1、一 对电力电子的理解这学期在马老师十个课时的讲解下，我们对电力电子这门技术有了更实际的了解。第一节课，马老师给我们看了许多自己在各个国家做学术报告演讲时的合影留念，也有自己当年刚去外国留学时个自己导师的合影留念，这些可视化的资料让我们对他以及他的课程产生了较为浓厚的兴趣！因此在最后，我通过自己的理解加上在网上的搜索，终于完成了这份报告，在写报告的过程中，也对这门课程有了更加深入的了解！电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过 50 年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用
2、于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC） 。自 20 世纪 80年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。1.1 电力电子技术的应用自 20 世纪 80 年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用研究和现状。1.2 在发电环节中的应用电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特
3、性为主要目的。1.2.1 大型发电机的静止励磁控制静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。1.2.2 水力、风力发电机的变速恒频励磁水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组） ，机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后
4、保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。1.2.3 发电厂风机水泵的变频调速发电厂的厂用电率平均为 8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。1.3 在输电环节中的应用 电力电子器件应用于高压输电系统被称为 “硅片引起的第二次革命” ，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。1.3.1 直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light
5、）技术 直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1970 年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。1.3.2 柔性交流输电（FACTS）技术FACTS 技术的概念问世于 20 世纪 80 年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。20世纪 90 年代以来，国外在研究开发的基础上开始将 FACTS 技
6、术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。1.4 在配电环节中的应用配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（Custom Power）技术或称 DFACTS 技术，是在 FACTS 各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将 DFACTS 设备理解为 FACTS 设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。由于潜在需求巨大，市场介入相对容易，开发投入和生产成本相对
7、较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期 DFACTS 设备产品将进入快速发展期。1.5 在节能环节的运用1.5.1 变负荷电动机调速运行电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面，通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面，只有将二者结合起来，电动机节电方较完善。目前，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速，我国正在推广应用中。 变频调速的优点是调速范围广，精度高，效率高，能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不
8、大，节电率一般可达 30%左右。其缺点主要为：成本高，产生高次谐波污染电网。1.5.2 减少无功损耗，提高功率因数在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低 ，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。3 结束语文中概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的各类应用，重点在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应
9、用和节能环节的运用。二 电力电子技术发展前景2.1 国际电力电子技术发展状况电力电子技术的渗透力和创新表现十分突出，生命力格外旺盛，处于阳光产业地位，并与其它学科相互融合和发展产生新的机遇。电力电子技术还有其自身一些独具特色的地方，如高电压、大容量及控制功率范围大。因此，技术的创新难度在于必须跨越高电压大功率这一关卡，如材料工业和制造工艺、电力电子器件工作的可靠性等。电力电子技术的创新与电力电子器件制造工艺，已成为世界各国工业自动化控制和机电一体化领域竞争最激烈的阵地，各发达国家均在这一领域注入极大的人力，物力和财力，使之进入高科技行业。就电力电子技术的理论研究而言，目前日本、美国及法国、荷兰
10、、丹麦等西欧国家可以说是齐头并进，这些国家正朝着电力电子技术高频化、大功率方向发展，为真正实现工控设备的小型化、轻量化、智能化奠定了重要的技术基础，也为21世纪电力电子技术的不断拓展创新描绘了广阔前景。2.2 我国电力电子技术发展前景我国开发研制电力电子技术的综合能力与国外发达国家相比，仍有较大的差距。要发展和创新我国电力电子技术，并形成产业化规模，就必须牢牢坚持和掌握产、学、研相结合的方法走共同发展之路。我们要及时跟踪国外先进技术，逐步走上自主创新之路，从交叉学科的相互渗透中创新，从器件开发选择及电路结构变换上创新，从器件制造工艺技术引导上创新， 从新材料科学的应用上创新，由此形成基础积累型
11、的创新之路。并要把技术创新与产品应用及市场推广有机结合，加快科技创新的自我强化的循环，使我国电力电子技术及器件制造工艺技术有长足的发展， 并形成一个全新的朝阳产业，快速转化为巨大的生产力。三 结束语综上所述，电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。目前，电力电子技术作为节能、环保、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。最后，再次感谢这学期马老师对我们的耐心诙谐的讲解，让我们在轻松的课堂氛围中学到了不少知识，希望自己能在今后的电力系统中贡献出自己的一点力量，相信电力电子会在今后的生活中起到更大的作用！
