電力電子技術的含義精選(九篇)
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第1篇：電力電子技術的含義范文
關鍵詞:電力電子技術;經濟影響;可再生能源發電
中圖分類號:TP391文獻標識碼:A
文章編號:1674-1145(2009)27-0010-02
一、電力電子的含義和任務
從學科的角度講，電力電子的主要任務是研究電力電子(功率半導體)器件、變流器拓撲及其控制和電力電子應用系統，實現對電、磁能量的變換、控制、傳輸和存貯，以達到合理、高效地使用各種形式的電能，為人類提供高質量電、磁能量。電力電子的研究范圍與研究內容主要包括:(1)電力電子元、器件及功率集成電路。(2)電力電子變流技術，其研究內容主要包括新型的或適用于電源、節能及電力電子新能源利用、軍用和太空等特種應用中的電力電子變流技術;電力電子變流器智能化技術;電力電子系統中的控制和計算機仿真、建模等。(3)電力電子應用技術，其研究內容主要包括超大功率變流器在節能、可再生能源發電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進中的應用;電力電子系統信息與網絡化;電力電子系統故障分析和可靠性;復雜電力電子系統穩定性和適應性等。(4)電力電子系統集成，其研究內容主要包括電力電子模塊標準化;單芯片和多芯片系統設計;電力電子集成系統的穩定性、可靠性等。
從工程應用的角度看，無論是電力、機械、礦冶、交通、石油化工、輕紡等傳統產業，還是通信、激光、機器人、環保、原子能、航天等高科技產業，都迫切需要提供高質量的電能，特別是要求節能。而電力電子則是實現將各種能源高效率地變換成高質量電能、節能、環保和提高人民生活質量的重要手段，它已經成為弱電控制與強電運行之間，信息技術與先進制造技術之間，傳統產業實現自動化、智能化、節能化、機電一體化的橋梁。電力電子的突出特點是高效、節能、省材，所以電力電子已成為我國國民經濟的重要基礎技術，是現代科學、工業和國防的重要支撐技術。因此，無論上述諸多高技術應用領域，還是各種傳統產業，乃至照明、家電等量大面廣的，與人民日常生活密切相關的應用領域，電力電子產品已無所不在。由于目前我國還沒有形成獨立自主的、完整的、強大的電力電子的產業體系，因此它已成為制約我國建立獨立自主的現代科學、工業和國防體系的瓶頸之一。
二、電力電子技術對社會經濟的廣泛影響及其重要性
下面結合可再生能源發電、分布式發電、電力質量控制、電力牽引和電機驅動、國防和前沿科學技術等實例，進一步具體說明電力電子技術在這些經濟領域中的廣泛應用及其重要性。
(一)可再生能源發電
可再生能源(R E)主要包括風能、太陽能、生物能和地熱能等。各種能源由于其轉化為電能的方式不同，將其送入電網時必須應用電力電子技術按用戶的要求對其進行調整和控制。天然氣雖然不是可再生能源，但它通過提煉轉化為氫氣后，再通過燃料電池轉化為電能，對環境零污染，也可達到綠色能源的要求。諸多系統中直流-直流變流環節、儲能控制環節、直流-交流逆變環節和并網控制環節均不可缺少電力電子技術。
值得指出的是，大部分可再生能源直接產生的能量通常是不穩定的。以風能為例，并網型風力發電都要用到大容量的風力發電機，為了盡可能多地利用風能資源，通常多臺大容量的風力發電機并聯，由于風場風力的不穩定性，它們在并網時如果不加控制和調節，就會對電網造成嚴重的沖擊，同時為了保證將盡可能多的有功能量送入電網，風力發電系統還必須有儲能環節，并需解決存儲能量再次轉化的問題，上述這些過程都需要利用電力電子技術對其進行控制。
綜上所述，開發和利用可再生能源與電力電子技術特別是大功率變流技術密切相關，無論是其中的能量變換、儲存、發電機控制和并網控制均離不開電力電子這一關鍵技術。
(二)分布式發電
分布式發電技術(Distributed Generation)已得到了發達國家的普遍關注。目前，國外已有多種分布式發電技術獲得了工業應用，它使得發電設備更加靠近用戶，不但減小了人們對遠距離輸電的依賴，而且提高了人們使用可再生能源發電的興趣，提高了用戶用電的獨立性、可靠性、安全性和災變應變能力。風能發電、太陽能發電、燃料電池發電和小型高速渦輪發電機(Micro Turbine Generator)發電等分布式發電系統都有賴于電力電子技術，以實現安全、可靠、高效的運行。
根據Darnell公司的報告，從2003年到2008年，全球用于分布式與混合式發電設備(DCG)的電力電子產品(包括逆變器、頻率變流器、靜態傳輸開關，直流-直流變流器、交流-直流電源和集成大功率電機驅動器等)將以年均12.2%的速度增長，即將從18550MVA增加到32981MVA。
由此可見，分布式與混合式發電設備(DCG)涉及的電力電子技術是未來分布式發電系統中關鍵技術之一。
(三)電能質量控制
電力電子技術在輸、配電中的應用是電力電子應用技術最具有潛在市場的領域。眾所周知，從用電角度來說，利用電力電子技術可以有效地進行節電改造，提高用電效率;從輸、配電角度來說，必須利用電力電子技術提高輸配電質量。近10多年來，隨著電力電子器件和變流技術的飛速發展，高壓大功率電力電子裝置的諸多優良特性決定了它在輸、配電應用中具有強大的生命力。目前，電力電子技術在電能的發生、輸送、分配和使用的全過程起著重要的作用。
以在配電中的應用為例，近年來，電力需求的不斷增加，非線性電子設備和敏感負載對電力質量提出更高要求，為了得到最大輸電量和保證在分布系統的公共連接點有高的電力質量，電壓調節、無功/諧波控制和補償以及電力潮流控制技術已成為必不可少的關鍵技術，典型的設備有電力調節器、靜止無功發生器(SVG)、有源濾波器、靜止調相機(STATCOM)和電力潮流控制器等。
上述現代電力系統應用的電力電子裝置幾乎都無一例外使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓撲和DSP全數字控制技術，這些關鍵技術均是國外大公司的核心技術。
(四)電力牽引和電機驅動
在發達國家，約40%能源是通過電能的形式消耗的，而總電能的50%～60%又用于電機驅動場合，其中大部分是用于風機和水泵驅動。Darnell公司作市場調查后認為，從2003年到2008年，北美市場的變頻器將會以每年11.5%的速度增長，從3.63億美元增加到6.28億美元。
通用場合下的電機調速均采用電力電子與電力傳動技術，目前該技術已經比較成熟。但一些高壓大功率應用(電力牽引，中、高壓高性能電機驅動等)場合，依然是這一領域的技術制高點。
(五)現代國防和前沿科學研究
電力電子在現代化國防中得到越來越廣泛的應用，它已成為該領域的核心技術之一。所有現代國防裝備的特種供電電源、電力驅動、推進、控制等均涉及電力電子核心技術。而在快中子堆、磁約束核聚變、環保等前沿科學研究以及激光、航空航天、航母等前沿技術中，超大功率、高性能的變流器及其控制系統也是必不可少的核心部件和基礎，而這些均屬電力電子范疇。
三、電力電子技術目前在我國的發展、應用現狀和存在的問題
雖然我國電力電子的開發研究已有50年歷史，過去我們已經取得了長足的進步，但是與超大規模集成電路的發展一樣，該領域科技發展速度太快，加之我國財力和原有基礎薄弱的限制，特別是面臨國外高科技的沖擊等原因，我國電力電子有被“邊緣化”的趨勢，即各行各業都迫切需要，但是各應用領域均沒將其作為研究重點，國內解決不了就依靠進口。應當承認，目前我們與國外先進水平的差距還是很大的。當前存在的主要問題是:目前我國生產的大多數電力電子產品和裝置還主要基于晶閘管;雖然也能制造一些高技術的電力電子產品和裝置，但是它們均是采用國外生產的電力電子器件和組件以組裝集成的方式制造的;特別是先進的全控型電力電子器件則全部依賴進口，而許多關系到國民經濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術和軟硬件，國外均對我國進行控制和封鎖。我們正面臨著國際競爭的嚴峻形勢，特別是關系到國民經濟命脈和國家安全的若干關鍵領域中的核心技術與國外先進水平的差距更大，迅速改變這一現狀是我們面臨挑戰和義不容辭的任務。
過去，我國國民經濟各部門雖然引進了不少國外先進技術，也強調了國產化的問題，盡管它們中的絕大多數幾年后都可以達到國產化率70%的要求，可是只要我們仔細分析一下，就不難發現，最終國外公司拒絕轉讓的技術和重要部件，均涉及高技術的電力電子及電力傳動產品中的核心技術。各應用領域所涉及的關鍵電力電子技術可概括為:大功率變流技術;電力電子及其系統控制技術;大功率逆變器并網技術;大功率全控電力電子器件和電力電子全數字控制技術等。與國外的主要差距和存在的問題是:全控電力電子器件國內不能制造;大功率變流器制造技術水平較低，裝置可靠性差;電力電子全數字控制技術水平還處于初級階段;應用系統控制技術和系統控制軟件水平較低;缺乏重大工程經驗積累等。高性能大功率變流裝置目前幾乎全部依靠進口。
參考文獻
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第2篇：電力電子技術的含義范文
當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。
1.電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,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與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源。
第3篇：電力電子技術的含義范文
1.電力電子技術的發展
現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,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與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數字化
在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在
六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在
八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
第4篇：電力電子技術的含義范文
關鍵詞：智能變電站；運行維護；技術分析
引言
未來電網發展的必然方向就是智能電網，我國對于智能電網的建設已進入了一個全新新時期。智能變電站作為電網的重要組成部分，其智能化的建設實現將對建設整個電網智能化起到關鍵作用。而保證智能化變電站智能化目標實現的關鍵因素就是其運行維護技術的運用，因此，通過對智能化變電站運行維護技術的探討進而提高其運行水平和社會效益對整個國家電網來說具有積極意義。
1 智能化變電站運行維護技術的含義
智能化變電站，主要是對變電站的智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網絡化二次設備分層（過程層、間隔層、站控層）的構建，實現二十四小時自動監控，減少值班人員的運行模式。通過網絡化、信息數字化、共享標準化等方法，以先進、集成、可靠的智能化設備為主要平成實時監測設備狀態、評估檢修周期、自動控制電網、在線分析決策、智能調節調度等功能。使得電站運行變得更加安全、穩定。最終實現其經濟效益的目的。
2 智能變電站設備運行維護技術要求
隨著微機、電力電子技術新技術的應用，使得變電站設備運行和管理具有自主管理的能力。變電站能夠自動的向管理人員報告設備運行狀態，自動的發現問題并提出檢修和試驗等方面的請求。因此，智能化新技術的應用對于設備和系統的運行維護提出了較高的要求，主要體現在以下幾方面。
2.1 對運行維護的管理的要求
由于智能變電站對于微機、電力電子技術新技術的應用，相應的對于專業技術要求會更高，同時對運行維護模式和人員配置也提出新的要求。智能變電智能設備運行和維護要求檢測手段、運維技術、檢測標準、檢測目標、作業流程和方法等需明確且具備有一定的操作性。
2.2 保證設備和系統的穩定性
建設智能化變電站的核心任務就是保證設備和系統的穩定性。運維人員要時常要對設備和系統進行定期檢查和維修，避免出現死機、傳輸數據有誤等問題。另外，智能變電站的檢查和維修依賴對于數據信息的可靠性和準確性的依賴性很強，因此，要嚴格按照操作標準和安全管理規范來對設備和系統進行操作，從而確保設備和系統的穩定性。
2.3 對運維人員技能的要求
目前大部分自動化專業運行維護人員的知識面不夠全面、基礎知識也不是很牢固。尤其是在網絡通信和單片機技術等方面還十分欠缺，常規的站、綜自站應對通訊問題、設備問題都存在薄弱環節。在更依賴于通信、高速處理器的智能變電站存在的問題更加嚴重。二次系統相互融合，多種應用相互關聯，對運行維護人員提出了更高的要求。
2.4 對設備廠家提出要求
目前我國智能電網的建設還處于初級階段，設備廠家的很多技術在實際應用時還存在很多的不足，如：缺乏對設備的缺陷和故障的處理手段、作業流程不規范具體、系統配置不完整、缺乏對程序版本管理控制等等。
3 智能化變電站運行維護技術要點分析
3.1 一次設備運維
智能變電站其主要特點就是設備操作智能化，設備可實現無縫連接，自動化水平有所提高。特別是在設備上采用了微機、電力電子技術等新型傳感器技術使得設備能夠自動根據電壓波形圖調整電壓，把握跳合閘時間，從而確保電壓穩定正常。對于一次設備運行和維護主要包括以下幾個方面。
3.1.1 電子式電壓互感器
當電壓不平衡時，如果一相為零，如果另兩相電壓不升高，則為一相采集異常，如果另兩相電壓升高或升高為線電壓，則為一相接地故障。如果合并單元采集器出現問題，則造成問題的可能原因是光纖回路和采集器發生故障。遇到數據采集異常時采取防止保護及自動裝置誤動的技術措施從而確保計量不出現異常和遺漏。
3.1.2 電子式電流互感器
電子式電流互感器本體發熱，裝置內部有放電聲或者異常聲音，采集燈顯示異常信號。出現以上情況時應向相關部門匯報，并聯系生產廠家進行更換處理。在進行更換時應注意如果互感器出現問題只需替換電子互感器不需要替換合并單元。為了避免影響電子式互感器壽命，在停電檢修時，應先關閉合并單元電源。送電前應先將電源合上，避免激光電源長期工作。
3.1.3 智能斷路器
對于智能斷路器主要包括氣體的檢漏和SF6含水量檢測。對于氣體的檢漏要使用專用的檢漏儀，防治焊縫、密封面和管路接頭處密封不嚴或有裂縫情況的出現。在設備運行時，如果設備內部發生閃絡等現象，會導致SF6分解出多種產物；加上由于大氣中的水份滲透到絕緣中。這些情況會造成設備內部形成較高的含水量。在較高的氣壓下，過量的水分會導致氣絕緣氣體的絕緣性下降從而影響斷路器的正常工作。要定期對斷路器進行巡檢包括檢查接線頭有無松動，瓷套有無破損等情況從而避免閃絡的現象發生。
3.2 二次設備的維護
對于智能變電站來說以往傳統變電站對二次設備檢查模式已不能滿足現代電力發展的要求，因此需要對與智能化變電站二次設備的維護提出更高的要求。
3.2.1 監控系統
監控各裝置數據集配置正確。結合實際的操作功能檢查要重點檢查全站SCD配置文件。
3.2.2 網絡交換機及網絡分析儀
要確保交換機的配置、型號、額定參數應與設計相符合。網絡分析儀在維護中應重點關注對網絡報文的解析能力，要求其能簡單明了的顯示網絡報文所代表的含義，應用顏色來區分和標記異常報文。
3.2.3 保護裝置
主要觀察設備本身是否運行正常、是否有告警信息、從裝置背后觀察GOOSE和MU通訊光口閃爍是否正常、光纖熔接有無斷點。同時要注意在現場工作前，按要求投入“裝置檢修狀態”壓板；在保護工作結束驗收時，應確保護狀態是為許可前狀態，裝置無故障或告警信號，保護定值及定值區切換正確，GOOSE鏈路正常等。
3.3 運行監視和故障分析
在智能變電站中，一次設備和二次設備之間的開關位置信號、控制信號等信息的傳輸是通過光纖網絡來進行的。具過程體來說，就是過程層與間隔層之間、間隔層和變電站層之間都是通過光纖網絡進行連接的。設備通過網絡信息自動化操作，可以方便快捷的進行自作，一旦出現問題，能及時發現。同時，智能變電站把信息通過網絡進行傳輸，通過具有故障錄波功能的設備，可以完成對通過的信息進行記錄和監控，同時也可以直接把信息傳送到后臺系統中。此外，通過微機、電力電子技術等新型傳感器技術，能夠完成信息的采集并獨立進行檢測，為設備檢修提供一定的數據依據。
第5篇：電力電子技術的含義范文
關鍵詞：機電一體化 ,進程, 智能化, 發展
Abstract: along with the development of information technology, mechanical and electrical integration technology development is rapid, "mechanical and electrical integration" is to take machinery, electronics and information technology to organic union, in order to realize the industrial production and process optimization of the whole a high and new technology. Mechanical and electrical integration is refers to the Lord in the equipment institutions function, power function, the information processing functions and control function introduce electronic technology, mechanical and electronic device design and software combined form the floorboard of the system. Mechanical and electrical integration is the modern inevitable outcome of the development of science and technology, this paper introduces the basic characteristics of the electromechanical integration technology, this paper analyzes the development trend of the electromechanical integration technology.
Keywords: electromechanical integration, process, intelligent, development
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：
“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics，意為機械技術和電子技術的有機結合。它是在以微型計算機、機械電子技術深度結合的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，對各組成要素間的信息處理、接口耦合、運動傳遞和能量變換進行研究，使整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值的系統工程技術。
一、機電一體化的核心技術
（一）、機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能
上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。
（二）、其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
（三）、系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。
（四）、傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
（五）、自動控制技術其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適
應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
二、機電一體化的技術基本特征
機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。機電一體化是一個綜合的概念，涵蓋“技術”和“產品”兩方面內容。前者是指包括技術基礎、技術原理在內的、使機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術。后者是指采用機
電一體化技術，在機械產品基礎上創造出來的新一代機電一體化產品。“機電一體化”已成為當今世界工業發展的主要趨勢，也帶動了傳統機械工業的一場新的革命。機械工業要爭生存，求發展，必須走機電一體化之路。學科隨著科學技術的不斷發展, 還將被賦予新的內容。
三、機電一體化的發展進程
（一）、我國的集成電路產業起步于1965 年，經過30多年的發展，現已初步形成了包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。微電子技術是現代電子信息技術的直接基礎，如微機控制的數控機床己不再是傳統的機床；又如汽車的電子化導致汽車工業的革命，目前先進的現代化汽車，其電子裝備已占其總成本的70% 。進入信息化社會，集成電路成為武器的一個組成單元，電子戰、智能武器應運而生。雷達的精確定位和導航，戰略導彈的減重增程，戰術導彈的精確制導，巡航導彈的圖形識別與匹配，以及各類衛星的有效載荷和壽命的提高等等，其核心技術都是微電子技術。
（二）、以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
四、機電一體化向智能化邁進
20 世紀90 年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。
（一）、智能化是21 世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。
（二）、微型化興起于20 世紀80 年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過
1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
（三）、系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
結論：
機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻：
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[2]董軍.淺析機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].科技信息.2008(3)
[3]王偉.淺談機電一體化技術發展[J].青年文學家.2011(24)
第6篇：電力電子技術的含義范文
關鍵詞：電子電力技術;智能電網;應用
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）35-0039-02
智能電網是現代之中逐漸演化出的基本概念，其所包括的具體含義也就是通過智能化程序進行電網的具體操控，這個操控過程中減少人工的投入，也就減少人工出現失誤的可能性。隨著各種先進技術的不斷展開，先進電子電力技術在智能電網之中應用同樣值得探討，希望幫助該行業能有效的發展。
1 先進電子電力技術
隨著現代科學技術的發展，先進電子電力技術已經成為了智能電網中重要的作用，在這里進行先進電子電力技術的基本介紹，現代之中主要分為三種先進技術：FACTS技術、SVC技術和TCSC技術，三種技術都有著各自的優勢，在這里進行探討。
1.1 FACTS技術
FACTS通過電力電子設備為基礎，并且通過現代控制技術對于電力系統參數進行快速靈活控制，通過進行這種良好的控制過程，進而提高線路的相應輸送能力和可靠程度，這種技術很好的提高了系統的穩定性。
1.2 SVC技術
SVC技術作為現代之中的靈活交流輸電裝置，也是先進電子電力技術的代表技術，其應用于智能電網之中，作用主要為保證系統電壓較為穩定、增強系統的輸送能力。也是幫助現代智能電網進行有效的提升。
1.3 TCSC技術
可控串補技術在常規串控技術的基礎上得到了發展，同樣作為先進電子電力技術的代表，提升了現代電力系統的相關穩定性，提升了線路的輸送能力。
2 電子電力技術在智能電網應用的優勢
電子電力技術在現代之中已經得到了較為長足的發展，所以將先進電子電力技術應用于現代智能電網之中有著十分重要的應用優勢。針對于現代的智能電網而言，伴隨著經濟模式的發展，現代用戶對于電力系統有著要求，針對于現代的電力系統而言，更應該進行良好的相關質量提升，這就需要應用現代先進的電子電力技術，更應該得到有效提升。
2.1 強化了電網之中的安全管理
智能電網在現代之中應用的更多，而且對于現代電網而言，其屬于一個互動系統，針對各種突況應該有著較為快速的反應能力，通過對于一些問題而言，智能技術的快速反應能力很好的強化了安全保護功能。先進的電子電力技術很好的幫助智能電網進行了自我補充，并且很好的提升了電網對于線路運輸之中對于意外的控制能力。
2.2 利用再生資源的效率更高
在現代電網組成之中，通過對于再生自然資源的合理利用提升了電網的工作能力。但是自然再生資源有著自己的特性，往往在進行能源供給上并不穩定，在區域的分布上同樣不固定，所以進行合理的調度可利用再生資源，變得十分重要。通過先進電子電力技術的應用，保證再生資源的大規模和分布式利用效果，保證電網對于可再生資源有著較為普及的利用，進而為清潔生產打下十分堅實的基礎。
2.3 改善電力市場需求
隨著社會經濟的進步，電能的使用質量收到社會廣泛關注。伴隨著發電站的并網和電鐵的掛網運行都對電能質量進行了有效幫助，隨著社會的發展，供電單位和用電用戶之間的交流越來越密切，提高電能的使用效率變得對于現代電網十分重要。現代電子電力技術成功應用于電網之中，有效的提高配電效率作業和用戶和供電的良好交流，實現現代高質量供電過程，對于現代電網發展有著十分重要的作用。
2.4 保障電網的可靠性
伴隨著電子電力技術的發展，其在電網之中的應用已經得到了較為廣泛的討論，并且取得了較為良好的進展。電子電力技術成功的應用在現代電網之中，很好的幫助現代電網進行了自我提升，利于電網的可靠性運輸，幫助進行了更為良好的現展，同樣提升了電網運行的安全運行。
2.5 更為良好的進行了節能減排的利用
節能減排是現代之中較為重要的理念，先進電子電力技術應用于現代智能電力系統之中，更為良好的幫助了電網進行相關節能減排的開展，時代的進步帶來了自然生態環境的相關壓力，這種壓力很大程度上代表了現代之中的主要生產和自然之間的矛盾，先進電子電力技術的應用很好的幫助電網進行生態環境的保護。
3 電子電力技術在智能電網中的具體應用
3.1 常規HVDC技術的應用
超高壓直流輸電技術有著獨特的技術優勢，其主要的應用方面在遠距離大容量輸電之中，在這方面有著獨特的技術優勢，得到了較為廣泛的應用。特高壓直流輸電較為節省輸電線路長度，并且可以很好的幫助電網系統降低相應的損耗，提高了經濟效益。其應用方面主要在現代之中應用于海底電纜之中，在現代之中超大容量直流輸電需要具有強大的交流系統，并且需要提供足夠的換相電流，所以受端方面需要具有良好的相關作用。
3.2 柔性直流技術的應用
隨著電子電力技術的發展，柔性直流技術發展成為較為靈活的新時代輸電技術。在現代智能電網之中，柔性直流輸電技術采用自身換相方式，來進行四象限等無功率的獨立控制，在具體電網之中應用，具有較為方便的并聯輸電系統;其在真正輸電系統之中，無需增加系統的短路相關容量;實現了換流站的獨立控制，在換流站之間無需進行通信過程。所以在現代之中有著十分積極的作用。
隨著電力需求的不斷增加，所以各個輸電區域的互聯需求需要更為加強。通過電能的互濟作用，進行有功功率相互支援，但是在實際應用過程之中，往往會造成電網動態穩定下降，并且短路電流往往較大超出限定標準。短路電流超標是現代負荷增長的過程之中，逐漸形成的新問題，動態穩定問題也逐漸成為了電網之中的問題。柔性直流輸電技術，在進行現代電力系統的非同步電網互聯等方面有著較為獨步的作用，確保可以解決區域互聯面臨的種種問題，符合現代智能化電網之中發展要求，所以在現代電力系統之中，柔性直流輸電技術跟有著較為重要的作用。
3.3 直流輸電技術在現代電網中的發展
隨著現代電網的不斷發展，直流輸電技術在現代之中應用也應該較為重要，充分考慮智能電網建設的相關要求，我國未來的直流輸電技術主要研究方向應該為：±1000kv直流工程關鍵技術、智能化直流輸電系統相關研究、三級直流輸電技術相關研究、多端直流輸電系統研究等方面，進行這方面的相關研究可以很好的幫助現代智能電網建設的更為良好，所以進行直流輸電技術更為良好的發展，所以進行相關的換流技術研究，變成了現代之中非常重要技術研究。
4 結 語
先進的電子電力技術可以有效的強化現代智能電網，并且保證了現代智能電網安全穩定的運行，改善了現代電網供電質量，保障電力系統更為順利的進行，本文對于相關電子電力技術進行了分析，希望可以帶來相關幫助。
參考文獻：
[1] 李檀.析電子電力技術在智能電網中的應用[J].山東工業技術，2015，（3）.
[2] 張新源，邢錦鋒.先進電力電子技術在智能電網中的應用[J].中國電 機工程學報，2013，（20）.
第7篇：電力電子技術的含義范文
【關鍵詞】電氣工程;自動化技術;設計;應用
一、電氣工程及其自動化技術的含義及設計
1、電氣工程以及電氣自動化的含義。電氣工程及其自動化是以電磁感應定律、基爾霍夫電路定律等電工理論為基礎，研究電能的產生、傳輸、使用及其過程中涉及的技術和科學問題。電氣工程中的自動化涉及電力電子技術，計算機技術，電機電器技術信息與網絡控制技術，機電一體化技術等諸多領域，其主要特點是強弱電結合，機電結合，軟硬件結合。電氣工程及其自動化技術主要以控制理論、電力網理論為基礎，以電力電子技術、計算機技術則為其主要技術手段，同時也包含了系統分析、系統設計、系統開發以及系統管理與決策等研究領域。控制理論是關于各種系統的一般性控制規律的科學。它研究如何通過信號反饋來修正動態系統的行為和性能，以達到預期的控制目的。控制理論是在現代數學、自動控制技術、通訊技術、電子計算機、神經生理學諸學科基礎上相互滲透，由維納等科學家的精煉和提純而形成的邊緣科學。它主要研究信息的傳遞、加工、控制的一般規律，并將其理論用于人類活動的各個方面。將控制理論和電力網理論相結合，應用于電氣工程中，有利于提高社會生產率和工作效率，節約能源和原材料消耗。
2、電氣工程及其自動化技術的設計。在實際的電氣工程及其自動化技術的設計中，應該從硬件和軟件兩個方面來進行考慮，通常情況下，都是先進行硬件的設計，根據實際的工業控制需要，針對性的選擇電子元器件，首先應該設置一個中央服務器，并采用先進的計算機作為系統的核心，然后選擇的輔助設備，如傳感器、控制器等，通過線路的連接，組建成一個完整的系統。在實際的設計時，除了要遵循理論上的可行外，還應該注意現實中的可行性。由于生產線是已經存在的，自動化控制系統的設計，必須在不改變生產型的基礎上進行，對硬件設備的安裝有很高的要求，如果設備的體積較大，就可能影響正常的加工，要想使設計的控制系統能夠穩定的工作，設計人員必須進行實地的考察，然后結合實際的情況，對設備的型號進行確定。在硬件設計完成之后，還要進行軟件系統的設計，目前市面上有很多通用的自動化控制系統軟件，但是為了最大程度的提高自動化水平，企業通常都會選擇一些軟件公司，根據硬件安裝和企業生產的情況等，進行針對性的軟件設計。
二、電氣自動化在電氣工程中的應用
1、電氣工程及其自動化技術的應用理論。電氣工程及其自動化技術是隨著工業的發展，而逐漸形成的一門學科，現在的很多高校中，都開設了相關的課程，從某種意義上來說，電氣工程及其自動化技術，是為了滿足實際生產的需要，在傳統的工業生產中，采用的主要是人工的方式，雖然機械設備出現后，人們可以操控機器來進行生產，極大的提高了生產的效率。但是經濟的發展速度更快，對產品的需求量越來越大，在這種背景下，僅僅依靠操作機器的生產方式，已經無法滿足市場的需要，必須進一步提高生產的效率，為了達到這個目的，很多企業都實行了二十四小時生產，通過實際的調查發現，采用這樣的生產方式，機器可以不停的運轉，操作人員卻需要足夠的時間休息，因此必須增加企業的員工，這樣就提高了生產的成本，在市場競爭越來越激烈的今天，企業要想獲得更多的效益，必須對生產的成本進行控制，于是有人提出了讓機器自行運轉的概念，這就是自動化技術。 強化電氣工程及其自動化的應用措施。（1）強化數據傳輸接口建設。在應用電氣工程自動化系統的時候，數據傳輸功能發揮著至關重要的作用，一定要進行高度的重視。只有提高系統數據傳輸的穩定性、快捷性、高效性與安全性，才可以保證系統運行的有效性。在進行數據傳輸強化的時候，一定要重視數據傳輸接口的建設，這樣才可以保證數據傳輸的高效、安全。在建設數據傳輸接口的時候，一定要重視其標準化，利用現代技術處理程序接口問題，并且在實際操作中進行程序接口的完美對接，降低數據傳輸的時間與費用，提高數據傳輸的高效性與安全性，實現電氣工程自動化的全面落實。（2）強化技術創新，建立統一系統平臺，節約成本。電氣工程自動化是一項比較綜合化的技術，要想實現其快速發展，就一定要加強對技術的投入，突破技術瓶頸，確保電氣工程自動化的有效實現。所以，在進行建設與發展電氣工程自動化的時候，一定要加強系統平臺的建設，結合不同終端用戶的需求，對自身運行特點展開詳細的分析與研究，在統一系統平臺中展開操作，滿足不同終端用戶的實際需求。由此可以看出，建立統一系統平臺，是建設與發展電氣工程自動化的首要條件，也是必要需求。（3）加強通用型網絡結構應用的研究。在電氣工程自動化建設與發展過程中，通用型網絡結構發揮著舉足輕重的作用，占據了十分重要的地位，可以有效加強生產過程的管理與技術監控，并且對設備進行一定的控制，在統一系統平臺中，可以有效提高工作效率，保證工作可以更加快捷的完成，同時增強工作安全性。除此之外，通用型網絡結構也可以加強和各控制中心與管理系統的配合，實現網絡資源的優化配置，這樣就可以促進信息的有效傳遞，真正發揮網絡應有的作用，達成了網絡結構互通性。由此可以看出，加強對通用型網絡結構應用的探索是一件非常有意義的事情，一定要加大財力、物力、人力的投入，同時對相關技術進行深入的分析與研究，強化對網絡結構的分析與研究，盡可能創建一種更加理想的網絡結構，促進電氣工程自動化系統的高效運行。 三、電氣工程自動化熱點技術的運用
1、管控一體化技術。從理論上來說，在電氣工程中，管控一體化主要指的是電氣工程中不同的通訊環節，利用自動化技術的應用，將相關信息數據的集成性以及整個性進行充分的發揮，在對信息系統以及集成控制系統中彼此融合的過程中，把處于正常應用狀態下的電氣工程所應用的信息控制網絡能夠用一種集成的綜合方式完整表現出來。 狀態檢修技術。從應用的角度來說，對于電力工程中的狀態監測技術，我們可以將其定位是：利用設備資產管理系統在電氣工程中的應用方式，將其在故障診斷、狀態監視方向的綜合功能重點發揮，并提供狀態檢修設備在正常運行時的狀態信息和數據，并有機結合該部分數據有效預測電氣工程對應設備的實際運行狀態、潛在的安全隱患或故障因素。根據這種方式，還可以實現由傳統的故障檢修模式向狀態檢修新模式的轉變。從電氣工程的實踐應用角度講，狀態檢修技術在電氣工程實踐工作過程中的科學應用，不僅可以有效提高其對應的電氣設備的安全性、穩定性，而且有效克服了傳統的定期故障檢修模式存在的遺漏性問題和缺陷，為電力系統的安全運行提供了有力的保障。 結束語
現階段，在電氣工程自動化建設與發展過程中，還存在著一些不足，需要進行深入的研究，采取有效的改進對策，提高自動化水平，實現電氣工程自動化的高效運用，促進社會工業的可持續發展。
參考文獻：
第8篇：電力電子技術的含義范文
關鍵詞：機電技術；發展
中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A
引言
在現代化的科學技術的發展過程中，最大程度的推進各個學科之間的交叉和滲透，致使工程領域中技術革命和改造。在機械工程這個領域中，微電子技術與計算機技術不斷的向前發展，以及其機械工業中逐漸滲透出來的“機電一體化”，將機械工業的產品機構、技術結構、構成和功能、生產加工方式，以及這一列流程的答理體系都在發生著巨大的變化，是機械工業從傳統的機械電氣化邁向機電一體化為主要特征的新臺階。
一、機電技術概述
(一)機電技術發展歷程
自從經濟數控機床走進我們的視線開始，就證明了機電技術的歷史開始書寫；電子技術注入機電技術新的發展活力和空間；PLC等機械技術的快速發展，其為機電技術的成熱提供了堅實的基礎；模糊技術、激光技術和智能化的而技術等高新技術促使機電技術跨上新的臺階。
(二)機電技術發展的主要特征
機電技術其實是一門新興的發展中的邊緣學科，其代表機械工業的技術革命的發展方向。自從進入1960年以來，大量剛剛形成的高新技術群體逐漸的走向經濟、軍事與社會生活中的各個領域，并且深入的滲透，以大規模的的形式向現實的生產化變革。對于高新技術產業轉移，其有效的推動了機械生產革命的發展，同時也促進了人類的進步。在機械工程方面，微電子技術與計算機技術應用發展，以及二者向機械工業中滲透而逐漸形成的機電技術，促使機械工業技術結構、功能與構成、產品機構、生產方式和答理發生變化，使工業化的生產從機械電器跨入到機電技術為主要特征的階段。機電發展到現在，仍然是自身體系所形成的新型學科，但是伴隨現代化的科學技術的發展，被注入了新的內容。其最基木的特征我們可以概括為：綜合運用微電子技術、機械技術、計算機技術、自動控制技術、信息技術、電力電子技術、傳感測控技術、信息變換技術接口技術和軟件的編程技術等群體性的技術。依據機電系統的功能目標與優化的組合型的目標，對各個功能單元的合理配置和布局，會在功能上體現數量多、質量高、可靠性高以及低消耗的價值意義，并且導致整個工程技術的系統的優化。
二、機電技術未來發展
(一)光機電技術的發展應用
光學技術的引用，對于光學技術先人的優勢的發展實現來說，可以有效的改進機電技術中傳感系統、動力系統(能源系統)與信息的處理系統，光電技術的推廣對于機電產品是一個重要的發展趨勢。
(二)柔性化的自律的分配系統化
在機電技術產品的未來前景里，執行和有效的控制系統是有充足的冗余度，并且有很強的柔性，對于處理突發事件，其能進行較好的解決設計，所以，被設計成為自律分配系統。在自律分配系統的運作環節中，各個相關子系統是完全可以獨立工作的，子系統之間又是為同一個總系統進行服務的，并且有自身獨立的自律性，可以依據周圍環境的改變而作出相應的對策反應。
(三)智能化的全息系統化
在機電技術產品的發展全息性的特點表現的越來越明顯，智能化水平也在逐漸的提高。這種趨勢的發生主要歸功于模糊技術和信息技術的快速發展，其別重要的是信息技術中的軟件和芯片技術。不但如此，機電技術系統中的層次化結構也有原有的簡單模式轉變為復雜的、比較多的冗余度雙向聯系。智能化的發展對于二十一世紀機電技術發展來說是一個方向性的改變。
(四)仿生物系統化的生物軟件化
在日后機電技術的裝置對于信息依賴性會逐漸增強，并且在結構上也是處于靜態時的，但是又有其不穩定性，相反的是其動態工作環境中卻屬于相對穩定的。這種現象類似于活生物，機電技術的相關產品走向涵蓋生物系統化，但是想走好這條道路還需要一段漫長的時間。
(五)微型化的微型機電化
在半導體的器件制造的利用過程當中的蝕刻技術的應用，已經成功的在實驗室中制造出來了亞微米級機械元件。在實際產品中體現這一技術，就可以將機械部分與控制器進行區分了。這時候機械與電子就可以相互融合，傳感器、機體、CPU、執行機構等集成為一個整體，體積也會有所減小，并且組成了一種自律元件，這種微型的機械學也是機電技術的發展新方向。
(六)系統化
機電技術的系統化主要體現在系統體系的結構采用開放式與模式化為主的總線結構，機電技術系統的組態可以靈活的掌握。
(七)機電一體化技術的可能性分析
計算機的出現首先為進行人機對話提供廠可能性，人工智能的進展又使機器能對人的各種要求和干頂做出反應并加以適應。機電一體化系統的誕生則使機器與人友好從理想逐漸成為現實。眾所周知，機電一體化系統追求機器與電子技術、計算機技術等的有機融合。由于有計算機，它能與人進行各種層次的對話。它具有不同程度的智能，有必要的傳感器和靈活的執行機構，因此機電一體化系統有可能適應人的要求，做到與人友好。
三、機電技術發展性策略
可以根據實際的需要進行剪裁與任意組合，與此同時實現多個子系統之間的協調控制與綜合性的答理。第二個表現就是通信功能增強，不但使用了R S737，還包括其他通信功能，例如：R S485和DCS人格化。在未來幾點技術的發展道路上，將更加注重對機電產品和人之間的人性化的關系，機電技術人格化具有兩方面的含義：第一，機電技術產品的推廣銷售方向面向的對象就是人，在機電技術產品人性化中的職能、人性和情感方面也得到高度的重視，特別是家用的機器人，其智能化的、高層境界就是機電技術的人機一體化；第二，模仿生物的機理而進行的各種類型的機電一體化的研究和制造。但是事實卻是大多數的機電技術產品是根據生物的生理活動的啟發，根據思路的延伸而研發制造出來的。
所以，機電技術中的技術與產品這兩個方面。僅僅是機電技術在上文所提及的群體性的技術有機的融合在一起的一種綜合性的技術，而不單單是機械技術，微電子技術和其他的相關技術之間的簡單組合或者是拼湊，這就是機電技術和機械加上電氣所形成的組合機械電氣化之間的在概念上的根木區別。
四、機電產品發展性策略
第一，加強機電技術統籌的安排，進行協調性的發展計劃；第二，強化機電行業的行政答理，發揮協調的作用力；第三，對發展環境和支持力度的增大等進行的優化措施；第四，重點發展對象的突出培養，兼顧兩個層次：第一個層次，表面上的工作，也就是電子信息技術針對傳統的產業所進行的改造工作，這是在傳統機電設備基礎上植入或者是嫁接微電子(即計算機)裝置，促使電子技術與機械在淺層次上相結合。第二個層次，工作方面的提高，也就是在機電技術產品的初始設計階段，就將電子技術和機械二者相結合考慮，所生產出來的新產品就是
真正意義上的機電技術。
結語
對機電技術了解到機電一體化不是孤立存在和發展的，而是伴隨著很多學科技術的研究結晶，這是社會生產力在一定的歷史階段下的必然要求的體現。機電一體化不但包含著科學技術，還融合著技術交叉和滲透，是機電技術得到光明的發展前景。
參考文獻：
[1]曹強. 論機電技術發展[J]. 科技與企業,2013,17:304.
[2]吳艷萍. 人機一體化機電技術發展趨勢分析[J]. 中國新技術新產品,2013,17:179.
第9篇：電力電子技術的含義范文
一、諧波功率和諧波源的含義
眾所周知，在實際的配電網絡中電壓和電流波形不是真正意義上的正弦波形，其都不同程度的存在諧波含量。由于有諧波電流和諧波電壓，當然還有諧波功率。類似于基波的情況，諧波也存在著有功功率和無功功率，其中有功功率對電力系統正常運行有直接影響，而無功功率則有助于分析和研究諧波條件和濾波措施。
諧波有功功率產生于各種諧波源。但是，對于任何一個諧波源而言，它們無法發出各種諧頻，一般只發出幾個主要諧波頻率特征的諧波功率，在其他諧頻上也可以從其他渠道吸收一些諧波功率。諧波源發出的諧波功率凈值通常為正值，主要諧波源是諧波電流源。換言之，即使他們的端電壓是正弦波形，電流也未必是正弦波。當電源連接到基波就必須要強制反饋諧波電流到電力系統中。因此，用電時基波功率不完全是為自身消耗，而是轉為諧波功率，并被迫返回到電源系統。用戶接入配電系統只需要接受有效率的基波功率，而諧波功率不僅不是多余的，甚至會導致發電機、電動機、變壓器等發熱的不利影響。
二、諧波產生的方式
在電力電子裝置出現以前，變壓器是主要的諧波源，它是以3次諧波為主的奇次諧波，其量值很小，是很有限的諧波源。目前由變壓器所產生的諧波由于量少已退居很次要的地位，而各種電力電子裝置已成為最主要的諧波源，并且還是豐富的多次諧波的組合。電力電子技術的應用不外乎采用整流二極管作整流器件，把交流電變換成直流電，因此整流二極管工頻整流也就成為電力電子的最基本、最普遍的電能形態AC/DC變換形式。眾所周知，像一般的開關電源電子整流器及變頻調速器、直流電力機車、電化學工業整流等裝置，都優先采用橋式整流器和大電容器濾波作為AC/DC變換器，由于大容量濾波電容器的存在，使二極管的導通角變得很小，只在交流電壓正弦波的最大值附近才開始導通，因此造成交流輸入電流波形嚴重畸變，三次諧波有時可能超過基波以上，呈窄尖峰脈沖（圖1），故線路功率因數極低，通常在0.6以下
由非線性整流元件使輸入交流線路上的電流is不再是交流正弦波形。利用傅立葉公式對周期畸變波形作頻域變換，交流進線電流is可以表示為工頻基波分量（i）s（1如圖1中虛線所示）和與頻率為工頻整數倍的諧波分量（還有次諧波分量）之和。假定電源電壓為純正弦波，則僅有基波電流才可能傳輸平均功率，因為它們頻率相同，相位不等于90°，產生的平均功率不為零。這種情況下這里整流器的平均輸出功率等于電源電壓均方根值和進線電流基波均方根值（i）1的乘積，再乘以（i）1滯后于US的相位角1的余弦cos1。即：
P=U（si）1cos1
視在功率為：S=USIS，其中US、IS都是有效值。
功率因數定義為：PF=有功功率視在功率=PS
當進線電流is畸變嚴重，則電流比值（i）s1/Is就越小，即使相移功率因數DPF接近于單位1，整流器的功率因數PF仍然很低。在AC/DC變換電路中，略去諧波電流的二次效應，可以認為輸入電壓為正弦，輸入電流為非正弦，這里電流有效值為：
式中，（Is）n是第n次諧波電流的有效值。設基波電流滯后輸入電壓的角度為1，則：
式中，K［d=（Is）/Is］是電流波形畸變因子；K（d=cos1）是相移因數，即功率因數為電流波形畸變因子與相移因數之乘積。
在電網中由于供電線路和變壓器總要大于用電器的功率消耗，因此任何線路上的電壓畸變總要比電流畸變小得多。凡是電流畸變較大，總諧波（THD）大的負載，那么它的功率因數肯定是很低的。但要注意記住，反過來就不一定了。有經驗的電氣專業人員只要測量到用電器的功率因數接近1時，就可以肯定此電路中的諧波含量很小。功率因數校正（PFC）技術是抑制波形畸變、減小諧波含量和提高線路功率因數行之有效的方法。APFC是有源功率因數校正技術，對輸出300 W以上的各種電源變換器均需要采用APFC技術來提高功率因數。
三、諧波對電能計量裝置的誤差影響
1、電磁感應式電能表
傳統的電磁感應式電能表是按照基波來設計的。當除基波外還有高次諧波分量電壓和電流時，電能表的電壓線圈的阻抗和旋轉圓盤阻抗發生變化，導致工作電壓磁通和電流磁通發生變化，電磁轉盤的驅動力也發生變化，由此產生了電能表的計量誤差。與此同時，由于諧波和基波的相互疊加的形式存在，波形發生畸變，而電壓和電流線圈的鐵心是非線性的，磁通不能隨波形的變化相應成線性變化。根據電路理論可知，只有在相同頻率電壓和電流相互作用時才產生平均功率。電能表在畸變的電壓和電流通過電磁元件之后，磁通不與波形發生對應的變化，導致電磁轉矩不能與平均功率成正比例，即：電磁感應式電能表在諧波存在時由于不能將不同頻率的正弦電壓和電流產生的電磁轉矩疊加，不能計量諧波有功電能，從而產生計量誤差。
2、全電子式電能表
全電子式電能表在進行數值計算時，CPU可以將包含不同頻率的且按照正弦規律變化的電壓和電流的瞬時值分別采樣計算。從理論上分析，這樣的計算方法能有效地記錄負載基波和諧波的總平均功率耗用值和電量。然而，受諧波電流的流動方向的影響（與負載電流的方向相反），當諧波是從負載流向電網時，由于全電子式電能表是將基波有功電能和諧波有功電能進行代數和，這時記錄下來的電能量比負載所消耗的基波電能還要小，這是該電能表的最大缺點。另外全電子式電能表產生誤差的原因是多方面的，如溫度、電壓電流、頻率等外界條件，電壓電流變換組件的分散性，電能量的計算方法等等。這些方面的影響在存在高次諧波時均存在著。
四、諧波環境下準確合理的電能計量方法
要對諧波環境下電能進行準確的合理計量，主要出發點在于區分基波（有用）功率與諧波（無用）功率。采用的方法主要有：
1、采用頻率陡降的電能表（基波電能表），僅能計量基波功率此時，僅對線性負荷有效，無法對非線性負荷產生的諧波進行計量
2、采用分頻技術分別計量基波電能與諧波電能及其方向，并利用電費杠桿進行調節。用戶電費由3部分構成，即基波（實際有用的）電費，產生或發出諧波電能所應承擔的懲罰性電費，能吸收或消耗諧波電能所獲得的獎勵性電費。
3、采取技術和管理2方面的措施，加強對非線性負荷的準入制度，切實抑制諧波含量。當諧波含量在允許的范圍內時，電能計量的準確性能得到保證。傳統定義認為，諧波電壓（諧波電流）與基波電壓（電流）共同構成有效電壓（電流），諧波功率與基波功率共同構成有效功率。因此，要求常規電壓（電流）表及有功功率表的頻率特性以固定不變為理想。其實質是將諧波量與基波量同等看待，即諧波影響常規儀表測量的要害是不能準確反映工頻（基波）電氣量。在諧波環境下，這種觀念在對電能進行計量時是不合理的，計量的準確性愈高則愈不合理。采用分頻技術制成的電能表可有效解決這一問題。
