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导语:在电力电子技术节能的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
首先,在培养目标上,应当促进电子技术人才良好公民道德修养培养。电子技术人才要具备良好的职业道德,并且应掌握当前电子技术的基础理论、基本技能及生产工艺等知识。同时还要具备一定的计算机和英语应用水平。此外,应用电子技术人才,还应当具备较强的实践能力与创新精神,可以进行电子产品设计开发、安装维护及生产与管理等多能力综合素质人才。
其次,电子技术学生应当进行系统的电子技术理论学习与技能培训,要具备本专业必需的知识与能力结构。为实现上述培养目标,应用电子技术人才培养时应当包含的专业课程包括:工程制图、高频电子线路及电工学、单片机原理及接口技术的应用、自动检测和传感技术、Protel、电子产品的工艺基础和管理、音像设备工程、电视原理和接收与智能仪表技术。在知识结构上,除上述专业课程以外,应当具备一定社会科学的知识与人文知识,如电子工艺与电子产品的检验方面基础知识,电子设备的维修和电子产品的营销管理等方面相关能力知识。而在能力结构上,应当具备电子产品的生产一线相关工艺实施与技术管理等能力。如对于基本电子电路图识图与绘图等能力;电子产品的辅助设计能力;熟练运用电子仪表仪器等能力;电子产品生产设备应用和维护能力;电子产品检验维修等能力;音像工程的设计施工及调试维护能力;电子设备使用与维护等能力。
最后,在素质结构上,电子技术人才应当具备比较高的思想道德素养及唯物主义相关理论知识基础。要有较高的心理素质,勇于克服面临的困难和挑战;要有较好身体素质,以适应艰苦的工作环境需要;还要具备较高的业务素质水平,从而不断创新自身工作能力。
2多能力结构应用电子技术人才培养的具体措施分析
首先,应当改革当前的教学模式和创新当前教学手段。电子技术专业教师在教学的过程中,要充分发挥出学生主体作用,并结合当前电子技术发展的特色开展教学。要避免只是进行课本内容的灌输,应当加入电子发展特色,扩充学生知识面。其次,要加强应用电子技术学生的实践动手能力培养。电子技术的教学,理论教学要和实践教学同时进行。教师在教学时,应当利用课堂的一半时间教授软件工程理论知识,在此基础之上,再安排学生进行上机操作。同时,操作时教师要注意及时纠正学生的操作失误,通过这种方式,将理论和实践有机结合起来,以加强学生实践动手能力。此外,教师还应当定期组织相关实践课,如教师将一些企业开发项目应用于实践课中去,促使学生依据所学理论知识,自主动手进行设计,针对设计中所出现的一些问题,帮助学生自主分析与解决。
最后,教师再对学生所设计的项目进行审定,并提出合理的建议。接着,完善应用电子技术的教材改革。当前电子技术教材都是由国家进行统一制定,而随着当前社会不断发展,一些教材内容已经无法能适应新时展背景,所以,教材改革也是势在必行的。对此,相关部门,应当依据电子行业发展的新形势,把新兴电子技术要素纳入到教材编写中,以丰富电子技术的教材内容。最后,是完善师资建设,多能力结构应用电子技术人才培养的关键,就是要完善师资队伍建设。而只有教学水平高、结构合理与经验丰富师资队伍,才可以规划好应用电子技术人才的培养工作。因此,需要定期对电子技术专业的教师开展能力培活动与职称考核工作,以构建一支教学能力、科研能力及经验丰富都比较强的师资队伍。
3结语
在1957年,美国生产出了世界上第一个晶闸管,电子技术才开始逐渐的发展,电子技术也进入了晶闸管整流阶段。对于工业用电来说,其功率相对较大,一般采用工频交流发电机进行提供。在电能的实际使用过程中,大约1/5的电能都是由直流的形式所消耗的。在以后的10~20年间,较大功率的硅整流管以及晶闸管有了显著的发展,其推广领域也逐渐的扩大,此时电力电子技术有了长足的发展与进步。上世纪70年代初期,自管段期间的出现与发展,标志着电力电子技术逆变阶段的开始。在此阶段内,世界范围内的能源短缺与危机开始出现,而交流电机变频调速的功能,会使电能的利用率明显提升,因此,交流变频技术被逐渐重视而快速的发展与进步。逆变与整流技术不断发展,但是其工作频率相对还较低。从上世纪80年代开始,电力电子技术中的集成电路逐渐的转向了大规模与超大规模的发展方向,很多的大电流、高频率、高压以及高功率的半导体元件开始出现与使用,此时电力电子技术已经发展到了关键阶段,功能多样的电子元件开始在电路技术中使用,并逐渐走向电路的复合化以及模块化,使得整体的性能不断的改进与完善,使得设备具有更加优越的节能效果。
2电力电子技术的实际应用
现阶段,很多的行业与领域都涉及到了电力电子技术的应用。全球范围内的经济模式都逐渐走向信息化发展方向,这就需要对传统的产业模式进行改革,转变为依靠高新技术的经济发展模式,而电力电子技术在经济模式转变过程中是重要的技术保障。电力电子技术在不断的应用的过程中,也在不断的得到完善与发展,很多高性能、多功能的元件被不断的开发并使用到电力变流设备运行中来。高性能元件的发展与使用,很大程度上推动了电力电子技术的进步,同时也推进了半导体器件、集成电路、自动化技术以及信息技术等领域的发展。所以,电力电子技术在实际应用中展示出了越来越多的优势,并逐渐的被广泛推广。
1)电力电子技术在交通设施中的应用。电力电子技术随着自身不断的改革与进步,其应用范围也越来越广,而电力电子技术在交通运输中的应用尤为广泛。例如铁道运输中的电气机车,其分为直流机车与交流机车两种,这两种机车就是分别对整流以及变频装置的实际使用。此外,最新开发的磁悬浮列车,电力电子技术在其中起着重要的作用,很多的设备以及元件都需要借助电力电子技术才可以进行正常运转。例如,在磁悬浮列车的牵引机传动过程中以及辅助电源运行过程中,都需要利用到电力电子技术。目前所研发的绿色节能汽车,就是依靠电力作为汽车运行的动力。而电力在通过电机转化为动力的过程中,也需要电子装置将电力转换处理,才可以达到有效控制驱动的效果。船舶以及飞机等交通工具其电源在使用过程中差异也非常大,也需要采用电力电子技术进行控制与改进。
2)电力电子技术在家电中的应用。越来越多的家用电器开始应用电力电子技术,以更加方便的为人们的生活服务,提高人们生活的质量。例如,日常中经常用到的洗衣机,通过应用电力电子技术就能够实现洗衣过程的自动化控制,减少了人力工作,我们仅仅把衣服放置到洗衣机中,通过给定制定的操作,就可以借助电力电子技术的功能实现我们想要的目的。才出现时间不长的洗碗机,其工作原理与洗衣机相似,都是通过电力电子技术来完成的。空调也逐渐的向变频节能的功能转变,利用电力电子技术的变频功能,可以为我们降低近1/3的电能消耗,不仅节省了日常开销,也在很大程度上节约了资源与能源的消耗。电频荧光照明灯泡同样要比白炽灯泡拥有更好的节能性能,其中也是电力电子技术所应用的效果。
3)电力电子技术在工业节能中的应用。随着我国的社会经济不断发展,工业对于能源以及资源的消耗也在逐渐的增加,特别是对于电力能源的消耗数量尤为高。由于电力能源具有性能稳定、利用率相对较高的特点,工业生产中大多都采用电力作为能源的主要来源,使得电力的消耗随着经济的不断发展而大幅增加。就目前工业发展的大体状况上来说,其用电过程中依然出现较多不科学现象,特别是工业用电效率普遍偏低,使得电力能源大量的浪费。随着我国可持续发展战略的不断深化与改革,电力能源的节约使用已成为一个重大的社会问题,而电力电子技术可以在很大程度上降低对于电力能源的消耗。很多的企业开始逐渐使用电力电子节能设备,使得设备的运行更加优化,极大提升了电力能源的使用效率。
4)电力电子技术在发电站的应用。世界能源的短缺促使了人们加快开发新能源的步伐,我国也逐渐的重视风力发电以及水力发电的工程建设,在这些电力设施建设与运行的过程中,发电机电流频率的转换是非常关键与重要的技术。对于水力发电来说,发电的功率大小跟水压头的大小以及水流量的大小有直接关系,也在很大程度上影响着发电机组的转速改变,为了获得发电机组的最佳运转功率,就要借助电力电子技术来改变电流的频率,以达到改变发电机组转速的目的。
3结语
目前我国正处于一个技术急缺的时候,在电力电子技术应用方面体现为:二并网变换器主要来源于进口产品,我国对外来产品的普通运行经验不够,我国的国产产品仍然在费力的摸索中逐步前进。我国产品的主要问题表现为:装备的可靠性差,产品的有关性能和功能还达不到要求,产品没有统一的标准。虽然这样,我国的电力电子技术的应用系统仍然的到了一定程度的发展。其表现如下:首先,我国的电力电子技术应用系统开始向大容量发展。我国发电系统的单机容量已经用兆瓦来作单位,并且它在向更大的容量方向发展。其次,电力电子技术应用系统的高能性。这种特性主要通过电力电子技术在应用时所展现的高可靠性和高效率,还有电力电子技术为了适应电网所需求的低电压穿越以及对电网进行的孤岛保护等。
2、智能电网发展历程
智能电网也是近几年来随着我国电力电子技术的发展在电子行业兴起的概念。在人们的潜意识里,基本上认为电力电子技术、传感技术、新能源发电技术、通讯技术等是驱动“智能电网”的主要因素。事实上,电力电子技术是一门包括灵活输电、新型储能、传感、先进的信息、控制等技术,它承载着大规模的可再生能源并网发电,以实现电网的安全、稳定、高效运行。近些年来,世界各国对于智能电网的研究愈加重视,2008年,美国提出了智能电网计划,企图用智能电网对各种新能源进行入网管理,并在此基础上全面地对能源进行分布式的管理,最终是美国创造出世界上高能源使用效率的记录。同年10月,我国也针对智能电网正式地启动了一个具有可行性的研究项目。并依据这一项目规划出了一个“三步走”的战略。所谓“三步走”战略,即在2010年将我国的电网高级调度中心建成,在2020年将我国具有初步智能特征的数字化电网全面建成,在2030年使得我国具有自愈能力的智能电网得以真正建成。可以说,电力电子应用系统近些年来被广泛运用与智能电网中。
3、电气节能发展历程
变频调速作为电气节能的主要内容。它是解决我国节能规划工程中电机系统节能的关键。我国政府对自2006启动的节能规划工程投入颇多,因此,节能这一举措势在必行。变频调速系统在运行过程中的主要依靠作为电机的电力电子变频器驱动电源。随着我国电子技术应用系统的不断发展,我国的变频调速技术也变得日趋成熟,在市场上有极大的发展空间,且其保质期延长了许多。目前,我国高压电机系统中采用变频调速技术的大约有20%,而低气压电机系统中采用此技术的大约占30%。可见,我国使用电力电子变频器来驱动源的变频调速系统在未来有着极大的发展空间。除此之外,变频调速系统将会在未来继续随着电子技术应用系统的发展成为一个集成型、专用型的系统产品。它的特点即是将变频器、电机以及其控制集于一体。
4、电力牵引发展历程
电力牵引对于我国的交通系统来说,有着越来越重要的作用。现在,由于国家及政府的大力支持,它正在迅速发展成为我国乃至世界交通的发展重点。近几年来,由于电力电子技术的发展,我国利用电力牵引技术制造出许多种类的电动汽车。而在电力牵引中,最关键的即是电力传动与电力电子。可见,近些年来,电力电子技术应用系统的发展愈加成熟。
5、结语
电力电子技术的历史比较短,但其发挥的作用惊人,本文认为电力电子技术发展包括技术发展、器件发展、第三代电力电子器件产生三个阶段,详细来说主要为:
1.1电力电子技术的产生
电力电子技术最早产生于20世纪50年代,以晶闸管问世为标准。电力电子技术是现代电力系统的传动技术,其利用晶闸管发展为可控硅整流装置,也意味着电力系统传动技术发展到新的阶段。以可控硅整流装置为标志,电能转换进入电力电子器件构成的变流器时代。因此可以总结出,可控硅整流装置是电力电子技术产生的重要标志。
1.2电力电子器件的发展
电力系统在电力电子技术产生后获得了迅速发展,第一代的电力电子器件以电力二极管和晶闸管为代表。晶闸管和电力二极管具有体积小、耗能低的特征,取代了传统的汞弧整流器,大大推动了电力电子技术的发展。电力二极管在改善电路性能方面有着明显的作用,能够有效电路损耗和提高电源使用率。电力二极管经过几十年的发展,种类各异,功能齐全,第二代电子电力器件同时还具有自动关断的能力。与第一代电子电力器件相比,第二代电子电力器件在开关速度方面有着明显的提升,能够用于开关频率较高的电路中。
1.3第三代电力电子器件的产生
20世纪90年代是电力电子技术快速发展的时期,其结构和体积都得到了进一步改良,具有体积小、结构紧凑的特点,同时还出现了多种电力器件结合的电子模块形式,为电力器件的广泛使用奠定了基础。第三代电力电子器件在集成模块基础上,将多种电力器件相结合,组合为集成电路。以功率集成电路出现为标志,电力电子技术向高频化、标准模块化、智能化方向发展。通过以上分析可以总结出,电力电子技术大约经历了三个发展阶段,目前电力电子技术正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。随着可持续发展战略的提出,电力电子技术必然会在实现高频技术的基础上,向节能、环保方面改进,促进电力系统在更为科学合理的道路上发展。
2电力电子技术在电力系统中应用分析
通过以上分析可以看出,电力电子技术是电工技术中的新技术,是电技术与弱电技术的结合,推动着国民经济的发展,影响着输电系统的变革。本文主要从发电、输电、配电、节能等方面分析电力电子技术的应用。
2.1电力电子技术在发电系统中的应用
电力电子技术在发电环节中能够改善发电机等设备的运行,进而调节运行系统功率,比如大型发电机中的静止励磁控制就运用了晶闸管,从而简化静止励磁的结构,提高其可靠性,并且价格更为低廉。在水力、风力发电机方面,电力电子技术能够依靠变频电源调整励磁电流频率,进而调整水力、风力发电功率,确保其控制在稳定的范围内,降低风速不同所引起的频差。风机水泵耗电量比较大,效率也比较低,电力电子技术运用于风机水泵中能够较好解决运行效率问题,但是目前生产高压大容量变频器的企业有限。太阳能发电控制系统运用电力电子技术表现在使用最大功率跟踪功能的逆变器,能够有效跟踪功率变换,及时调整频率,降低能耗,保持节能的作用。
2.2电力电子技术在输电系统中的应用
电力电子技术运用于输电系统中表现为柔流输电技术,能够将电力电子技术与现代控制技术相融合,对参数、相位角、功率等进行持续调节的控制技术,能够大幅度降低输电过程中产生的能量,能够大幅度提升输电的稳定性。高压直流输电技术是目前电能输送最引人关注的部分,这一技术能够解决诸多问题,特别是长距离输送电能降低能量耗损,稳定性强,没有电抗压降,整体压降小,所以整体来看,这一线路投资少,具有很强的稳定性。根据物理原理,直流输电线路两端接入大功率晶闸管、有源逆变器等,组成复合结构变换器,并由多个晶闸管串联组成,从而实现电力电子技术在输电系统中的应用。
2.3电力电子技术在配电过程中的应用
电力电子技术运用于配电过程主要表现为满足配电频率、电压、谐波上相应的条件,从而保证配电系统能够送出高质量的电力。另外,由于配电过程中需要阻止电能的不稳定被动和影响现象,这样就要求电力电子技术给予支持。电力电子技术是配电环节的质量控制部分,以用户电力技术和FACTS技术为实现形式,前者能够解决配电系统即将发生的问题,比如配电系统过程中的稳定性和安全性,保障配电输电过程中的电能质量等。后者在配电线路中通过增设电力电子装置,从而加强电流、电压和功率的可控性,满足电力传输的要求。FACTS技术也是配电系统对电能的输送能力和有效控制力,是电力电子技术在配电系统中的新型研发技术,并且随着电子技术的不断发展,FACTS技术正处于和用户电力技术同步并合用的趋势,比如定制电力(DFACTS)技术就是其中非常有代表性的技术。
2.4电力电子技术在电力系统节能方面的应用
电力电子技术在电力系统节能方面的运用主要表现在变负荷电动机调速运行和提高电能使用率两个方面。首先从变负荷电动机调速运行角度来分析,由于电厂生产和配送电过程中会产生大量电能浪费,比如上文提到的发电能源处于变化过程中,发电机组配合度比较低,无功功率的浪费现象层出不穷,这样就需要及时调整和控制变负荷电动机的运转速度,实现电能较高效率的生产和配用。目前西方发达国家已经熟练掌握该项技术,但是我国还处于探索阶段,因此需要加强科研投入,在意识和行动上对变负荷电动机的应用及时足够的重视。另外一方面,变负荷电动机也存在一定的缺陷,比如其成本比较高,运行过程中对电网产生的影响比较大,只适合在大型电厂中使用,导致其很难普及,因此需要从提高电能使用率角度给予补充,达到电力节能的目标。其次从提高电能使用率角度来分析,我国电力系统现用的电力设备在配送电过程中会产生大量的电能,其成本比较高,对电能质量影响也比较大,因此需要利用电力电子技术来增设可控设备,对配送电过程中的电能进行实时调控,确保电能高质量和高稳定性。
作者:骆小明 单位:广州广电计量检测股份有限公司
参考文献:
[1]万鑫.电力电子技术在电力系统中的应用及发展[J].电子世界,2012(03):69~71.
随着社会经济的快速发展,各种能源消耗速度极大,能源短缺已成为社会生产发展过程中亟待解决的问题。近年来,新能源的开发和利用,为解决能源短缺问题提供了一条新的道路,而电力电子技术在新能源的开发利用中扮演着重要的角色。本文通过对电力电子技术的概述、电力电子技术在新能源领域的应用、在电力电子技术运用过程中应注意的问题等方面的着重介绍,让人们充分认识和了解电子电力技术并加强对其合理有效充分的利用。
一、电力电子技术概述
电力电子技术,又称功率电子技术,学术上称电力电子学,是指应用于电力领域的电子技术,使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面,涉及电力电子器件(上游)、电力电子设备和系统(中游)、电力电子技术在各个行业的应用(下游)三个领域。
电力电子技术将各种能源高效率地变换成为高质量的电能,是采用电子信息技术改造传统产业的有效技术途径。电力电子技术具有高效、节能、省材的特点,对于我国乃至世界范围内的经济发展具有极为重要的作用,是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。
二、电力电子技术在新能源领域的应用研究
电力电子技术是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段,在执行当前国家“发展新能源”和“节能减排”基本国策的过程中起着重要的作用。下面以一些能源的开发利用为例,对电力电子技术在新能源领域的应用进行研究
1、水力发电
没有水就没有生命。这句话充分说明了水的重要性:水是生命的源泉,地球上没有水,也就不会有生命的存在。有聪明才智的人抓住水在流动过程中产生的动能可以充当天然的推动力这一有利条件,再加上一些物理知识和电路原理,以著名的三峡水电站为标志的一大批水电站挺立起来了。这一创新,不仅仅降低了对媒体等不可再生能源的消耗,更创造性的为人类寻找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利发电的基础上,一系列电力电子技术在新能源的开发利用中得到了创新。
2、风力发电
风是大自然产生的一种自然现象,具有清洁、可再生、储量大的特点,而风能则顺理成章的成为了一种能够被高效利用的低碳能源。风力发电技术的出现,可以有效的减少二氧化碳的排放量、减缓全球气候变暖,为我们保护环境、节约能源、减少资金成本带来了突破性进展。这项技术不但将取之不尽、用之不竭的风能转换成源源不断的电能,而且有利于缓解能源危机和供电压力,随着风电技术的不断发展和完善,风力发电组等产品的数量和质量逐渐增多增强,在价格和效用上自然也会更具优势。在当前形式下,除水电技术外,风力发电技术比其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小,因此还有改善生态环境的重要作用。
3、太阳能发电
在大自然赐予地球的能源中,太阳能也是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源之一,阳光是人类赖以生存的因素之一,世间万物离开了太阳就难以继续维持生命。据统计,我国2/3以上国土面积的年 日照时间在2200h以上,年辐射总量在502万kJ/m2以上,为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。目前太阳能在利用中,主要采用了三种技术:太阳能光电技术、太阳能光热技术和太阳能光伏发电技术。这些技术的产生和发展,对于新能源的开发利用起到了巨大的作用。太阳能电池是电力电子技术在新能源领域的应用中的典型案例。太阳能热水器、蔬菜大棚的照明、药材和果脯的干燥、太阳能路灯等,都是利用了太阳能发电发热的原理。可以说,太阳能发电技术,在未来生活中具有更广泛、更有前途的发展前景。
4、潮汐能发电
在波涛汹涌的大海上,潮汐狂妄的拍打着海面,巨大的潮汐能为新能源的开发和利用带来了契机,通过电力电子变换装置,发电机将巨大的潮汐能转换成电能,也就是能使这些波动能(潮汐能)的电能以恒压恒频方式输出,再通过其他的电力装置,为电力系统提供电力,其提供的电能既能源源不断输出,又对克服能源危机(煤、石油、天然气等化石类能源匮乏)提供了重要的解决措施,可以说,自然界的可再生资源也是无穷无尽的,只要我们拥有一双善于发现的眼睛,并采用先进的各项技术加以不断创新和完善,就可以在循环利用的基础上不断创造出各种新的 清洁、高效、可再生、无限利用的能源。
三、结束语
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.电力电子技术的应用
2.1一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来,由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机,小到几百W的数控机床的伺服电机,以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置,这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2.2交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。
2.3电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
2.4家用电器
【关键词】电力电子电路;电力电子;电子元件
电力电子技术诞生近半个世纪以来,使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻的变化,同时也给人们的生活带来了巨大的影响。目前,电力电子技术仍以迅猛的速度发展着,新的电力电子器件层出不穷,新的技术不断涌现,其应用范围也不断扩展。不论在全世界还是在我国,电力电子慢慢的被人所熟知,下面我们就电力电子电路和其应用、结构等进行简单阐述。
1.电力电子电路
1.1 电子电路的概念
电子电路时利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。因为电路中无旋转元、部件,故又称静止式变流电路,以区别于传统的旋转式变流电路(由电动机和发电机组成的变流电路)。电力电子电路始见于20世纪30年代,包括由气体闸流管和汞弧整流管组成的低频变流电路和由高频电子管组成的变流电路。它们构成了第一代电力电子电路。60年代由晶闸管组成了第二代电路,泛称半导体电力电子电路(又称半导体变流电路)。80年代,由于可关断晶闸管(GTO)和双极型功率晶体管(GTR)等新型器件的实用化,又逐渐在不同领域中取代了普通晶闸管并形成第三代电路。由于它们具有控制极关断和工作频带较宽的优点,使电力电子电路具有更佳的技术和经济性能,获得了更为广泛的应用。
1.2 电力电子电路的特征
电力电子器件一般都工作在开关状态导通时(通态)阻抗很小,接近于短路,电压降接近于零,而电流由外电路决定阻断时(断态)阻抗很大,接近于断路,电流几乎为零,而管子两端电压由外电路决定电力电子器件的动态特性(也就是开关特性)和参数,也是电力电子器件特性很重要的方面,有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时,为简单起见往往用理想开关来代替
1.3 典型电力电子电路的系统结构
电力电子电路的系统包括以下三种:
(1)电力电子器件:如功率二极管、晶闸管、功率MOSFET、IGBT、MCT等,分为不控型、半控型、全控型三种类型。
(2)电力电子电路:包括整流(AC/DC变换)、逆变(DC/AC变换)、直流变换(DC/DC变换)、交流变换(AC/AC变换)四大基本类型的变换电路。
(3)电力电子电路的辅助电路:包括控制电路、驱动电路、缓冲电路、保护电路等几大类电路。
1.4 电力电子电路的分类
按实现电能变换时电路功能分类,可分为4种。
①整流电路(AC/DC变换电路):具有整流功能的电路。凡将交流电能转换为直流电能的过程泛称为整流。
②逆变电路(DC/AC变换电路):具有逆变功能的电路。凡将直流电能转换为交流电能的过程称为逆变。
③交流变换电路(AC/AC变换电路):能将交流电能的大小和频率加以改变的电路。前者称交流调压电路;后者称变频电路。
④直流变换电路(DC/DC变换电路):能将直流电能的大小和方向加以改变的电路。由于采用斩波控制方式,故又称直流斩波电路。
2.电力电子技术的应用
自20世纪80年代,柔流输电(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。
2.1 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”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。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。
2.2 在节能环节的运用
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。
2.3 优化电能的使用
通过电力电子技术对电能的处理,使电能的使用达到合理、高效和节约,实现了电能使用最佳化。例如,在节电方面,针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查,潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%,所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施,一般节能效果可达10%-40%。
3.电力电子技术目前在我国存在的主要问题
虽然我国电力电子的开发研究已有50年历史,过去已经取得了长足的进步,但是与超大规模集成电路的发展一样,该领域科技发展速度太快,加之我国财力和原有基础薄弱等因素的限制,特别是当前面临国外高科技冲击等原因,我国电力电子有种被“边缘化”的趋势:即各行各业都迫切需要它,但是,各应用领域均没将其作为研究重点,国内解决不了的就依靠进口!
当前存在的主要问题是:目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要基于晶闸管;虽然也能制造一些高技术的电力电子产品和装置,但是它们均是采用国外生产的电力电子器件和组件多以组装集成的方式制造的;特别是先进的全控型电力电子器件则全部依赖进口,而许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术、软、硬件和关键设备,国外均是对我国进行控制和封锁的。特别是关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术与国外先进水平的差距更大,迅速改变这一现状是我们面临的挑战和义不容辞的任务。
参考文献
[1]陈章潮,唐德光.城市电网规划与改造[M].北京:中国电力出版社,1985.
关键词:电子技术;电力系统;未来展望
前言:电力电子起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键点技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开了电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。
电力系统中电力电子新技术有很多类,静止励磁控制、风力、太阳能发电、柔流输电、智能电网、超高压交、直流输电等。我国比较出色的是超高压交、直流输电技术。以下就电力电子新技术在发电、输电、配电及未来其他方面的应用做简要分析。
一、发电系统方面
1、静止励磁控制的应用
随着发电机容量的不断增大,对励磁系统的要求越来越高。传统的直流励磁机励磁因大电流下的火花问题无法使用,三机励磁系统则因系统复杂、机组轴系稳定性等问题而受到越来越多的限制;自并激静止励磁系统以其接线简单、可靠性高、工程造价低、调节响应速度快、灭磁效果好的特点而得到越来越广泛的应用。特别是随着电子技术的不断发展和大容量可控硅制造水平的逐步成熟,大型汽轮发电机采用自并激励磁方式已成为一种趋势。国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。自上世纪90年代后期以来,新建国产300MW机组已几乎全部采用自并激静止励磁系统。
2、风力发电技术的应用
风电技术进步很快,风电机组高科技含量大,机组可靠性提高,单机容量2500KW以下的技术已经成熟,风电的突出优点是环境效益好,不影响农田和牧场的正常生产,但由于风速是随时变化的,风电的不稳定性会给电网带来一定影响,目前许多电网内都建设有调峰用的抽水蓄能电站,结合变频电源技术可使机组变速运行,调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子输出频率恒定,从而克服了风电的这个缺点。
3、太阳能发电控制体系
太阳能是一种干净的可再生的新能源,太阳能发电就是将太阳能转换为电能,要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。大功率太阳能发电,无论是独立系统还是并网系统,通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电,所以要具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心
二、输电系统方面
1、高压直流输电(HVDC)
直流输电在技术方面有许多优点:(1)不存在系统稳定问题,可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时,线路造价低;(6)调节速度快,运行可靠;(7)适宜于海下输电。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。可关断器件组成的换流器,由于采用了可关断的电力电子器件,可避免换相失败,对受端系统的容量没有要求,故可用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛) 供电,今后还可用于城市配电系统,并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。
高压直流输电原理图如下:
随着大功率电子器件(如:可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高,新的大功率电力电子器件的出现和投入应用,高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善,设备结构得以简化,从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。
2、静止无功补偿(SVC)
静止无功补偿器(SVC)于20上世纪70年代兴起,现在已经发展的很成熟的FACTS装置,其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿(电压和无功补偿)。为了稳定电压,提高功率因数以降低能耗,必须对具有时变冲击性的无功负荷进行动态无功补偿。采用无触头晶闸管开关的静止无功补偿装置,能自动跟踪电网无功的变化波动进行动态补偿,实现无功功率的连续调节,具有响应速度快,工作可靠的特点。在大功率电网中,SVC被用于电压控制或用于获得其它效益,如提高系统的阻尼和稳定性等。
3、可控串联补偿(TCSC)
可控串补的正式名称是晶闸管控串联补偿,可以在很多方面改善电力系统的性能。它能增加系统容量,提高已有线路和新建线路的输电能力,从而用更少的线路输送更多电力,节省资金,对环境保护也有一定好处,此外,它还能消除次同步震荡。次同步震荡是输电线路在一定运行条件下和串联补偿相关的一种谐振现象,消除次同步谐振的危险意味着扩补偿的使用范围。可控串补原理如下图。
其中,C是串联电容,L是电感线圈,V是反并联的晶闸管阀,B是旁路断路器。晶闸的导通角受到控制器的控制,由于导通角的变化使电感电感L上的电流IL发生变化,IL和电容电流ICO组成新的电容电流IC,他在C上产生的电压VC与ICO所产生的电压VCO不同,这样就从IL的变化引起了VC的变化,相应的容抗XC与没有IL时的XCO也不相同,使串联电容等值容抗根据控制器在动态情况下连续调节
4、柔流输电(FACTS)技术
电网发展的需求促进了柔流输电这项新技术的发展和应用。柔性的交流输电技术是上世纪八十年代后期出现的新技术,近年来在世界上发展迅速。柔流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合,以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制,从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损耗。到目前,FACTS控制器已有数十种,按其安装位置可分为发电型、输电型和供电型3大类,但共同的功能都是通过快速、精确、有效地控制电力系统中一个或几个变量(如电压、功率、阻抗、短路电流、励磁电流等),从而增强交流输电或电网的运行性能。
三、配电系统方面
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,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。
四、电力电子技术新应用领域展望
电力电子技术的应用将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征,比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛,并且能与其它学科相互融合和相互发展。
1、发电及配电领域
我国在21世纪开始10年的电力建设发展速度约为7.4~8.0%,若按7.5%的速度安排电力建设,并考虑技术进步和加强节电及需求侧负荷管理,电力弹性系数按0.80~0.85来考虑,到2010年全国电力装机仍要求达到5.4~5.5亿kW以上,也就是说要求10年内平均每年要新增电力装机容量达2400~2500万kW,这一建设规模是十分巨大的。即使这样仍远远满足不了我国国民经济迅速发展的需要,为此我国电力部已明确指出“我国在很长一段时期内必须采用开发与节约并重的总方针,在大规模进行电力建设的同时,还要大力推进以科技进步为中心的节能、节电、提高效益的电力技术改造工作。”从用电角度来说,利用电力电子技术进行节能技术改造,提高用电效率;从发、配电角度来说,必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。现代电力系统的控制必须包括下列两个方面的要求:(1)维持电源电压和频率的稳定,满足负荷的要求。特别要求系统具有良好的高峰/低谷调节能力,并能满足对电能质量的要求,即稳定的电压、频率,三相对称,低的谐波分量等。(2)在系统发生故障时,系统应具有自动防止故障扩大和消除故障的能力,以保护系统免于崩溃。近十几年来,随着电力电子器件和变流技术的飞速发展,高压大功率电力电子装置的诸多优良特性决定了它在电力系统应用中具有强大的生命力。
2、电能储存装置
作为一种特殊商品,交流电是无法储存的。这使用电量的变化无法实现峰谷调剂,即不能用晚上富余的发电来补充白天用电超容量的需要。发电装机能力必须按最大负荷准备,但所装发电机的实际平均利用率却比较低。
储能发电站的构思是不错的:白天水库放水发电,支援用电高峰;晚上到用电谷期用富余的网电把该发电机作水泵电动机运行,把落到下游的水抽上去,增加水库的库容,以增加第二天白天的发电量。但这种系统的效率很低。利用电力电子技术,把晚间的交流电整流为直流电,储存到蓄电池和大电容器的并联组合中。当白天需要用电时,再利用电力电子技术,把夜里储存起来的直流电再逆变为可用的交流电,甚至同电网并联使用。这样的系统转换效率比较高。
在21世纪能源紧缺的世界上,这种以谷补峰的合理用电措施必将普及推广。但所有这些办法只有在政策上采取用电峰谷差异电价才可能实行。而且峰谷电价应相差4倍以上才能使用户有积极性使用,以弥补购置储能设备的费用。要推广这种储能设备,给电力电子又打开了一个应用空间。
3、中压直流输电
20世纪的后二十年,电力系统中采用高压直流远距离输电显示了很大的优越性。采用直流输配电系统具有功率因数高(没有无功问题)、电网污染小、节电等优点。这种技术有可能在今后十年推广到中电压(1kV左右)直流输电范围来。在石油、矿山、电力等部门企业中,用电负载散布在相距几十、上百公里的范围,不可能也不值得在各应用点设大量降压变电站,从总发电站或总变电站送出的工频三相380V标准电力有很大线损,而且沿输电线的偷电现象十分严重。如果在变电站里设置一台容量较大的整流器,送出1kV直流电;在负载侧首先安装斩波器,把输入电压灵活地稳定到与三相380V交流系统适应的直流值;然后接逆变器,把该稳压直流电逆变成工频标准电压,以交流三相380V供给抽油机等需要调速的正常负载节能运行。这样,把大量的“交-直-交”变频调速器展开了:把“交-直”整流部分集中到主变电站,而把“直-交”逆变部分分布在各用电点。既节约了电能,又防止了偷电。如果逐步采用直流供电,充分发挥逆变器和斩波器的作用,来高效率地供给各种交、直流负载。这样的社会供电系统,也许会带来更安全、更经济、更节能的社会效益和经济效益。在未来十年中,这项技术将会在某些行业中先行,再逐步推广。
4、照明方面
照明是电力电子技术应用的另一个重要方面。随着社会的发展,照明用电占总发电量的比率与日俱增。据资料统计,1992年我国照明用电量为700亿kW-h,而到了1995年为1000亿kW-h,占总发电量的10%,2000年照明用电达1500亿kW-h。照明用电的迅速增加不但要增加大量的电力投资,而且还会产生大量污染,照明在能源及其环境污染上的严重问题引起了人们的共识,我国在1996年正式启动了绿色照明工程,其目的就是制定一系列经济与政策措施,扶持重点企业发展节能光源、电子节能电器和节能灯具,实施节能照明。
结束语:电子技术在电力系统中的大量运用,其技术不断成熟,电力电子技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。且其远大的发展前途,使人们将看到今后十年有关电力电子的新思想、新理论、新技术、新材料、新产品、新应用将在各界的共同努力下,不断涌现。
关键词:直流输电;电力电子;发电机
一、前言
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。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
二、电力电子技术的应用
自20世纪80年代,柔流输电(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。
(一)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性为主要目的。
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。
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),机组的最佳转速便随之发生变化。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。
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。
(二)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”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
1直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVDCLight)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。
2柔流输电(FACTS)技术
FACTS技术的概念问世干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。
(三)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(customPower)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。
(四)在节能环节的运用
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。
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。