【电力电子技术在新能源和新材料行业中的应用】电力电子技术试卷
摘 要：电力电子技术的应用涉及发电、输电、配电、用电等各个环节，特别是在新材料、新能源行业市场容量巨大，且都处于快速成长的初期。 关键词：电力电子技术；新材料；新能源；应用
Power electronics technologies in the new energy and
new materials industry application
DENG Yong-hua
（Sichuan Yingjie electric Limited by Share Ltd， Sichuan Chengdu 618000）
Abstract: The application of power electronics to power generation, transmission, distribution, electric and other aspects, especially in the new materials, new energy industry has huge market capacity, and is in the fast growth stage.
Keywords: power electronic technology；new materials; new energy；application
电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，基本功能包括：整流(交流变成直流)、逆变(直流变成交流)、斩波(直流变成直流)、变频(改变供电频率)、开关和智能控制等。它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的电能，以适应千变万化的用电装置的不同需要。
电力电子技术自上个世纪中期诞生以来得到了迅速的发展，在国民经济中已经具有十分重要的地位，目前约75%以上的电能须经电力电子处理以后才能投入使用，面临的环境和能源问题也需要高效的发电、电力变换和控制技术来解决，因此电力电子技术作为一项基础技术越来越重要。电力电子技术行业主要涉及三个领域：电力电子元器件、电力电子装置、电力电子技术的应用。
电力电子元器件的发展先后经历了从二极管到MOSFET和IGBT的一系列发展历程，现阶段大功率元器件还主要依赖进口。
电力电子装置种类繁多、行业应用范围极广。电力电子装置主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。
电力电子技术的应用涉及发电、输电、配电、用电等各个环节，特别在新材料、新能源行业市场容量巨大，且都处于快速成长的初期。
四川英杰电气股份有限公司一直致力于电子电源类产品研发、生产、销售与服务，主要涉及电力电子装置及应用领域，是英杰人长期关注和发展的方向。
1 电力电子器件的发展
一代器件造就一代电力电子装置与应用，新的装置与应用又促进着电力电子器件的发展，让我们来简要回顾一下常用的几类电力电子器件：
(1)功率二极管
大功率的工业用电由工频(50 Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解、牵引和直流传动等领域。功率二极管是上世纪六十年代开始发展起来的；今天，在现代电力电子装置中仍然扮演着重要的角色，除了大功率工频整流的基本功能之外，功率二极管还日益肩负着高频整流、续流、隔离、箝位、吸收等越来越多的功能。
(2)晶闸管
在大功率和特大功率的工业应用中，晶闸管以其耐压高、电流大、通态压降小、通态功耗低等优势被广泛应用，是这一领域的主力器件，英杰电气在高压大功率晶闸管的应用方面有十几年的应用案例与经验积累。
(3)绝缘栅双极晶体管(IGBT)与功率场效应管(MOSFET)
上世纪八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础，将集成电路的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率MOSFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。
英杰电气紧随时代潮流，一直致力于IGBT和MOSFET的工业应用，依靠该类器件开发出一大批绿色高效的电力电子装置。
2 电力电子技术的应用效果
(1)节能效果明显
电力电子技术天生具有节能的效果，现阶段我国的能源总产量中，煤炭占67％、石油占22.7％、其余大多来自水电等发电方式。将电力电子技术应用在新能源系统中，发展风能、光伏等清洁能源，节能效果非常明显，能有效改变我国以煤炭为主的能源结构。
(2)绿色可靠
采用全新电力电子装置，如有源电力滤波器(APF)或PWM整流器，可以实现接近1的功率因数和接近0的谐波含量，实现对电网的零污染。
若采用电力电子器件开发无触点开关等，不但可大大降低用电设备的起停冲击能耗，还可延长设备的使用寿命，充分体现了电力电子装置的可靠性。
(3)精确控制与自动化
早期的控制电路使用分立元器件，属于模拟控制电路，系统的参数由各分立元件的参数决定，存在元器件数量多、控制精度低、动态响应慢、系统的调试复杂、灵活性差、参数整定不方便、温度漂移严重、容易老化、参数的稳定性差等缺点，导致电源系统在环境条件稳定的实验室工作尚可，难以在复杂工况条件下可靠运行。
新型电力电子系统采用数字控制技术，以实现快速、高精度、灵活、多功能、智能化的控制和人机界面和通讯等功能，四川英杰电气股份有限公司一直致力于全数字化产品的研发与应用。
数字化具有以下特点：
(1)高度的灵活性
可以方便、快速地升级，且可以实现多值/多波形程序控制。此外，数字系统可以采用同一套硬件控制电路，组合成不同的软件模块，以选择不同的控制策略、控制参数。
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