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1.1學歷層次需求
一直以來,我國對應用電子技術行業的學歷沒有太多強制性的要求,使得應用電子技術人才的學歷參差不齊。現在許多企業為了提高資質等級,對應用電子技術人才的學歷提出了更高的要求,普遍需要動手能力強的大中專學生。除此之外,由于企業競爭的白熱化日益嚴重,許多企業都不愿意用更多的花費進行人才培訓,為了提高人才利用率,就需要能夠直接上崗的應用電子技術人才。
1.2綜合素質需求
除了要具備專業的技能水平,應用電子技術人才還需要具備完善的綜合素質,如心理素質、業務素質和身體素質。現代企業無論是從人文素質方面還是職業道德方面都對應用電子技術人才提出了更高的要求。由于應用電子技術行業的流動性和勞動強度過大等原因,決定了應用電子技術人員必須要具有勇于奉獻和吃苦耐勞的道德品質和職業精神。
2多能力結構的應用電子技術人才的培養目標
從廣義上來說,多能力結構的應用電子技術人才培養的主要目標是堅決擁護黨的基本路線,有專長有特色、德智體全面發展的,并且能夠適應管理、建設、服務和生產的全方位技術應用型的人才。從多能力結構的應用電子技術人才的具體培養目標來看,人才培養的目標首先是使技術人才擁有良好的道德素質和政治素質,具備正確的人生觀、世界觀和價值觀,養成良好職業道德和社會公德。其次,牢固掌握所學的單片機控、電子電路、電路分析等專業基礎理論知識。能夠較好的操作和應用計算機、以及計算機軟件,增強實踐動手的能力,并能適應一線的工作崗位。最后,運用所學的技能和理論知識輔助電子產品的開發與設計,并進行產品的檢測和維修等服務工作。
3多能力結構的應用電子技術人才培養新規劃
多能力結構的應用電子技術人才培養新規劃是緊密圍繞培養目標,為社會培養出優秀的技能應用型人才。因此,人才培養規劃方案不但要適應當今社會的發展需求,還要突出專業技能、綜合素質培訓,同時注重專業能力拓展。
3.1堅持社會需求導向
多能力結構的應用電子技術人才培養規劃必須以社會需求為導向,及時關注和了解電子行業的發展趨勢和目前的發展狀況。對社會需求進行調研工作,并聘請行業專家來進行專業規劃的指導以及制定相應的培養計劃。時刻觀察社會需求變化的趨勢,及時對專業方向和專業結構作出調整,并完善人才培養方案。
3.2注重專業技能和綜合素質培養
在進行人才培養規劃時,應該合理的分配專業實踐培養與理論培養的比重,突出專業技能培養的同時強調實踐培養;基礎專業的培養應緊密的圍繞培養目標以及新技術在社會發展中的應用,對缺乏的工藝和人員設立相應的培養課程;加強生產實訓和實踐教學的培養力度,設立現場實驗、教學,以及基本的專業綜合、技能實訓;實行2+1的培養模式,重視與相關電子技術企業加強合作,開發實踐教學的基地,學生前兩年可以在學校接受教育,培養理論知識、專業技能和職業素質,最后一年到企業頂崗實習。根據應用電子技術的特點,不斷的完善培養的內容從而優化培養中的教學體系,以更好的滿足社會需求。
3.3加強專業能力的拓展
專業能力拓展包括電子設計大賽、課外實驗、科學實踐等。鼓勵學生積極參加學校、全省和全國的設計類以及電子制作的比賽,爭取獲得相關電子行業的資格證書。學生在校期間學校應組織電子協會開展社會實踐,讓大部分學生加入到電子協會的服務之中。除此之外,開放電子制作的使用和設計實驗、綜合設計實驗以及項目的開發和研制,為技術人員提供更多參加研制和開發的機會。
隨著我國經濟水平的不斷提高,各行各業都得以實現長足的發展。而在電力電子技術方面,也因為科技的進步而提高了技術水平,尤其是在電力系統中的應用發展越來越廣泛。比如說電機的變頻調速、工業的供電電源、配電和綠色照明等方面都憑借電力電子技術的應用而有了一個質的飛躍。在近幾年的發展中,電力電子技術的應用系統又有了新階段的發展,基于此,本文將深入分析電力電子技術應用系統的發展方向,以便于能讓這項技術得到更多的應用。
【關鍵詞】電力電子技術 應用系統 發展熱點
就當前的形勢分析,電力電子技術已經成為了我國國民經濟中的重要基礎性技術之一,它的發展也能夠帶動電力系統的質量提高。在最近幾年中,隨著我國經濟的迅猛發展,為眾多行業的開拓提供了充足的物質保障,尤其是電子電力技術的應用上也呈現出了快速發展的大好勢頭。面對目前全球的能源危機和環境污染問題,電力電子技術也憑借著自身的特點,在電氣工程的領域中發揮了巨大的作用。
1 電力電子技術的發展歷史
電力電子技術的前身是半導體技術,經過了半個多世紀的發展和進步,電力電子技術在半導體技術中逐漸發展和分離,越來越廣泛地應用在了人類社會的日常生活中,為連接強弱電建起了一座穩定的橋梁。綜合說來,電力電子技術的發展總共經歷了3個階段。
第一階段:20世紀50年代,可控硅整流裝置,應用于電力系統中大功率電子技術;
第二階段:20世紀80年代,柔流輸電技術
第三階段:當前時間段,實現了用電設備的高效節能、設備的智能化、小型化和輕量化
從中我們可以看到我國的電力電子技術起步比較晚,但是隨著時間的發展也得到了長足的進步。
2 電力電子技術的應用對電力系統的重要意義
電力電子技術的發展離不開計算機技術和自動化控制技術水平的提高,電力電子技術的應用能夠最大化提高電力系統的用電效率,增強了電力系統的自我控制能力,同時也提高了整個電力系統的服務質量。電力電子技術在電力系統中的應用有很大的意義,主要體現在了:提高了電力系統的自動化智能程度,特別是電力電子技術中的模糊控制和智能化控制對電力系統起到一個推動性作用;二是提高了經濟效益和社會效益,電力電子技術的廣泛運用,能夠提高設備的能源轉化效率,降低了成本的開支,縮短了運行周期,為整個電力系統贏得了良好的社會效益;最后一點就是完善了產業結構和管理的形式,電力電子技術的提高,也讓電力產業成為了新型的企業,有助于提高產業整體的完整性。
3 電力電子技術在電力系統中的具體應用
3.1 電氣節能
電氣的節能主要包括了變頻調速、電能質量、有源濾波等內容,在這其中,變頻調速是主要的工作內容。早在2006年,國家就啟動了電氣節能這項工程,工程中也包含了電機系統的節能。在這樣的政策扶植之下,國家每年都會資助約為100多個節能項目,并且取得了巨大的成效。這個項目一個最典型的例子就是電機系統的“十一五”節能規劃,總體節電為200億千瓦時,龐大的數據表明了節能量取得了良好的效果。
3.2 新能源發電
全球的人口基數大,并且呈現著增多的趨勢,加上工業水平的發展,對于能源的需求量不斷增大,這個給全球的能源環境帶來巨大的挑戰。石油和煤炭的儲量在不斷減少買環境污染問題嚴重,生態平衡遭到了嚴重的破壞,如果不馬上解決這些問題,能源的資源總會有枯竭的一天。在這樣的環境下,新能源的開發和應用受到了全世界的廣泛關注。利用新能源來發電主要包含了太陽能、風能、生物質能等清潔能源發電,世界上的發達國家,如美國、歐盟、日本等都相繼采取了“綠色能源”的計劃,一時間,新能源的發電技術已成為電力電子技術中的主要應用領域。
新能源發電在電力電子技術中的應用主要體現在一次能源供給的隨機性大,由于太陽能、風能都會受自然環境的影響,并且對輸入的電能波動小。
3.3 電力牽引
電力牽引目前已經成為世界各國的交通發展的新特點,電力牽引中主要包含了高鐵、地鐵、輕軌和電動汽車等,我國也投入了大量的資金來發展電力牽引技術。
電力牽引的主要特點是:蓄電池供電、四象限運行、恒力矩控制以及高溫和強振動的工作環境。也正是由于這些特點,導致了對于電力電子設備的高要求,根據我國的事情來看,仍然以進口的牽引設備為主,而國產產品適應能力差、動態性能不夠,未來國產產品的發展還有很長的路要走。
電力牽引在電力電子技術中的應用的發展方向為:提高電力電子的變換器裝置效率和功率密度,發展集成技術和冷卻技術;實施精確控制尤其是針對低速和高速下的平衡控制一直是重點研究的課題;最重要的還要保證電力牽引的可靠性運行,采用綜合管理的手段。
3.4 智能電網
智能電網是我國新提出的一個概念,一般定義為電力電子技術、新能源發電技術、傳感技術等的電網控制技術。智能電網中的電力電子技術最大的特點就是容量大、電壓高、組合結構、分布廣等內容。目前智能電網的發展正處于初級階段,還存在著一定的問題,比如功率半導體的器件能力需要提高,需要向更大容量來直接變換,并保證電力質量的可靠性。
4 結論
電力電子技術的應用,在目前的電力系統中獲得了廣泛的應用,并取得了非常顯著的進展,為電力企業獲得了大量的經濟效益。在未來的經濟發展中,電力電子技術必須要發展成為現如今高新技術系統中一個必不可少的關鍵環節。當然,一項技術的發展必然存在著很多問題,但是只要通過國家的政策扶持和電力企業的技術創新,就一定能夠想出具體的措施來解決問題。只要我國在電力電子技術的發展中抓住機遇,應對挑戰,就一定能讓電力系統取得更健康的發展。
參考文獻
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關鍵詞:電力系統;電力電子技術;應用
1 電力電子技術的發展
隨著20世紀50年代末第一只晶閘管的問世,電力電子技術便登上了歷史舞臺,在這以后的幾年里,電能的控制經歷了從旋轉交流機組到電力電子器件構成的交流器機組的轉變,這一過程的轉變標志著電力電子技術的真正誕生。在隨后的幾十年里,電力電子技術依次經歷了第一代電力電子器件、第二代電力電子器件以及第三代電子器件的過渡。在第一代電力電子器件中,電力二極管和晶閘管作為典型的代表器件,這些器件的小體積、低功耗等優點使得他們有了極其廣泛的運用,第一代電力電子器件的普及為電力系統的發展起到了巨大的推動作用。隨著可關斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、電力晶體管(GTR)、靜電感應晶體管(SIT)、MOS控制晶閘管(MCT)、電力場控晶體管(MOSFET)等通斷兩態雙可控器件的問世,標志著電力電子器件已經實現了從第一代到第二代的過渡,之后,由于電力電子技術發展的要求,又進入到了第三代電力電子器件的時代,相比第一、二代電力電子器件,第三代電力電子器件有著明顯的優勢,因為它更注重電力電子技術的環保性、節能性、自動性以及智能型。
2 電力電子技術在電力系統中的應用
上個世紀80 年代,由于相關技術的不斷發展及更新,提出了柔流輸電理念,因為這個概念的提出,使得很多的研究人員開始將注意力轉向電力電子技術在電力系統中的應用上來,也正因為如此,在以后很短的一段時間里,相繼出現了多種電力設備,這為電力系統的發展提供了契機。根據自身多年的工作經驗以及其他研究人員的研究成果,筆者將從電力系統中的“發電環節”、輸電環節、“配電環節”以及“節能環節”四個環節分別闡述電力電子技術的應用。
2.1 電力電子技術在發電環節中的應用
電力系統的發電環節是一個比較復雜的環節,因為它的運行涉及到發電機組的很多種設備,在發電環節容易出現問題,正因為如此,將電力電子技術應用到發電環節就顯得很有必要,在此環節中,電力電子技術的主要目的是為了改善這些設備的運行特性。在靜止勵磁的環節中,通常都會采用晶閘管整流自并勵連接方式,因為這樣做除了具有設備結構簡單、工作運行時可靠性高的優點外,還能降低該過程的的造價,因此晶閘管整流自并勵方式已經被世界很多大型電力系統所采用。電力電子技術的介入,省去了勵磁機環節,使其大大的加快了自身的調節性能,不僅如此,還為其提供了充分發揮作用并產生良好控制效果的有利條件。水頭壓力和流量是決定水力發電有效功率的因素,當水頭壓出現較大的變化幅度時,機組的最佳轉速變將會受到較大影響。雖然與水力發電不完全一致,但是風力發電有著相似的變化特點,因為在風力發電系統中,風力發電的有效功率和當時的風速的三次方成正比關系,風速的變化將直接影響到風車能捕捉到的最大風能。通過以上水力和風力發電系統中的一些特點的分析,我們知道,如果想獲得最大的有效功率,可以通過將機組變速來實。變頻電源是這項應用的技術核心。另外,在電力系統的發電環節,可以通過使用一些較低電壓或高壓的變頻器來使水泵實現變頻調速,這樣做可以達到一定的節能目的。正因為低壓變頻技術的這些優點,使得它一度成為一個研究的熱點,如今,該技術已經非常的成熟,國內外已經有了很多的生產廠家。但是同時具備高壓大容量變頻器設計很生產的企業卻很少,這方面的技術還有待我們的深入研究。
2.2 電力電子技術在輸電環節中的應用
在高壓輸電系統中,通過將電力電子技術運用進去,引發了一次電力系統中的革命,這次革命被稱之為“硅片引起的第”,因為電力電子器件的應用,極大地改善了電力網的穩定性。相比交流輸電,直流輸電具有很明顯的三個優點:①輸電容量大;②穩定性好;③容易控制。正因為如此,在電力輸送的環節,通常都是采用直流輸電。對于一些距離較遠的電力輸送以及一些特殊的電力輸送,高壓直流輸電擁有其自身獨特的優勢。1970 年第一項晶閘管換流器的問世,標志著電力電子技術正式應用到直流輸電環節,從那以后,世界上所有的新建直流輸電系統基本上都是采用晶閘管換流閥。從此,電力電子技術正式迎來了它在電力輸送環節中的應用巔峰期。FACTS 技術是在電力電子技術的基礎上發展出來的一項輸電技術,FACTS 技術是在 20 世紀80 年代后期發展出來的。它除了可以靈活的對交流輸電功率進行控制外,還可以極大地提高電力系統的穩定性。
2.3 電力電子技術在配電環節中的應用
在目前的配電系統中,供電可靠性和電能質量是兩個重要的環節,但是目前世界上還沒有幾個發電系統能將這兩者存在的問題處理的很好,所以,如何保證供電的可靠性以及提高電能的質量是配電系統中迫切需要解決的問題。在這兩個環節中,電能質量的保證顯得更為棘手,因為要實現對電能質量的控制,除了要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求外,更要抑制各種瞬態的波動和干擾的影響。電力電子技術在一定程度上能夠滿足這些要求,DFACTS 技術就是電力電子技術配電系統中應用的一個體現,它結合了現代控制技術,在某種意義上,可以把 DFACTS 技術認為是 FACTS 技術的縮小版本,因為他們的原理以及結構都是相同的,最主要的是他們的功能大體相似。
2.4 電力電子技術在節能環節中的應用
(1)變負荷電動機調速運行:電力電子技術能夠在節能環節中起到變負荷電動機調速運行的作用,變頻調速具有以下幾個方面的優點:①調速范圍廣;②精確度和效率高;③能實現連續無級調速。正是因為以上的優點,使得在調速過程中降低了轉差損耗,節電率通常都可以達到35%左右。
(2)減少無用功損耗,提高功率因數:在電氣設備中,對于一些感性負載,例如變壓器和交流異步電動機,他們在工作的時候,不像其他的電氣設備一樣,他們不僅要消耗有功功率,還要消耗一部分的無功功率,對于無功功率這一部分能量,它的消耗對實際的電能生產是沒有任何幫助的,但是在電力系統中卻要保持無功功率的平衡,因為這樣能夠阻止系統中的電壓降低,對電氣設備起到了保護作用。所以,電力網或者電氣設備一旦出現無功功率容量不足時,應該及時的增加相關的無功功率補償設備,以便提高設備的功率因數。
3 結語
本文主要從電力系統的四個環節(“發電環節”、輸電環節、“配電環節”以及“節能環節”四個環節)分別闡述了電力電子技術的應用,雖然這幾個環節已經較全面的概括了電力電子技術在電力系統中的應用情況,但是希望相關的研究者繼續深化這方面的研究,為世界電力系統的快速穩定發展提供一點可靠的依據。
參考文獻
[1] 殷海蘭.電力電子技術在電力系統中研究與應用[J].科技天地,2010,(10):12-14.
關鍵詞:淺談 現代 電力電子技術
中圖分類號:TM1 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)12-0229-01
現如今的高新技術有很多都是和電網的相位、電壓、電流和頻率等基本參數的轉換與控制相關。現代電力電子技術能實現對這些參數的高效處理與精確控翻,對大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實現,這樣可以支持多項高新技術的發展。
1 現代電力電子技術的內涵
現如今電力電子技術主要是處理的對象時功率,主要是來實現高效率和高品質的用電。電力電子技術主要通過電力半導體器件和自動控制技術、計算機和電磁技術的三者綜合運用來實現獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用,可以讓當代的電力電子技術得到很充分的運用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性,其功率半導體復合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點。這類的特點也意味著傳統的電力電子技術不能夠適應現如今的社會發展,電力電子技術已經進入了一個全新的高速發展的時代。具有功能驅動、節能明顯和先進等特點的IGBT,MOSFET等新型電力電子器件,所以可以在新型家電、感應加熱、通信、計算機電源和電動交通工具等領域中有很好的發展前景。
2 現代電力電子技術的歷史沿革
電子技術和微電子技術在80年代以來在各自的發展滯后得到了有效的結合,也就產生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件。可關斷晶體管(GTO)電力晶體管(GTR)以及此類晶體管的模塊也得到了實用化。從此滯后,各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現,例如(功率MOSFET)絕緣門板晶體管(IGT或IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)、靜電感應晶閘管(srrH)、MOS晶闡管(MCT),MOS晶體管(MGT)。這也意味著一個具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時代的誕生,傳統的電力電子技術即將被淘汰。代電力電子技術大跨步進入高速發展的新時代。新一代電力電子器件的特點主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出現促進了控制系統和變流電路的技術不斷發展和成熟。現如今電力電子技術主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調制雙零諧振電路組成。因此從今天的時代進入變頻器,極大地豐富了電力電子技術的功能,不斷開拓新的應用領域的時代的傳統不斷變化的需求的電力電子技術。
3 現代電力電子技術的發展
電力電子技術的發展自從20世紀90年代以來主要具有兩個方面的特點:電子技術與微電子技術的不斷完善結合和現有的各類新型電力電子技術器件參數的不斷完善和提高。電力電子器件的發展特點使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發展,也預示著一個電力電子技術來到全新的時代。電力電子技術是多技術和多學科的相互滲透和創新結合的技術,在工業領域中對具有很強的滲透性。80年代后期,主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現代化電力電子技術為代表。在此時代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調速系統等領域運用的比較頻繁。這個時代的發展預示著電力電子技術進入了新的發展階段。在這個時代的電子電力系統當中,大型機組工作狀態的改變和運轉變流裝置起著非常重要的作用。現代主要是給與直流輸電以及系統運行的成熟控制和測試等安全保護提供一些技術手段。超導磁浮鐵道系統主要有機車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術應用領域已經非常普及。日本在火車在高速運行時有PWM逆變交流牽引系統取代原來的直流系統的技術是世界第一。先進的國家都非常的關注超導磁浮鐵道系統的研究,其能夠讓火車高達500公里每小時。這樣能夠解除交通壓力和提高運輸能力,對國民經濟的發展有著非常重要的作用。現如今的電力電子技術是傳統產業和信息產業的主要是被控強電、弱電和接口橋梁。此技術的發展能夠提高生產效率、降低消耗和節能。
4 結語
電力電子技術能能夠讓國家的基礎產業得到非常快速的發展,其與國家發展的方針和政策的配合下能夠在21世紀顯得尤為重要。因此,電力技術成為了21世紀可持續發展不可或缺的組成部分,成為高科技產業鏈的關鍵所在,能夠推動我國的工業技術創新。
參考文獻
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[2]趙玉冰.淺談現代電力電子技術的應用和發展[期刊論文]《科技咨詢導報》,2007年3期.
關鍵詞 電力電子技術;發展;應用
中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)97-0050-02
電力電子技術是電力電子領域中一門新興電子技術廣泛應用技術,電力電子技術是使用一些電力電子類器件進行適時電能控制及電能的變換類的技術。電力電子技術變換出的“電力”功率范圍很大,可達到GW級及以上,小到W級及以下,電力電子技術是主要用來電力的變換,近年來電力電子技術在實際生活中得到了廣泛應用,例如新能源發電、智能電網、電力牽引。
1電力電子技術的發展
電力電子學的發展歷程表明,電力電子方面某種新器件的問世,會對整個電力電子技術領域產生重要影響。1946年晶體管誕生之后,逐步形成了固體電子學,電力電子學受此影響逐步發展建立起來。電力電子技術相關裝置和器件的發展是相輔相成、互相促進的。裝置依賴于器件,新的器件出現能開拓許多新的應用領域,做出新的裝置;應用中出現的問題又對器件提出新的要求,推動新器件的研制。例如,只有半控型器件時,它用于整流比較成熟,所制作的整流器性能良好,但用于逆變器便帶來技術上的復雜和體積龐大、成本昂貴等問題,而當自關斷型器件出現后,這些問題就比較容易解決。而且新的電力電子器件和變換技術仍在不斷出現,它們的應用領域也日益廣泛。
2電力電子技術的重要作用
電力電子技術在國民經濟和科學技術的發展中正在并將要發揮越來越重要的作用。
2.1提高和改善電能質量
在現代文明社會中電力是主要的動力源。由電廠發出送上電網的交流電(稱為市電)一般電壓和頻率穩定波形為正弦,但用戶使用的設備常使電網無功損耗增加;加上一些自然和人為因素,常招致電壓跌落閃變、瞬時停電等,大量非線性故障負載的使用,使電網中出現各次有害的諧波波形,使電網發生嚴重畸變,已成為電網的一種公害,而采用由電力電子器件構成的各種控制器和補償器則可有效地提高和改善電能質量。近年致力研究的柔流輸電系統就是為了實現這一目標。至于建造經濟性和技術性均優越的直流輸電,將交流變為直流遠距離輸送再變換為交流市電,更是離不開電力電子技術。
2.2優化電能使用
優化電能的處理裝置,力求電能的使用目標達到合理、高效、節約,實現電能最佳化發展。例如,在節電節能方面,針對電力牽引、風機水泵、軋機冶煉、工業窯爐、輕工造紙、感應加熱、化工電焊等方面的調查,一般情況下節能效果可以達到10%~40%,國家已將許多節能節電的項目推廣試用。例如作為與物質生產息息相關、以功率處理為對象的電力電子技術正成為緩解人類所面臨的能源危機、資源危機和環境危機威脅的重要技術手段之一。
2.3改造傳統產業和發展機電一體化等新興產業
特別是電力電子變頻技術及高頻化技術的進一步發展,使機電設備將傳統的工頻技術突破,轉向高頻化發展。使機電設備體積減小了幾倍甚至幾十倍,趨向高速化響應速度,并實現無噪音方向發展,從而實現最佳工作效率,提高了全新的用途及功能。
3電力電子技術在現實中的應用
3.1新能源發電
地球上的石油及煤炭儲量不斷在減少,環境污染在加劇,因此生態平衡的發展受到破壞。為了進一步緩解生態平衡的局面,當今的各國對新能源的使用引起重視。目前新能源發電方式不一,例如,風能發電、海水發電、潮汐發電、太陽能發電地熱能發電、核聚變能發電等等。其中,太陽能光伏發電在上海世博會的開展上已得到投入使用,效果良好。此技術是目前我國規模最大、電力電子光伏型發電項目,同時也是世博會歷史上發電技術中太陽能發電的最大規模投入應用。
3.2智能電網
智能電網,即是電網智能化,是建立在高速雙向集成通信的網絡基礎上,經過領先的傳感測量技術、操控方法及領先的系統決策技術的運用,可實現電網的經濟、可靠、高效、安全性的發展方向。從實際層面來看,當今的智能電網雖比以前的更安全高效,但智能化程度并沒有進一步的提高,因此智能電網仍是當前發展的必然趨勢。智能電表是智能電網體系中的核心部分,依附于智能電表,電力行業相關部門可以了解到所有時間用戶使用電能多少的具體情況。方便于電力機構根據居民的用電量來制定差異化的電費定價,協助用戶優化電費開銷及整體電能消耗。當今的智能化電網技術處于快速發展的階段,其中風能發電、太陽能發電是智能化電網發電的重要組成部分。
3.3電力牽引
電力牽引是利用電能驅動動力為基礎的軌道牽引技術。電力牽引電能來源由電力系統、發電廠等來提供,整個流程為:變電所電力系統發電、逐級降壓、直流電變頻為交流電、接觸網等電力電子技術供電于電力機車組。能量轉化過程為:電能(電力機車、動車牽引電動機等設備)轉換成為機械能,驅動電動車組、城市軌道組、交通電動車輛組的正常運行。實現電力牽引主要由電源、牽引變電所、動車組等環節構成的電力系統來完成。
電力牽引需要增加供電系統裝置系統,這是電力牽引的一個缺點,電力電子技術的電力牽引,其一次性的投資費用高于其它的動力牽引的投資費用。除此之外,電動機車的電力整流裝置在供電線路上會產生負電流及不同頻率的諧波,這對電電子電力系統的安全運行方面有一定的影響。諧波的存在及高電壓接觸面網及電力系統的回流網絡信息不對稱,將對最接行的電力系統、線路產生不同諧波的干擾信息,進而有可能導致通信的質量和人身安全方面的影響。因此,電力電子技術在今后發展過程中,應優先考慮運用先進的技術手段來扼殺電力電子牽引技術方面的缺點,使電力電子牽引技術趨向合理化發展。
總之,隨著科技的發展。電力電子技術的現實應用越來越廣泛,電力電子技術的生態平衡及環境上的問題和電力能源危機方面具有獨特的特點,發揮著重要的作用,并且其運用潛力是無限大的。
關鍵詞:電力電子技術 照明 應用
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)06(c)-0040-01
社會經濟的不斷發展使得人們的物質生活得到了很大的改善,照明用電在電力消費中的比例也逐漸增加。因此提倡綠色照明,節約照明電能,提高照明效率,注重照明質量,就成為了一個很重要的問題。目前,電力電子技術廣泛用于人們生活中的各個方面,我國也把電力電子技術的發展列為國民經濟可持續發展的一大重要戰略。照明行業是電力電子技術大顯身手的一個陣地,本文將簡略介紹電力電子技術在照明領域的一些應用。
1 照明節能
1.1 推廣使用各種節能燈
隨著環保節能要求的提出,傳統的白熾燈逐步被新型的節能燈及各種氣體放電燈取代。由于氣體放電燈的負阻放電特性,它必須與鎮流器配套使用才能使燈管正常工作。過去我們使用的普通高耗能電感鎮流器,存在散熱困難,效率低,頻閃等問題,現在采用電子鎮流器可以很好的解決。高頻電子鎮流器主要由高頻變流電路和負載諧振電路組成,整流電路將工頻交流電變為脈動直流電,再通過高頻逆變電路將直流電逆變為高頻交流電,然后通過負載諧振電路向電燈供電。電子鎮流器具有能耗低,發光效率高等優點,可以有效的節省電能,在我國照明電路中廣泛使用。
1.2 使用太陽能照明
太陽能作為一種清結能源,其儲量無限,它在照明領域存在巨的大應用潛力。太陽能在照明中主要有兩大方面應用,一是將太陽能組件與建筑結構融為一體,將屋頂,墻面等大面積建筑表面鋪設太陽能電池采光板,從而對建筑內部包括照明進行供電。二是簡單的太陽能供電照明系統,像一些太陽能路燈,庭院燈等。其基本原理是白天將太陽能轉化為電能,同時將這電能貯存到蓄電池,到照明系統需要工作時,再通過工作電路將蓄電池的直流電變換為交流電來為電燈供電。目前我國太陽能光伏電池生產成本已大幅下降,這對太陽能在照明中的應用提供了有利條件。
1.3 開發功率LED光源
發光二極管自20世紀60年代誕生以來,就深受各方青睞,其應用涉及很多領域,但由于其發光效率低,亮度低,發光顏色品種少,那時未能應用于照明。隨著LED技術的研制取得重大突破,上述問題得到了很大的改善,并且其有著使用壽命長,能耗低等優點,因此LED發光產品的應用正吸引著世人的目光,LED作為一種新型的綠色光源產品,必然是未來發展的趨勢。然而要想使LED光源能夠可靠,安全,長壽命運行,與之匹配的高質量的驅動電源必不可少,這就需要各種電力電子技術的綜合應用。隨著國內廠家技術和生產成本的降低,LED照明叫好而不叫座的局面行將改變。
2 智能照明
隨著人們物質文化和精神生活水平迅速的提高,智能化已經成為當今發展的主流技術,由于各種原因,大多數仍然沿用傳統的控制方式,部分智能大廈采用樓宇自控系統來監控,但也只能實現簡單的區域照明和定時開關功能。與傳統照明相比,智能照明可達到安全、節能、舒適、高效的目的,因此智能照明有著較好的發展前景。智能照明控制系統使用了先進的電力電子技術,能對大多數燈具進行智能調光。除此之外,智能照明的管理系統采用設置照明工作狀態等方式,通過智能化管理實現節能。目前,中國智能照明市場并未成熟,智能照明的應用領域還主要集中在商務領域和公共設施領域,隨著國內智能照明研發生產技術的發展和產品推廣力度的加大,智能照明一定會在將來的照明領域中大放光彩。
3 提高質量
用來照明的交流電一般都是50 Hz,工作頻率較低,這也就容易導致電燈在使用的過程中出現周期性的閃爍,長時間在這樣環境下進行辦公,會對人們的眼睛帶來一定程度的傷害。隨著技術的發展,主要是通過電力電子元件來組成變頻器,把工頻交流電變頻到高頻交流電,這樣頻閃現象會消除,從而提高照明的質量。
4 電子電子技術在照明電路中存在的問題
4.1 諧波問題
目前應用在照明領域的電力電子技術主要就是電子鎮流器,其最大的問題就是其自身含有的諧波成分相對較大,這對電網會產生嚴重的影響與污染。如果大量的電子鎮流器同時進行工作,就會出現短路或者是跳閘的現象,嚴重的會導致電子鎮流器發生損害,甚至會引發電網火災,因此必須嚴格控制諧波含量。解決方法一般有二種:一種是設計合適的校正補償裝置,使諧波成分下降,將功率因數提高;另一種是開發有源電力濾波器,該濾波器采用PWM技術,能夠有效地降低諧波成分。前者成本較低,比較實用;后者濾波效果非常明顯,已被廣泛應用于高度發達的國家中,不過其具有成本高、結構復雜的缺點,我國當前的經濟和技術發展水平,難以對有源電力濾波器進行有效的利用與推廣。
4.2 高頻損耗問題
電子鎮流器和電子變壓器采用高頻設計,逆變電路中的開關頻率達到50 kHz 左右。這就要考慮到開關過程中的損耗以及電磁干擾問題,這正是軟開關技術的用武之地。軟開關技術是電力電子技術中新發展的技術。通過開關開通前電壓先降為零,或閉合前電流先降為零,可以解決開關過程中電壓、電流的重疊問題,減低其變化率。從而減小開關損耗以及開關噪聲。而且軟開關技術可以控制開關運行軌跡,從而降低電磁干擾,提升電路功率轉換的效率。
5 展望
隨著科學技術的進步,各種各樣的技術綜合用于照明領域方面,未來的照明正向著節能,智能,高效,環保,舒適,安全的方向發展。太陽能與建筑照明一體化,大功率LED光源,以及通過采用電力電子技術,控制技術,通信技術等各種技術來實現在照明領域的智能等等都是未來發展熱點。
6 結語
綠色照明事業是我們共同的事業,保護地球環境是我們每個人的義務,愿我們共同為促進我國綠色照明事業的發展做出努力。
參考文獻
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【關鍵詞】電力電子技術 發展 作用 方法
電力電子技術是一門新興的、應用于電力領域的電子技術,具體來說就是使用電力電子器件,控制和變換電能的技術,而且,電力電子技術可以變換出小到數W甚至1W及以下,大到數百MW甚至GW以上的“電力”,由此可以看出,其具體的用途就是電力變換。而且,近年來,電力電子技術被廣泛應用于實際生活中,極大的提高了人們的生活質量,例如,電力電子技術中的新能源發電技術,不僅為廣大居民提供了更加優質的電能,而且有效緩解了我國的能源危機、環境危機。
1 簡要介紹電力電子技術
電力電子技術分電力電子器件技術、變流技術兩個分支,是現代電氣化與自動化專業的專業基礎課。一般認為,1957年美國通用電氣公司研制出的第一個晶閘管是電力電子技術產生的標志,此后,電力電子技術逐漸成熟和發展。而今的電力電子技術是建立在電工原理、電子學、自動化控制三大學科上的一門新興學科,屬于電工類范疇,其內容主要包括電力電子電路、電力電子器件、電力電子裝置及其系統,并且在一般工業、電力系統、電子裝置電源、交通運輸和家用電器等領域得到了廣泛的運用,極大的推動了我國經濟的進步與發展。
2 電力電子技術的積極作用
2.1 改善電力輸送的現狀
電力是現代文明社會中的主要動力源之一,電廠發出電力,輸送給電網的交流電,然后傳送給用戶,一般在電壓、頻率較為穩定的時候,電力呈現出波形正弦的形式,但是,在實際情況中,由于不同用戶使用的電力設備有著差異,在無形中增加了電網的無功損耗,如果再受到一些自然因素或者人為因素的干擾,電力輸送可能會出現瞬間停電、電壓跌落閃變等現象,而且,非線性故障的大量使用,會使電網中出現有害的諧波波形,不僅降低了電能的質量,而且造成電網嚴重畸變,影響電網的正常運行。然而,使用由電力電子器件構成的各種控制器、補償器,則可以在提高電能質量的同時,維護電網的正常運行。近年來,我國研究并且使用的柔流輸電系統,有效的解決了電力輸送中存在的問題,極大的改善了電力輸送的現狀。
2.2 優化電能的使用結構
電力電子技術,能夠不斷的優化電能的處理裝置結構,實現高效、合理、節約的電能使用目的,進而促使電能利用朝著最佳化的方向發展。例如,在節能節電方面,通過調查、分析風機水泵、化工電焊、軋機冶煉、輕工造紙、電力牽引、工業窯爐和感應加熱等方面的資料,可以看出,一般情況下,電力電子技術可以達到10%-40%的節能效果,因此,國家已經大力推廣和試用節能節電項目。而且,電力電子技術可以有效緩解能源危機、環境危機和資源危機,促進人與自然環境的和諧發展。
2.3 轉變產業結構
隨著電力電子變頻技術以及高頻化技術的不斷進步與快速發展,機電設備不再受傳統工頻技術的限制,轉而向高頻化方向發展,因為,電力電子技術,縮小了機電設備的體積,提高了機電設備的響應速度,在提供全新的功能和用途的同時,提高了工作效率,實現了無噪音化的發展目標。
3 應用電力電子技術的具體方法
3.1 應用于可再生能源的發電
當前,雖然污染嚴重、儲量有限的化石燃料依然是主要的電力能源,是世界能源結構的主要組成部分,但是,像風能、地熱能、海洋能、太陽能、水能、生物質能等干凈清潔、污染少、可再生的新能源的開發利用工作,也開始進入快速發展的階段,這些清潔干凈、可再生、不受地域資源限制的新興綠色能源,正在被迅速的推廣和使用。
3.2 應用于節約電能
目前,電力是現代工業的主要能源,利用電能不僅可以節約成本,而且能夠提高工作效率。在現代工業中,電力以其穩定、利用率高、清潔、適用范圍廣等優點,逐漸廣泛應用于現代工業中的各個領域,極大的推動了現代工業的發展。然而,從世界各國工業領域運用電力電子技術的情況來看,許多發展中國家的工業用電還不太合理,存在著用電效率較低、浪費嚴重等問題。在面臨著資源危機、能源危機和環境危機的今天,提高用電效率,降低電能的消耗,是解決能源問題的有效手段之一。因此,利用電力電子技術,提高電源效率,降低電能消耗,節約能源資源,可以極大的推動社會的發展和進步。
3.3 應用于改造傳統產業
電力電子技術是連接弱電和強電之間的紐帶,使得傳統產業和新興產業能夠更加便捷的利用微電子技術。在應用電力電子技術時,傳統產業中的勞動環境惡劣、勞動強度大等問題得到解決,而通過工業控制系統,把電能轉化為勞動力,改變工人的工作環境,可以極大的提高勞動效率,節省人力資源,解決企業的安全隱患和環境問題。
3.4 應用于家用電器之中
現代工業制成品中廣泛使用電力電子技術,給讓人們的日常生活帶來了極大的便利,例如,利用電力電子變頻技術,可以使家用電器做到方便、節能,節省使用成本,提高電能的利用率。
4 總結
總而言之,電力電子技術是一門新興的電子技術,是信息、智力和知識密集型的技術,能夠有效的解決社會發展中所面臨的諸多問題,具有廣闊的發展前景,因此,在知識經濟的時代,充分發揮電力電子技術的優勢,解決能源問題、環境問題、資源問題,提高電能的利用率,是電力電子技術發展和進步的前提和基礎。
參考文獻
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作者簡介
呂鵬飛(1993-),豐鎮人。現為中國人民石家莊機械化步兵學院學員。研究方向為電氣工程。
經過半個多世紀的發展,電力電子技術大大服務了我們的生活,在新能源開發利用、電能質量控制、日常生活等方面發揮了極其重要的作用,電力電子技術主要還是用于電力變換。利用電力電子器件實現工業規模電能變換的技術,有時也稱為功率電子技術。據發達國家預測,今后將有95%的電能要經電力電子技術處理后再使用。從工程中電力系統的發電、變電、輸電和配電等環節到日常生活中的直流電源、電路都離不開電力電子技術,一些新型產品的誕生也離不開電力電子技術的開發利用。隨著電力電子技術及風電技術的發展,電力電子設備已進入風電并網逆變系統并為解決電能質量控制提供了先進的技術手段。
2風電并網逆變系統介紹
由于風能的不確定性,風力發電機發出的電能的電壓、頻率也是時刻變化的。為了不對電網造成污染,風電并入電網必須滿足并網條件,以電網電壓同步信號作為系統輸出電流的跟蹤信號,使輸出電流快速跟蹤電網電壓。為了滿足此并網要求,風力發電機發出的電能需要經過交流-直流-交流的變換并入電網,并網逆變系統通常包括整流、逆變、濾波、輸電等環節。
3電力電子技術在風電并網逆變系統中的應用
3.1在發電機組及其整流環節的應用
早期的交-直-交并網逆變系統采用晶閘管相控整流器,這種系統需要增加無功補償電路,電力電子技術的發展使得PWM整流逐步取代了相控整流,PWM整流器逐步成熟,改善了發電機的功率因數。當前的風電機組已經成為結合了先進的空氣動力學、機械制造、電子技術、微機控制技術的高科技產品,因此風力發電系統中不可或缺的重要組成部分就是高科技的電力電子技術。風力發電的有效功率與風速之間是三次方正比的關系,對機組進行變速運行,可使風力發電獲得最大有效功率,電力電子技術在發電機組的應用,改善了發電環節中發電機的運行特性。此外,對轉子勵磁電流的頻率進行調整,可確保輸出頻率恒定,風力發電機的變速恒頻勵磁技術的核心在于變頻電源。隨著電力電子技術的發展所研制出的開關磁阻發電機應用于風電并網逆變系統中,不再需要增速裝置,而是直接驅動。提高了可靠性,降低了維護量及其費用,減少了組件,集成度也變得越來越高。
3.2在并網逆變系統控制環節的應用
電力電子技術中的大功率開關管、功率器件等的使用促進了并網逆變系統中DSP周圍硬件電路的進一步發展,實現了功率器件驅動電路對IGBT導通和關斷;采用基于DSP的控制系統,實現了信號檢測、鎖相跟蹤、PI調節、SPWM形成等各功能模塊的軟硬件實現,不但滿足了控制電路的要求,還能夠完成并網安全控制和故障保護等實時性、快速性要求很高的控制功能,提高了控制電路的可靠性。特別是一些新技術的開發,讓風電并網逆變系統體積變得越來越小,自動控制能力越來越完善。
3.3在風電輸送及節能方面的應用
我國風能資源豐富,但能源分配不均衡,解決辦法通常是建立電力外送大通道。由于長距離高壓輸電的線路造價低、電能損耗小等特點,通常采用高壓輸電,電力電子技術在高壓輸電方面的的應用不僅降低了設備的資金投入,而且解決了系統穩定性差的問題。此外,電力電子技術在輸電系統的主要應用是柔流輸電技術,這項技術實現了對輸送功率的快速控制,增強了電網的穩定性,降低了電力傳輸的成本,在很大程度上改善了系統的輸電能力。
4結束語
關鍵詞:直流輸電;電力電子;發電機
一、前言
電力電子技術是一個以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現代控制技術為支撐的技術平臺。經過50年的發展歷程,它在傳統產業設備發行、電能質量控制、新能源開發和民用產品等方面得到了越來越廣泛的應用。最成功地應用于電力系統的大功率電力電子技術是直流輸電(HVDC)。自20世紀80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術在電力系統中的應用研究得到了極大的關注,多種設備相繼出現。本文介紹了電力電子技術在發電環節中、輸電環節中、在配電環節中的應用和節能環節的運用。
二、電力電子技術的應用
自20世紀80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術在電力系統中的應用研究得到了極大的關注,多種設備相繼出現。已有不少文獻介紹和總結了相關設備的基本原理和應用現狀。以下按照電力系統的發電、輸電和配電以及節電環節,列舉電力電子技術的應用研究和現狀。
(一)在發電環節中的應用
電力系統的發電環節涉及發電機組的多種設備,電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。
1大型發電機的靜止勵磁控制
靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式,具有結構簡單、可靠性高及造價低等優點,被世界各大電力系統廣泛采用。由于省去了勵磁機這個中間慣性環節,因而具有其特有的快速性調節,給先進的控制規律提供了充分發揮作用并產生良好控制效果的有利條件。
2水力、風力發電機的變速恒頻勵磁
水力發電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當水頭的變化幅度較大時(尤其是抽水蓄能機組),機組的最佳轉速便隨之發生變化。風力發電的有效功率與風速的三次方成正比,風車捕捉最大風能的轉速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機組變速運行,通過調整轉子勵磁電流的頻率,使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。
3發電廠風機水泵的變頻調速
發電廠的廠用電率平均為8%,風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%,且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實施風機水泵的變頻調速,可以達到節能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟,國內外有眾多的生產廠家,并不完整的系列產品,但具備高壓大容量變頻器設計和生產能力的企業不多,國內有不少院校和企業正抓緊聯合開發。
(二)在輸電環節中的應用
電力電子器件應用于高壓輸電系統被稱為“硅片引起的第”,大幅度改善了電力網的穩定運行特性。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術
直流輸電具有輸電容量大、穩定性好、控制調節靈活等優點,對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統的聯網,高壓直流輸電擁有獨特的優勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器,標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術
FACTS技術的概念問世干20世紀80年代后期,是一項基于電力電子技術與現代控制技術對交流輸電系統的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節的輸電技術,可實現對交流輸電功率潮流的靈活控制,大幅度提高電力系統的穩定水平。
20世紀90年代以來,國外在研究開發的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統工程。其輸出無功的大小,設備結構簡單,控制方便,成本較低,所以較早得到應用。
(三)在配電環節中的應用
配電系統迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,還要抑制各種瞬態的波動和干擾。電力電子技術和現代控制技術在配電系統中的應用,即用戶電力(customPower)技術或稱DFACTS技術,是在FACTS各項成熟技術的基礎上發展起來的電能質量控制新技術。可以將DFACTS設備理解為FACTS設備的縮小版,其原理、結構均相同,功能也相似。由于潛在需求巨大,市場介入相對容易,開發投入和生產成本相對較低,隨著電力電子器件價格的不斷降低,可以預期DFACTS設備產品將進入快速發展期。
(四)在節能環節的運用
1變負荷電動機調速運行
電動機本身挖掘節電潛力只是節電的一個方面,通過變負荷電動機的調速技術節電又是另一個方面,只有將二者結合起來,電動機節電方較完善。目前,交流調速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應用。首先是風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量和水流量具有顯著的效果。國外變負荷的風機、水泵大多采用了交流調速,我國正在推廣應用中。
變頻調速的優點是調速范圍廣,精度高,效率高,能實現連續無級調速。在調速過程中轉差損耗小,定子、轉子的銅耗也不大,節電率一般可達30%左右。其缺點主要為:成本高,產生高次諧波污染電網。
2減少無功損耗,提高功率因數
在電氣設備中,變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載,這些設備在運行時不僅消耗有功功率,而且還消耗無功功率。因此,無功電源與有功電源一樣,是保證電能質量不可缺少的部分。在電力系統中應保持無功平衡,否則,將會使系統電壓降低,設備破壞,功率因數下降,嚴懲時會引起電壓崩潰,系統解裂,造成大面積停電事故。所以,當電力網或電氣設備無功容量不足時,應增裝無功補償設備,提高設備功率因數。