关于现代电力电子技术应用的相关研究
摘 要：电力电子技术是当前发展较为迅速的基础学科，是高新技术发展主要应用的基础技术，推动经济的发展，使传统产业升级转变，因此本文便对现代电力电子技术进行分析，对其中的电子技术的研究内容及发展历程进行叙述，并对未来的发展进行分析。
关键词：现代电力 电子应用 相关研究
中图分类号：TM1-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0028-02
电力电子技术的发展主要经过3个时代，整流器时代、逆变器时代以及变频器时代，目前此技术的应用范围，正在逐步扩大，并且对国民生活产生的影响也在增加，因此，本文对电力电子技术的应用方向以及发展历程进行分析探讨。
1 电力电子技术
电力电子技术是以电力为处理对象，对电能进行控制和转换，主要的方式为利用电力电子器件，是一门将三大电气工程技术领域交叉综合的学科，即电子、电力、控制，在电力电子技术中包括多种学科相互综合、相互渗透。
1.1 电力技术
发电、配电、输电以及电力应用的科学技术都是电力技术中包含的，也就是说电力技术主要是指利用电磁学的基本原理处理发电、配电等一系列操作的应用技术，电磁学是电力技术的理论基础[1]。
1.2 电子技术
电子技术属于电子器件的一种，最早出现的电子器件为电子管，然后逐步发展为晶体管，是应用于电子电路以及電子设备中的基础原件，与电力技术相同，电子技术的主要基础技术为电磁学，电子技术所针对的主要内容为电子器件。
1.3 控制技术
控制技术指的是通过额外的装置，使工业成产所使用的机械设备可以按照既定的工作参数进行运行，控制技术是一种研究与控制共存的系统，主要的研发内容为控制系统的信息分析以及转变，控制技术的发展基础理论为自动调节，随着科学技术的进步，计算机技术的广泛应用，控制技术的主要发展方向变为控制理论。
2 电力电子技术的发展
2.1 整流器时代
20世纪中期，普通晶体管的研发使电子工业进入革命，进入整流器时代。半导体器件，首先被应用于低频率产业中通信以及信息处理的计算机，然后美国通用电气公司将用于工业的普通晶闸管研发出来，可以通过电脑进行控制与变换，逐步迈入电力半导体器件组成的变流器时代，电力电子大功率的工业用电设设备是由50Hz交流发电机提供的，其中最为典型的应用便是电机牵引以及直流、传动三大领域。
2.2 逆变器时代
20世纪出现全球范围的能源危机，而交流电由于其本身节能效果较为明显，因此得到非常快速的发展。变频调速技术是将直流电转变为不同频率的交流电。随着变频调速装置的应用，大功率逆变用的晶闸管以及门极可关断等晶闸管成为主要使用的电力电子器件，这些器件可以实现自动关断，属于第二代电力电子器件，电子技术已经初步实现整流以及逆变，但是由于工作效率较低，因此只可在中低频率范围内工作。
2.3 变频器时代
在步入20世纪80年代后，大规模以及超大规模集成电器已经成为主要的发展趋势，为以后的电力电子技术的研究方向奠定了基础，全控型功率器件指的是将集成电路技术以及与精细加工等技术结合在一起，实现大规模的控制。在功率MOSFET被研发出来后，使电力电子技术向高频迈进，然后绝缘栅极双极管的出现，为电力电子技术的高频发展提供新的机遇，MOSEET和IGBT的研发，使电力电子技术又传统向现代电力电子转变，MOSFET以及GTR功率半导体器件，已经成为市场中主要流通的半导体，新型器件的研发以及应用为交流典籍变频调速提供理论基础，使其本身的优势得到充分的体现，使电子技术向高频迈进，实现电子技术的高频化以及全控化，使电子设备可以高效的工作，节约能源，实现机电一体化以及智能化[2]。
3 电力电子技术的应用
3.1 电气节能领域
节能是当前社会及未来社会发展的必然历程，电气节能主要包括以下几个方面变频调速、有源滤波以及电能质量控制等，以目前情况来看，电器节能的主要研究方向为变频调速，变频调速是当前工业企业节能发展的主要方向，也是未来主要的发展趋势，三大节能因素会进一步的促进电机变频调速行业的发展主要体现为以下3个方面。
（1）变频产品，由于技术上的升级，所以应用范围也会不断扩展，随着技术的日益更新，企业所投资的成本也会得到控制，节约企业投入成本。
（2）调速节能的效果十分明显，具有巨大的社会效益，因此可以使企业生产的积极性得到促进。
（3）对于一些消耗能源可能较大的企业，国家也会进一步的调控，采取一切的措施减少企业能源消耗，避免资源浪费的现象，提高社会经济效益[4]。
3.2 新能源发电领域
目前社会处于高速发展的状态中，人们所消耗的资源也在逐渐增多，并且全球的石油储量及煤炭储量正在减少，在传统能源大量减少的同时，生态界的平衡也遭到了严重破坏，环境污染问题已经成为当前最为严重的问题之一，因此新能源的发展势在必行，在目前新能源发电的方式有很多，例如：太阳能发电、风力发电等，其中太阳能发电已经在上海世博会中得到展示，对未来新能源的开发利用具有非常好的借鉴意义。在上海世博会当中，出现了太阳能发电技术是目前我国应用规模最大应用最为广泛的新能源发电技术之一，也可以理解为新能源发电已经离我们越来越近[5]。
3.3 电力牵引的应用
电力牵引是一种通过电脑为动力的轨道运输提供牵引动力的机制。这种机制是以发电机作为电源，然后通过牵引变电使用电力系统受电，通过降压等一系列操作形成交流电源，然后通过接触网，为动车组供电。以电动机车为例，在动车内的牵引动力可以将电能转化为机械能，使铁路列车正常运行，为居民的日常生活交通出行提供便利，但是目前电力牵引技术也存在一些不足，主要的不足之处在供电系统装置上，其造价与其他牵引力行驶装置要高，并且在电力机车运行的同时会产生高次谐波与负序电流，谐波会对高压接触网以及回收网产生影响导致不对称，也可以对不平行接近的电信线路产生干扰电压，对电力系统的安全运行产生影响[6]。
3.4 智能电网
智能电网的主要目的便是将电网进行智能改造，此项技术是建立在高速双向通信网络的基础上的。在正式运行时，可以通过高端的传感技术、测量技术、控制技术等，使电网可以可靠运输，实现高效、经济性强的应用目标。从社会的角度来看，为滿足社会的发展，需要使电网更加安全、更加高效，但是当前电网智能化程度仍然处于较低的状态。因此，在未来的电力电子应用发展中，智能电网的研究是必须经历的发展环节。智能电网的核心为智能电表，智能电表可以使电力机构了解用户每个时间段的用电量，然后根据用户的用电特点，进行针对性的供电服务，满足社会需求[7]。
4 电力电子技术的未来发展
目前电力电子技术的发展已经渗透到多个领域，并且在居民的日常生活中扮演极其重要的角色，其发展前景十分巨大，未来发展主要体现在以下几个方面。
（1）新材料的研发，在社会经济进步的同时，为满足国民日常生活，需要加强新材料的研发，所以电视电子技术也需要加快研究速度，对电子元件的频率进行扩展，提高功率等级，降低器件的温度以及体积，便于使用，将成本控制，提高系统性能，将应用范围进一步扩大，可以被多个领域应用[8]。
（2）改变器件的装置封装形式，在未来发展中电力电子技术会对装置形式不断进行提升，实现工作系统的集成，减少生产成本，技术的研发也可以使系统的集成可靠性得到提升[9]。
（3）不需要吸收电路并且关断延时小的集成门极换流晶闸管，这样可以选择更多的器件，在大功率应用时，选择的范围会越来广，为居民的社会生活提供便利。
（4）开发新型全半导体变流系统，在社会经济逐步提高的同时，社会中选择的变流系统需要具有体积小，重量轻，损耗少的特点，需要在设计以及创新上加大创新，提高物质文化的需求。
（5）新型家用电器的研发，目前随着低碳理念的提出，人们在日常生活中，对低碳的要求越来越高，并且低碳理念在居民的日常生活中得到充分体现，新型汽车以及新型低碳产品供不应求[10]。
5 结语
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，并且在电力领域中具有非常重要的作用，通过电力电子器件，使电脑进行转变实现控制，在目前的发展趋势下，电力电子技术也可以看作是一门使电子元件工作功率更为强大的技术，与传统电子技术相比，电力电子技术的发展模式发生改变，并且出现很多的优势以及功能，例如：可以承受较大的电流以及电压，在保证大功率输出的情况下，对电子器件发热问题以及运行效率不足的问题进行改善，为电力事业的发展提供技术基础
参考文献
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