大容量电力电子技术论文

2018-08-20 11:25:39 公务员之家　点击量：评论 (0)

我国经济的高速发展，对大容量电力电子技术的需求越来越多，对大容量电力电子应用系统越来越认可。随着技术的不断改进和完善，大容量电力电子应用系统发展前景和空间必定广阔。我们应抓契机，加大对大容量电力电子技术的探索和分析，缩短同其他国家之间的差距。

1大容量电力电子技术的特点分析

(1)全控化。随着电子信息技术的高速发展，电力电子器件也获得了很大的完善，其功能越来越强大，不同类型的自关断功率器件逐渐取代了传统的半控型器件。全新的大容量电力自关断功率器件具有全控化的作用，电路更加简单。

(2)集成化。从分立形式的角度来看，原有电子器件同集成化器件具有很大的差异，单元器能够对大量的全控型器件进行整合，使之于基片中形成整体。

(3)高频化。在电子器件集成化程度逐渐提高的过程中，高频化发展方向使工作效率大大提升，能够在短时间内快速完成相应的处理工作，GTR、IGBT及功率MOSFET对应的工作频率分别为10、几十和百千赫兹。

(4)高效率化。大容量电力电子应用系统中的变换技术、器件是高效率化特征的主要表现，因为逐渐变小的器件导通压降，导致产生的导通损耗也明显降低，再加上器件控制元件的切断和连接速度较快，使得开关器件的消耗大大变小。在正常工作过程中，充分发挥了变换器软开关技术的优势，电力电子器件的工作效率大大提升。

(5)变换器小型化。变换器规模及体积逐渐变小也是大容量电力电子技术的关键特点之一，控制元件及滤波电路由于器件工作频率的不断提高，电路也逐渐向着微小化、集成化的方向发展，致使其占有的空间变小，主电路体积越来越小型化。变换器因为现代先进技术别的应用和其他集成化器件的应用，体积也更小。

2电力电子技术的应用

2.1电气节能介绍

有源滤波、电能质量及变频调速等内容都属于电气节能的范畴，其中电机节能最为重要，主要是采用变频调整方式，改善风机、泵类电机系统，而电气节能方面中的变频调速系统的电力来源主要是变频器，在社会经济发展和科学技术不断进步的过程中，变频调速方面的相关技术获得了很大的完善，具有非常广阔的应用，相关设备的更新频率大大降低。如果我们使用变频技术，使电机根据我们需要的速度进行运行，对原有的系统进么智能改造和控制，仅电机这一项消费我国一天就可以节约大约30%的电能，工业领域的节能效果更大。由此可见，这是我们不容忽视的一个重要作用，关系到了国民经济高效的发展。

2.2风力、太阳能等新能源发电

目前世界范围内应用频率较高的可在利用新型能源主要包括：生物质能、太阳能、风能及地热能等，但这些新型能源的利用都必须要借助大容量电力电子系统来实现。电力电子技术在利用新能源进行电力生产的过程中，具有较大的供应不确定性，必须要根据天气的变化进行调整，必须要满足电网电力、并网发电方面较高的要求，可以保障供应电能的质量，不存在较大的功率变化情况。由于我国的科学技术发展水平较低，依靠引进国外网格转换器的方式来进行电力生产，需要进行进一步的研究和探索，从根本上提高设备的稳定程度，优化设备性能，并应用统一、规范、系统的标准对应用设备进行管理和控制。

2.3电力牵引

随着交通流量的增大，交通事业的进步成为各个国家关注的重点，应用电力牵引方式，对电动汽车、地铁、高速铁路及轻轨等交通设施进行改造成为主流化趋势。例如：高铁的机头。目前，高铁已覆盖了我国的等多数地区，已经将利用电力牵引的汽车在一些地区进行应用测试。这些混合性电力动力汽车所需的变换器的来源是国外技术发达的国家，我国要加大对电力牵引方面的研发力度，如：开发集成技术和冷却技术来提高电力电子变换器的效率和功率密度;

2.4智能电网

智能电网是一个新概念，一般认为电力电子技术为智能电网的实施提供了坚实的技术保障，能够提供更大的动力，还涉及到电网控制技术、传感技术等多种先进的技术。其中，传感技术、储能技术、输电技术及控制技术等都涵盖于电力电子技术的范围内，能够使电网发电形式转变为新型能源开发，大大提高电网的工作效率，变得更加安全可靠。我国电力体制改革和建设工作实施过程中，对特高压输电内容的研究充分运用了智能电网技术，并在一些城市建造成功，能够对高达800kv的电压进行输送。根据我国对电网建设方面的设计规划工作，预期在2020年投资将近一亿元人民币进行特高压输电建设;并2030年真正建成具有自愈能力的智能电网。

3主要关键技术

(1)硬件和电力半导体器件的发展分析。系统的性能和可靠性往往由设备的好坏决定，而大容量电力电子应用系统对高功率半导体器件要求更高。目前，宽带隙的新型半导体的开发，如碳化硅材料，被人们越来发挥重视，还有对氮化镓(GaN)设备的发展也引起了人们的关注。

(2)拓扑的研究。在对多电平变换器拓扑关系及结构方面的探索处于低级阶段，预测在未来的发展过程中会向着混合式结构形式的方向发展。

(3)应用PWM控制方法。大容量多电平转换电路是脉冲宽度调制的主要应用领域，但由于拓扑结果形式及特征各不相同，必须要满足相应的功能要求。

4存在的关键问题分析

(1)半导体开关器件的特性没有完全足够掌握。

(2)主电路的设计未能与实际紧密结合，协调配合有所欠缺。

(3)对不清楚的装置、设备的电磁瞬态过程进行描述。

(4)缺乏对设备的失效作用分析。

目前仍需要处理的任务为：

(1)提高设备模型的适应能力。

(2)定义对可靠运行区域。