生的我們，要加強(qiáng)對(duì)大容量電力電子技術(shù)的了解，并不斷提高自己的大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用能力。所以下文先簡(jiǎn)單概述了大容量電力電子技術(shù)，然后詳細(xì)分析了大容量電力電子技術(shù)的應(yīng)用措施，希望能夠?qū)π枰娜颂峁┮欢▍⒖純r(jià)值。

1大容量電力電子技術(shù)

大容量電力電子技術(shù)實(shí)質(zhì)上是指用大功率半導(dǎo)體材料，將電能轉(zhuǎn)換為其他能源的一種技術(shù)，此外還可以實(shí)現(xiàn)電能在不同用電環(huán)節(jié)的傳輸，極大程度上提高了電力行業(yè)生產(chǎn)能力，使各大電力領(lǐng)域都得到了發(fā)展。大容量電力電子技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代，出現(xiàn)于美國(guó)，在上世紀(jì)60年代，很多人都認(rèn)為大容量電力電子技術(shù)是由電子技術(shù)、電力技術(shù)及電能控制技術(shù)融合而成，這三個(gè)技術(shù)分別是在電子學(xué)、電力學(xué)和控制學(xué)理論的基礎(chǔ)上研發(fā)而來(lái)，所以大容量電力電子技術(shù)原理具有很強(qiáng)的綜合性，其涉及到領(lǐng)域非常廣，主要包括電力學(xué)領(lǐng)域、電力學(xué)領(lǐng)域和控制學(xué)領(lǐng)域等，這決定大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)多種能源的利用，也可以實(shí)現(xiàn)不同能源之間的相互轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)多功能使用，方便人們的生活，如利用該技術(shù)可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能、將電能轉(zhuǎn)換成光能等，發(fā)展至今在功能已經(jīng)得到了完善和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了低耗能應(yīng)用和環(huán)保性應(yīng)用[1]。大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力生產(chǎn)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，能夠提高電能的使用效率，使電能使用處于最佳的狀態(tài)，同時(shí)還能夠提高電能使用合理性，以最大限度的降低能源消耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的問(wèn)題。第二，能夠推動(dòng)電力行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大容量電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠最大限度的提高電力行業(yè)的生產(chǎn)力，從而提高我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，同時(shí)還能夠帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，如電子設(shè)備制造業(yè)、電力控制中心等產(chǎn)業(yè)。第三，能夠有效提高電力電子技術(shù)智能化程度，因?yàn)榇笕萘侩娏﹄娮蛹夹g(shù)研發(fā)和應(yīng)用中不僅使用到了傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)，為方便管理和提高應(yīng)用效率，還使用到了各種信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中更加方便和高效，甚至實(shí)現(xiàn)了智能化和自動(dòng)化操作。此外，為響應(yīng)生態(tài)化和綠色化社會(huì)發(fā)展新趨勢(shì)，大容量電力電子技術(shù)研發(fā)時(shí)盡可能使用了能源消耗少的電力電子技術(shù)及能源轉(zhuǎn)換技術(shù)等，對(duì)于技術(shù)應(yīng)用所使用的原材料也盡可能選用生態(tài)環(huán)保的材料，以降低能源消耗的同時(shí)，提高了電力電子技術(shù)的智能化和生態(tài)化[2]。

2電力系統(tǒng)中大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用分析

2.1大容量電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用大容量電力電子技術(shù)屬于物理學(xué)中電子學(xué)方面的知識(shí)內(nèi)容，所以作為高中生的我們?cè)诹私夂驼莆沾笕萘侩娏﹄娮蛹夹g(shù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，根據(jù)物理老師所講解的電子學(xué)知識(shí)，尤其是電壓、電流和電阻方面的原理性知識(shí)，然后在此基礎(chǔ)上找出大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用原理及相關(guān)公式，如電力系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的電壓一般都很高，不能直接傳輸?shù)狡渌秒娤到y(tǒng)中，需要根據(jù)相關(guān)公式來(lái)計(jì)算出可傳輸電壓，以保證電能傳輸安全的同時(shí)，降低電力系統(tǒng)能源消耗，所使用的相關(guān)公式有：電流I=電壓U/電阻R，電壓越高電力系統(tǒng)所損耗的電能越大，故要盡可能將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，以節(jié)省電能。第二，應(yīng)用過(guò)程中還要注意對(duì)功率的控制，盡可能降低無(wú)功率的浪費(fèi)，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行中，會(huì)使用到大量的電能源，并且這些電能源在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生變化，如果不加以控制則會(huì)導(dǎo)致大量無(wú)用功率產(chǎn)生，浪費(fèi)大量的電能源。因此，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用大容量電力電子技術(shù)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的控制，通過(guò)對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)整來(lái)控制電能源使用，從而降低無(wú)用功率的產(chǎn)生，最終達(dá)到電力系統(tǒng)節(jié)能的目的[3]。2.2大容量電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用第一，應(yīng)用于發(fā)電環(huán)節(jié)電場(chǎng)中，在電力生產(chǎn)電場(chǎng)中的應(yīng)用主要是通過(guò)降低配送所產(chǎn)生的電能消耗，來(lái)降低發(fā)電環(huán)節(jié)的電能消耗，從兒提高電能生產(chǎn)效率；第二，電力的生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生損耗，且相對(duì)于發(fā)電量，其損耗的電能不在少數(shù)，且在高低壓轉(zhuǎn)換的過(guò)程當(dāng)中也會(huì)消耗一部分電能，所以為滿足電力生產(chǎn)節(jié)能要求，將大容量電力電子技術(shù)應(yīng)用到高低壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中，主要應(yīng)用形式是通過(guò)風(fēng)機(jī)和水泵變頻機(jī)來(lái)達(dá)到降低損耗電能的目的，最終提高轉(zhuǎn)換效率[4]。

3結(jié)語(yǔ)

第一篇：電力電子裝置諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)研究

摘要：本文簡(jiǎn)要分析了電力電子裝置的諧波抑制技術(shù)和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，探討了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中三種并聯(lián)電容器補(bǔ)償方式，探討了諧波抑制中無(wú)源濾波器和有源電力濾波器的應(yīng)用，并提出了有源功率因數(shù)校正技術(shù)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)電力電子裝置諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置；諧波抑制；無(wú)功補(bǔ)償

1前言

電力電子裝置的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電路形態(tài)的靈活變換，提升用戶電能使用的高效性，但需要注意的是，當(dāng)前電力電子裝置的應(yīng)用也會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染和低功率因數(shù)的問(wèn)題，這會(huì)對(duì)供電質(zhì)量造成不良影響，對(duì)電網(wǎng)諧波的抑制和無(wú)功補(bǔ)償能夠有效避免上述問(wèn)題?；谝陨希疚暮?jiǎn)要研究了電力電子裝置諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，旨在優(yōu)化電力電子裝置的應(yīng)用，保證供電質(zhì)量。

2電力電子裝置無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分析