電力電子技術
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電力電子技術的內容
電力電子,也稱為功率電子學。它主要研究各種電力電子器件,以及由這些電力電子器件組成的各種電路或器件,以完成電能的轉換和控制。
它是高壓(高壓,大電流)或電氣工程領域的電子分支,是低壓(低壓,低電流)或電子領域的電氣工程分支,或強大的組合和弱電。新科學。電力電子是一門跨越“電子”,“電力”和“控制”三個領域的新工程學科。
有兩種主要類別的直流(DC)和交流(AC)。前者具有電壓幅度和極性的差異,后者除了電壓幅度和極性之外還具有頻率和相位的差異。
在實際應用中,通常需要在兩種類型的電能或相同電能的一個或多個參數(例如電壓,電流,頻率,功率因數等)之間進行轉換。
有四種類型的轉換器:
AC-DC轉換:將AC電源轉換為DC電源。
DC-AC轉換:將直流電轉換為交流電。這與整改相反,也稱為反演。當輸出連接到電網時,它被稱為有源逆變器;當輸出連接到負載時,它被稱為無源逆變器。
AC-AC變換轉換AC能量的參數(幅度或頻率)。其中:改變交流電壓的有效值稱為交流電壓調節;將工頻交流電直接轉換為其他頻率的交流電,稱為交 交變頻。
DC-DC轉換將恒定DC轉換為斬波脈沖輸出以改變其平均值。
電力電子技術的發展
在電力電子設備可用之前,通過旋轉單元實現電能轉換。與這些旋轉式交流單元相比,由電力電子元件組成的靜態功率變換器具有體積小,重量輕,無機械噪音和磨損,效率高,易于控制,響應快,使用方便等優點。
1957年,第一個晶閘管 - 也稱為SCR(SCR)問世,因此,自20世紀60年代開始進入晶閘管時代。
70年后,已經有全控電力電子器件開關,或者可以控制開關(也稱為自關斷型器件),如:門關斷晶閘管(GTO),雙極功率晶體管(BJT/GTR),功率場效應晶體管(P-MOSFET),絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等
經驗豐富的分立元件控制電路到集成電路的發展階段?,F在有專用于各種控制功能的專用集成電路,這極大地簡化了轉換器的控制電路。
微處理器和微型計算機的引入,尤其是數字的倍增,計算速度的提高,功能的不斷改進,控制技術的根本變化,使控制不僅取決于硬件電路,還可以通過軟件編程。它方便靈活。通過自診斷和智能功能,實現了各種新穎,復雜的控制策略和解決方案。將新的控制理論和方法應用于轉換器。
綜上所述,可以看出微電子技術,電力電子技術和控制理論是現代電力電子技術發展的動力。
電力電子技術的重要作用
?。?)優化電能的使用。電力電子技術對電能的處理使電能的使用合理,高效,經濟,實現了電能利用的優化。例如,在節電方面,對于風機和水泵,電力牽引,軋機冶煉,輕工業造紙,工業窯爐,感應加熱,電焊,化工,電解等14個方面的調查,總潛在節電量相當于1990年全國發電量為16%,因此電力電子技術的推廣和應用是節能的戰略措施。一般節能效果可達10%-40%。許多設備已被納入中國的節能推廣和應用項目。
?。?)轉變傳統產業,發展機電一體化等新興產業。根據發達國家的預測,95%的電能將通過電力電子技術處理,95%的工業和民用機電設備,其中95%與電力電子行業有關。特別是,電力電子技術薄弱??刂茝婋姷慕橘|是機電設備和計算機之間的重要接口。它為傳統工業和新興產業的微電子技術創造了條件,成為計算機作用的保證和基礎。
?。?)高頻電源和高頻電源技術的發展將使機電設備突破工頻傳統,向高頻發展。實現最佳工作效率將使機電設備的尺寸減小數倍,數十倍,實現高速響應,并能適應任何參考信號,實現無噪音,新功能和用途。
?。?)電力電子智能化的進步,在一定程度上,信息處理與電力處理的融合,微電子技術與電力電子技術的融合,其發展可能導致電子技術的重大改革。有人甚至建議,電子技術的下一次革命將發生在針對工業設備和電網的電子技術應用領域,電力電子技術將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。
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