電力電子技術(shù)全文(5篇)

【文章摘要】信息技術(shù)的快速發(fā)展推動許多學(xué)科進(jìn)一步完善，以電力電子技術(shù)為例，其本身具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性等特征，涉及的波形圖、電路圖也較多，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需掌握較多相關(guān)理論，且在設(shè)計(jì)分析中面臨較多的難題。在此背景下便提出仿真技術(shù)，即Matlab，其可通過相應(yīng)模型的構(gòu)建使所有波形結(jié)果具有可視化特征。對此，本文將對電力電子設(shè)計(jì)中Matlab應(yīng)用的必要性、基于Matlab的系統(tǒng)模塊構(gòu)建以及系統(tǒng)仿真思路進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】Matlab；電力電子技術(shù)；應(yīng)用

0前言

作為近年來能夠合理控制電能形態(tài)的技術(shù)，電力電子技術(shù)在信息技術(shù)推動下得到快速發(fā)展，其以自身相關(guān)器件轉(zhuǎn)換與控制電能，無論數(shù)瓦電器或數(shù)千瓦輸電系統(tǒng)，都可通過電力電子裝置進(jìn)行控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，國外許多發(fā)達(dá)國家依托于電力電子技術(shù)所轉(zhuǎn)換的電能達(dá)到90%，而這一轉(zhuǎn)換過程的實(shí)現(xiàn)主要得益于其在仿真過程中能夠取得精確的結(jié)果。因此，本文對電力電子技術(shù)中Matlab的應(yīng)用研究，對促進(jìn)電力電子技術(shù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1電子電路設(shè)計(jì)中Matlab應(yīng)用的必要性

目前，電子電路設(shè)計(jì)中逐漸強(qiáng)調(diào)以自動化為主，通過原理圖設(shè)計(jì)與仿真相應(yīng)的電路，使電子電路的設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，并分析電路中的最壞條件等。然而這些設(shè)計(jì)自動化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要求將控制領(lǐng)域中的典型代表Matlab引入其中，其具備基本交互式編程能力，且較多圖像或數(shù)據(jù)處理以及原理圖設(shè)計(jì)等都可利用其完成。特別Matlab近年來發(fā)展中，版本處于不斷更新態(tài)勢，且有較多系統(tǒng)模塊與模型如電力電子器件、電路以及電機(jī)等都被囊括其中。加上完善中將Sinulink環(huán)境引入其中，更能容納較多關(guān)于電力電子的相關(guān)模塊，為電路電子設(shè)計(jì)提供具體的指導(dǎo)。同時，電力電子系統(tǒng)在構(gòu)造中，將Matlab引入其中，也可直接通過仿真計(jì)算以測出相關(guān)電路結(jié)果，無需考慮以往因硬件試驗(yàn)條件缺失而難以仿真的難題，保證設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性的同時減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。因此，將Matlab引入電子電路設(shè)計(jì)中極為必要。

2基于Matlab的模型構(gòu)建

1對電力電子技術(shù)應(yīng)用的探討

其具體包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，通過對電力電子技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)將傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)直流勵磁轉(zhuǎn)化為由中頻交流勵磁和電力電子整流相結(jié)合的方法，并且在推廣應(yīng)用過程中取得了良好的效果，其運(yùn)行的可靠性也得到了提高。第二，電力電子技術(shù)的應(yīng)用有效地改變了水輪發(fā)電機(jī)的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用了電力電子技術(shù)后，將水輪發(fā)電機(jī)直流勵磁轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當(dāng)水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發(fā)電頻率補(bǔ)償?shù)筋~定，延長水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電周期，解決水力發(fā)電中發(fā)電機(jī)工作時間受季節(jié)性水流量影響而導(dǎo)致的頻率無法調(diào)節(jié)、浪費(fèi)較多水能的問題。這對大型水力發(fā)電設(shè)施來說，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2電力電子技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

從近幾十年的發(fā)展歷程中我們可以看出，半導(dǎo)體的發(fā)明與應(yīng)用有效地推動了電子技術(shù)的快速發(fā)展，其中晶閘管等電力半導(dǎo)體在這一過程中發(fā)揮了重要的作用。在進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和半導(dǎo)體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展，這又是一個飛躍。步入20世紀(jì)90年代后，電力電子技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與該技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)品也得到進(jìn)一步升級，大都朝著智能化、模塊化方向發(fā)展，逐步形成了電力電子技術(shù)的三步走模式及理論的研發(fā)，產(chǎn)品的研制、產(chǎn)品的應(yīng)用，成為國際科研領(lǐng)域的新星，成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的熱門行業(yè)。但是，就目前我國電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，還不容樂觀，其中電力半導(dǎo)體器件的研發(fā)與應(yīng)用同西方發(fā)達(dá)國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀(jì)國際電力電子技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，我國半導(dǎo)體器件的落后狀態(tài)得不到改善，將直接影響我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此，對于我國電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢來說，仍然任重而道遠(yuǎn)。

3結(jié)語

現(xiàn)階段，我國電力電子技術(shù)的應(yīng)用同西方發(fā)達(dá)國家相比，還存在較大的差距，但是，電力電子技術(shù)在我國各領(lǐng)域的應(yīng)用潛力非常巨大，我們作為與電力電子技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的工作人員，應(yīng)該認(rèn)清當(dāng)前發(fā)展形勢，不斷提高自身的專業(yè)知識、專業(yè)水平、激發(fā)自己的創(chuàng)新能力，相信我國電力電子技術(shù)勢必會得到又好又快的發(fā)展。

作者：李勇 單位：黑龍江太平洋科技有限公司

第一篇：電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

一、電力電子技術(shù)的應(yīng)用

1.1一般工業(yè)

工業(yè)生產(chǎn)中，一般都會使用到各種交流電動機(jī)，這些動力設(shè)備性能比較好，在，可以提供直流斬波電源，或者提供可控整流電源。但是提供的主體是電力電子裝備。眾所周知，交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是整個電氣節(jié)能最關(guān)鍵之技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的大型機(jī)器而言，使用的是電力電子交流節(jié)能技術(shù)，將其作為電力驅(qū)動電源，可以節(jié)能電能達(dá)到30%。近年來，隨著電力電子技術(shù)得以發(fā)展，使得交流電性能得以發(fā)揮出來，隨著社會不斷發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，逐漸占據(jù)市場。

1.2在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)電力系統(tǒng)離開了電力電子技術(shù)之后，電力現(xiàn)代化建設(shè)將很難實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展中，得到了電力電子技術(shù)支撐，現(xiàn)代化建設(shè)目的得以實(shí)現(xiàn)。高壓輸電是基于發(fā)電廠借助變壓器，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓將其升壓之后再輸出的一種全新方式。高壓直流輸電端位置以及受電端位置，一般都是使用晶閘管變流裝置，這可以避免了大容量以及長距離輸送導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)損耗問題出現(xiàn)，為輸電系統(tǒng)使用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，從而為良好輸電提供保障。在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力電子裝置還可以被使用于電能質(zhì)量控制，例如，使用于閃變、瞬間停電以及電壓跌落等等電能質(zhì)量控制中，更好的保障供電質(zhì)量。

1.3交通運(yùn)輸

關(guān)鍵詞：電力電子，靜止勵磁，變頻調(diào)速，直流輸電

1電力電子技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制

靜止勵磁與其他類型的勵磁相比，具有實(shí)際構(gòu)建成本低、結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式簡單、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，并通過與晶閘管整流自并勵的方式相結(jié)合，是當(dāng)前我國最為主要、最為常見的大型發(fā)電機(jī)控制方式。近幾年，我國的電力電子技術(shù)在電力傳輸過程中的發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用廣泛，尤其是靜止勵磁控制，常見于大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中。大型發(fā)電機(jī)在發(fā)電的過程中，一般采用靜止勵磁控制的控制方法促進(jìn)發(fā)電機(jī)平穩(wěn)地發(fā)電，同時還提高了大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。而且在實(shí)際的發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，大型發(fā)電機(jī)憑借先進(jìn)的電力電子技術(shù)，促使晶閘管的并勵和整流過程得到全面的控制，使得勵磁機(jī)不再是發(fā)電系統(tǒng)中的必要部件，電力電子技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了大型發(fā)電機(jī)中對于靜止勵磁的嚴(yán)格控制[1]。

1.2水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁

風(fēng)力發(fā)電機(jī)與水力發(fā)電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行需要電力電子技術(shù)作為基本的技術(shù)支撐，利用變速橫頻勵磁，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子勵磁頻率的高穩(wěn)定性，避免了不合理、不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子調(diào)速造成的發(fā)電效率低下等問題。

1.3發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速

摘要：作為電氣工程學(xué)科的核心專業(yè)課程，電力電子技術(shù)在新工科背景下的課程綜合改革乃大勢所趨。文章圍繞“理念與設(shè)計(jì)”“輔助教學(xué)方法與手段”“教學(xué)效果”等方面介紹電力電子技術(shù)課程的綜合改革與實(shí)踐，提出“引入工程實(shí)際案例及啟發(fā)性教學(xué)模式”“制作高質(zhì)量的教學(xué)課件”“實(shí)踐互動式教學(xué)”“融入課堂思政元素”“引入仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)”“實(shí)踐考試改革”等具體舉措，并付諸于實(shí)際的教學(xué)工作，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；實(shí)踐互動教學(xué)；仿真實(shí)驗(yàn)；教學(xué)效果

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，系統(tǒng)部署了新工科建設(shè)工作，并提出了具體的指導(dǎo)意見，明確了我國工科教育需要持續(xù)培養(yǎng)新工科人才以支撐國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展模式[1]。為了實(shí)現(xiàn)新工科建設(shè)的教育目標(biāo)，必須將傳統(tǒng)“以教師為中心”的滿堂灌教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”的引導(dǎo)式教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動實(shí)踐，通過在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中產(chǎn)生疑惑和發(fā)現(xiàn)問題來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。課堂教學(xué)則是課程改革的主陣地，必須面向國家需求、增加課堂信息量、提高教學(xué)內(nèi)容難度、強(qiáng)化教學(xué)過程管理，以培養(yǎng)出具有獨(dú)立思考、敢于批評、敢于質(zhì)疑，有創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維的社會需要的時代新人為最終目標(biāo)。電力電子技術(shù)作為電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論的交叉學(xué)科，綜合性強(qiáng)且與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，大到高壓直流輸電工程、新能源發(fā)電、高鐵列車運(yùn)行與控制、航空航天，小到開關(guān)電源、家用電器等都離不開電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)課程作為電氣工程及其自動化等本科專業(yè)的重要專業(yè)核心課程，也是教與學(xué)中有較大難度的課程。本文針對新工科背景下電力電子技術(shù)課程綜合改革進(jìn)行了探索與嘗試。

一、理念與設(shè)計(jì)的改革

在電力電子技術(shù)課程教學(xué)活動中，以“學(xué)”為中心指導(dǎo)思想，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與能力為教學(xué)目標(biāo)，以實(shí)際工程案例或者應(yīng)用案例為每章教學(xué)內(nèi)容的引入。課堂教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)“學(xué)什么”“如何學(xué)”“如何思維”的程序性和策略性知識的傳播；課堂教學(xué)設(shè)計(jì)采用案例分析法、問題啟發(fā)式，互動教學(xué)法、類比教學(xué)法等多種教學(xué)方法，系統(tǒng)地將電力變換電路與前后知識聯(lián)系，其他學(xué)科知識有效銜接，并結(jié)合動畫與動態(tài)電路進(jìn)行波形分析，提高學(xué)生興趣，激發(fā)思考；同時在教學(xué)過程中引入課堂思政，把工程實(shí)際問題和課堂思政相結(jié)合，對學(xué)生進(jìn)行潛移默化的思政教育。課程設(shè)計(jì)整體思路如圖1所示。

（一）引入工程實(shí)際案例及啟發(fā)性教學(xué)模式

工科教學(xué)面臨的一個突出問題是學(xué)生在學(xué)習(xí)課程之初不知道“為什么學(xué)？”“學(xué)什么？”“怎么學(xué)？”，在教學(xué)過程中積極引入工程實(shí)際案例、將枯燥的理論教學(xué)和工程實(shí)際案例相結(jié)合無疑是激發(fā)學(xué)生興趣的有效手段，同時在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生積極思考，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和素養(yǎng)，例如，在討論相控整流電路時，首先通過介紹高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展歷程，使學(xué)生了解相控整流電路在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況和發(fā)展前景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情；隨后在對電路進(jìn)行分析的過程中，通過知識講授、問題導(dǎo)出，創(chuàng)新意識引導(dǎo)等環(huán)節(jié)[2]讓學(xué)生掌握電路的分析方法；最后再結(jié)合高壓直流輸電系統(tǒng)[3]仿真進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，加深學(xué)生的理解。相控整流電路分析的啟發(fā)性教學(xué)思維導(dǎo)圖如圖2所示。