时间：2023-10-12 09:45:39
导语：在电力电子技术应用的撰写旅程中，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。
关键词：电力系统；电子设备；发电机
一、引言
电力电子技术的全面发展，使得电力电子控制理论和电力电子技术（电力电子）在下半年的20世纪出现于1974年，美国著名学者跨学科的把电力与电子并为一谈，首次出现电力电子技术工程，从技术的角度来看，电力电子技术是更有效的电力控制技术。电力电子技术包括整流技术和电力电子设备的制造技术，采用逆变器、转换器由两个主要部分组成的设备。能够更好的实现控制电源“动力”在规定电压内，或者限制电流在更低范围内的电流，以适应当前工作设备的类型。电力电子技术能够非常灵活的进行组合控制，电力电子是新兴的领域，具有高效率和电力电子技术的使用，这取决于电力电子技术的使用需求。它已成为现代不可缺少的电力电子技术。电力电子技术是电力系统中的一个重要组成部分，当前，电力电子技术应用于电力系统模型，能够成功的推广高功率直流输电系统。
二、电力电子技术的应用现状
20世纪50年代后期，电力电子技术开始出现，并应用于越来越多的领域中去。电力电子技术的使用范围不断扩大，电力电子技术与可控硅功率电子设备正式使用，这是创造性地使用工具，这时整流电路等领域的交流转换电路DC转换电路出现。在美国诞生第一个集成电路保证电力电子技术的安全性，在1958年，电力电子技术的可靠性得到进一步的保护。创建智能的应用计算机技术的电力安全维护可操作系统，这种计算机智能自动化的操作系统，能够快速有效的应用到电力系统的分析。
1.电力部门使用电力电子技术的现状
电力电子技术被电力部门较多的使用，所以电力部门必须要进行有效的管理，管理包括复杂和多样机械装置的正常运行所造成电力影响，电力控制系统中最直接控制部分是中央系统。电力系统不同的操作特性，以及电力系统不同的控制装置，能够有效地改善电力电子的变化，主要体现在利用电子技术更好的改革发电行业。
（1）使用静态能够应用于大型发电机励磁的控制。由于低成本的可控硅整流分流模式和出色的稳定性，这种控制方法结构简单，是最有效的电力系统公司。为控电提供技术支持，能够高效激发出有效的控制指令，在发电过程中快速的调整电流。
（2）使用变速恒频激发建成的风电液压控制的有效措施。如众所周知，为了实现与风力涡轮机的最大有功功率，即相关捕获积极，风力发电效率的第三方实现直接的风力涡轮机发电过程最大风速，为了调整通过改变相应的不同的有效转子激磁电流，以完成预定的目标，实现单元的操作就可以了，为了保持输出频率不变，控制未能叠加在转子速度。它受水流量的大小和液压单元力的效果，与力的变化率状态一致的合适流量波动和振幅头通过直接变速控制水电发电效率，同样的非常准确的控制恒定目标预定，涉及变速水泵汽轮机电厂以实现最大化的有功功率，满足较大的输出频率的目的。
（3）有效的干预措施。据有关资料统计，电厂内部8%表示，空气泵的功率消耗的电能，占火电厂发电总量的63%左右的比例。而非大多数运营效率所面临的一个大问题，通过风扇的转速和变频泵，大功率公司能够有效的解决这个问题，高电压转换器和低电压历史悠久，是一个非常有效实现节能目标的方式。对于节能技术，当前仍处于起步阶段，电力公司正在积极和国内高校研究开发节能的生产方法，通过设计的高容量、高电压的逆变器已晋升。
2.电力电子促进调速技术
为了实现负载速度和电动工具系列电机额定空载转速，有效降低工作条件相对较差的工作环境中使用的技术，为广大建筑工人在操作过程中，机械设备能够达到完全均匀使用的效果，在相同的方式下尽可能多的避免震动和噪音，能够高效率的延长机械的寿命，电力电子控制系统提供了非常必要的技术支持。
3.推动电子齿轮箱技术的运用
高扭矩条件下，必要的螺栓和螺丝安装技术人员，在低转速因为激活的拆解过程中，螺丝起子或系列电动机扳手传统，实现扭矩降低率完成的螺丝和螺栓生锈顺利卸货发生特别难，将卸载更困难的。为了使用电子减速齿轮系列电机负载，电压自动上升，工人卸载更容易实现在同一时间减少未能实现高转矩的螺丝和螺栓的安装。
4.有效利用控制电子的扭矩
为了拧紧大螺钉和高扭矩的客观条件，高功率，驱动程序，处理大的螺栓，在许多情况下，操作人员的操作，控制不当，钻头，螺丝的扭矩引起的，电子可以使用的电子扭矩控制装置出现螺栓断裂转矩控制技术，非常巧妙的解决方案的出现，在同一时间，驱动扳手变速控制转矩值，这些问题在一定范围内的最大值以及的转矩控制，以保护水泵的操作，操作者实现的组装螺钉，增强螺栓一致性程度的重要手段。
5.电子控制技术推广使用电动工具
电动工具，是最广泛使用的电子设备，电力电子速度控制的系统技术是的第一电子技术。为了通过行驶速度设置为当前活动的所有设备中的使用技术，从本质上提高的工作质量，并提高动力工??具的使用率，能够实现一个精确的操作，特别是可以满足在不同的电动速度工具正常工作，创造了十分便利的条件。
6.电力电子系统的电流限流技术
对于电动工具的电源，通过限制起动电流控制的使用，以这个工具的动力工具的启动速度的旅程创建工作为先决条件，效率非常高。该工具的主体，能够使用磁力线的力控制，通过电枢的启动过程中电子由一个限流电阻器组成电流限制器，每个继电器在电流增加时，就能够立即发现时，及时的切断电源，以保证电子设备的安全使用。
7.微电脑控制技术
微电脑控制，不仅电动工具和机器内部安装一个小的足迹，可以让电力系统的单片机，??能够有一个相对较低的价格继续操作。高效运作，能够实现工具有效应用，能够更好的保护电子控制的全面控制，使用这种技术的最大优势，控制面板上的按钮工具操作控制工作的能力，可以通过控制自动选择。
三、结语
随着电力电子技术的不断进步，而信息技术水平也在不断的提高，电力系统要使用和探索积极有效的信息系统进行控制，这一技术的广泛应用促进了电力电子技术的发展，电力电子技术在现代化建设中发挥了积极的作用。
参考文献：
[1]彭锦凤.电力电子变换器的小世界网络特性及其故障分析[D].华南理工大学2010
[2]张立.ZVS移相全桥变换器潜电路现象及分析[D].华南理工大学2010
[3]徐薇.一种基于IGBT的双管正激软开关电源的研究与设计[D].吉林大学2010
[4]杨哲.新型软开关的损耗分析与研究[D].天津大学2012
现在是科技发展的高峰期，科技的发展促进了人们对新材料的旺盛需求，新的材料和结构器件又反过来促进了电力电子技术发展，并在社会中得到广泛的应用。在电力系统中，应用电力电子技术也取得了很大进展。电子电子技术是电子技术的主要内容之一，除了电力电子技术，还有信息电子技术。现代电子技术主要是用电子器件进行设计的，以电子学原理为基础，进而制造一些特定功能的电路，可以为解决实际问题提供科学的依据的一项高科技电子技术。该项技术主要应用在电力领域，主要是建立在电工原理学科、电子学等学科的理论基础上。
2电力电子技术的发展
电力电子技术智能化的飞速发展，主要是可以将电子信息和器具的处理功能的整合，将电力电子技术的发展与电力系统的发展走向一体化。很多人指出：新型的微电子技术将是人类学科发展的主战场，将会带领人类走向新的智能时代。
3主要的应用
在电力系统中，包括发电环节在内的多种设备，是将来应用该的主要载体，使用该技术可以优化设备的工作状态。（1）使用先进的静止励磁技术的发电设备具有安全性高、结构简单和成本廉价等优点，其控制静止励磁是采用的闸管整流并自励方式，此方式在各行业的大电力系统得到广泛采用。因为励磁机的中间惯性部分被去掉了，所以具备快速性调节性能，可以产生良好控制效果和充分发挥其性能。（2）水力发电主要依靠的是水流的流量和流速，使用电力电子设备，使得发电机的运转速度随着水流的变换而不断的变换，提高发电效率。而风力发电是依靠的风的风速，还与发电机的发电效率有关，运用电力电子设备可以提高风机转子的风能捕捉效率，提高风力发电的效率。风力和水力发电都是一种变速的恒频励磁发电。通过电力电子设备的调节使得设备的最优转速达到最优的发电状态，获得最优的有效功率，改变转子的转速获得不同的电流频率，获得恒定频率的电流。
4电力系统中的应用
4.1在节电方面的应用
4.1.1变负荷电动机调速运行
电动机节电主要是表现在两个方面：一个是不断的发掘设备的节电余地；二是使用最新的变负荷电动机的变速调节技术来实现。这两方面的单一实现都不能达到最优的节电措施，只有将它们有机的结合起来，使得设备在节电的同时有实现节能的变速的多重节电目标，获得较好的经济指标。现在在矿产开采和加工等行业的电力系统中应用较为广泛。
4.1.2减少输送过程中的损耗和使用大功率输电
电力设备消耗的功率有有用功率和无用功率的消耗，无功功率是确保电力的质量的重要环节，所以我们在使用的设备的无用功率较低时应该使用必要的无用功率补充设备，确保电力质量，还可以实现设备的功率因素的提高。
4.2在输电环节中的应用
4.2.1通信高频电源开关
现在科学的迅速发展要求信息的传播速度快而且还要稳定可靠，所以极大的促进通信行业的电源产业的发展。通信之中使用的电源开关主要是一次和二次电源开关，前者主要设备是整流器，后者为电流变换器。不同设备使用的电压不同，集成电路的种类也多;因此，在通信供电系统中，从中间母线电压，根据设备的工作电压进行变换乘所需要的电压，这样可以使设备的工作效率提高，减少中间环节带来的损耗等问题。
4.2.2电流变换器
它可以将恒定的电流转变乘所需要的可变直流电，在地铁列车和无轨电车无级变速的控制上该技术已经成功的应用了，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。使用新型的电力电子设备更换原有的效率低的变阻器，可以大幅度的降低能耗约三成以上，而且设备的工作效率很高，电压调节平稳，降低了电流变换时引起的巨大噪声和波动等，不利因素都进行有效地控制和抑制，使调节和控制效果取得了明显的进步。
4.2.3直流输电技术
直流输电、轻型直流输电技术具有很多优点：有较大的输电容量，能灵活的进行调节和控制，并且稳定性能极好等。同时，电压直流输电所具有的的独特优势是：可以利用海底电缆输电;并能进行远距离输电;还可以将不同频率系统进行联网。在上个世纪七十年代，电力电子技术正式应用在直流输电上，起源于世界上第一个晶闸管换流器的诞生。从那往后，在生产实践中所用到的直流输电工程基本上都是用的晶闸管换流阀。
5在配电环节中的应用
目前，能否进行可靠性供电，到底如何进行加强和提高电能质量，是现在配电系统中所需要迫切解决的问题，要抑制各种瞬态的波动和干扰才可以使电能质量得到控制，同时还要满足频率和谐波以及电压的不对称度的要求。现代控制技术和电子电力技术发展的主要领域是用户电力配送。而且DFACTS的设备和原理及功能与FACTS比较相似，根据市场的需求，其使用范围会逐渐广泛，再加上电力电子器件价格越来越廉价，可以预计DFACTS设备产品将快速进入一个高速发展的阶段。
6结论
通过以上介绍可以知道，电力系统是电力电子技术主要应用的一个方向。在已有研究成果的基础上，使得该技术应用和运行投入逐渐加大。只有在不断改善该技术应用经济性的情况下，才有可能在电力系统中大规模推广这项技术，将会极大的推动我国电力事业的科学还管理，减少不稳定事件的发生。
作者:王再利 单位:西安财经学院后勤集团动力中心
参考文献
[1]陈建业等.电力电子技术在配电网中的应用[J].国际电力,2001(01):28-32.
1电力电子技术
电力电子技术作为一种现代化技术，在电气工程中应用，可以实现电力电子元器件的有效控制，大大提升电能转化效率。电力电子器件类型多样，其中包括高斯型轨道和闸管等，电能转换范围较广，小则1W，多则千兆瓦。与此同时，作为电气工程中的一项重要内容，电力电子技术在高素质人才培养方面要求更高，需要学习包括自动控制学和电子学等多学科内容。近些年来，电力电子技术不断发展和完善，应用范围随之扩大，除了应用在电气工程中，在国防和工业等领域同样有所应用，在提高生产效率的同时，有效降低电能损耗，保证电气系统安全稳定地运行。
2电力电子技术的优势剖析
在电气工程中应用电力电子技术，其优势较为突出，主要表现在以下几点：其一，推动电气工程发展。电力电子技术在不断发展和创新过程中，应用范围不断扩大，在整合资源的同时，可以有效降低电气工程的人力、物力和财力投入，在缩短电气系统运行周期同时，创造更大的经济效益和社会效益。其二，应用操作便捷。随着社会经济的持续增长，电能需求不断增长，各个行业领域生产规模不断扩大，不可避免地会产生电能供应矛盾。电力系统覆盖面较广，内部结构复杂，各个环节联系较为密切，任何一个环节出现故障，都可能影响到电力系统安全稳定运行，不利于社会生产生活正常用电。而在电气工程中应用电力电子技术，在优化操作流程的同时，为电气系统营造安全稳定运行环境，切实提升电气工程运行水平。其三，提升电气工程性能。在电气系统运行中，通过电力电子技术的应用，综合分析影响电气系统运行因素，与其他技术之间的协调控制，发现问题后第一时间上报和解决。通过电力电子技术应用，优化系统设计，在降低电气工程运行故障概率的同时，提升整体运行效率。因此，在电气工程中应充分发挥电力电子技术的优势，对现有电气工程结构优化和完善，改善电气工程运行性能，为电气工程稳定运行奠定基础。
3电气工程中电力电子技术应用路径
3.1软开关控制装置
在电气工程施工过程中，施工技术水平滞后，由于不合理的施工技术和设备应用，严重影响到电气工程运行性能。通过系统开关装置的应用，可以有效降低电容，减少变压器元件占据的空间面积，但是高频开关转换会在一定程度上增加电能损耗，影响电能生产效率。在这个过程中，可能产生电磁干扰，影响到电气系统稳定运行。通过软开关控制装置的应用，可以最大程度地降低系统开关装置电能损耗，避免噪声干扰。如果采用串联方式将多个电路联系在一起，则可以有效提升电力系统性能，有助于软开关装置更大范围应用。
3.2静止无功补偿装置
社会经济持续增长下，社会生产力水平显著提升，对于电能需求度不断增长，静止无功补偿装置的应用，可以为电网运行稳定性和安全性提供坚实保障，将功率变化控制在合理范围内。静止无功补偿装置具有较强的抗干扰性能，对冲击性负荷无功补偿，提升电力系统运行效率，为电力输送系统稳定运行提供保障。与此同时，静止无功补偿装置的应用，有助于提升电力系统的运行性能和功率因数，最大程度地降低电力系统功率损害，减少不良干扰，保证电网输电压安全稳定性。当前静止无功补偿装置包括晶闸管投切电容器、静止同步补偿器、晶闸管控制电抗器和可控串联补偿装置等。静止同步补偿器与电网并联在一起，输出电压调节来吸收无功电流，满足无功补偿需要。晶闸管投切电容器自身具有无机磨损和快速响应的优势，具有良好的无功补偿效果，最大程度地降低对电网的冲击电流。可控串联补偿装置的应用，电容器和电控器并联在一起，调节电抗器电流，可以有效提升补偿装置基频等效电抗特性。
3.3有源电力滤波器
有源电力滤波器的应用，适用于动态抑制谐波需要，将电力装置划分为补偿电流发生电路和指令电流检测电路两部分。根据相应指令电流检测电路，可以将谐波电流分量和基波分量电流分离开，发挥反极性作用来抵消负载电力，电网最后仅存基波电流。与此同时，源电力谐波器是由PWM逆变器构成的，尽管结构较为复杂，但是具有多样补偿和动态相应特点，改善电网组抗力和功率补偿不良影响，最大程度地抑制谐波电流的出现。
3.4高压直流输电技术
高压直流输电技术是借助电子换流器来转变输出电流，转换为直流电，将直流电传输到各个受电端，并借助电子换流器转化为交流电，输送到千家万户。在高压直流输电过程中，传输功率高于直流电，传输过程中具有较强的稳定性和安全性，对于输电线路的要求不高，受到相关工作者的高度关注和重视。需要注意的是，高压直流输电技术输电过程在保证线路安全稳定运行的同时，最大程度地降低电能损耗，满足不同额定频率电网联结需要。从当前电气工程中高压直流输电技术的应用情况来看，多为直流联络线。
3.5电路保护装置
电路保护装置同样是电力电子技术中的重要组成部分，在电气工程中应用，可以有效避免电路装置损坏和电能损耗。如果电路出现故障问题，依托于快速熔断器或电流继电器等电路保护装置，可以为电路装置起到保护作用，最大程度地减少故障问题和损坏程度。随着电力工程的发展，传统电路保护装置暴露出一系列弊端和不足，电路保护作用缺失。基于此，应该充分发挥电力电子技术优势，通过检测装置来反馈电路运行情况，如果出现过电流、过电压故障，可以第一时间断电，保护电子元件安全。此外，在配电系统中应用电力电子技术，可以实现配电系统的实时监管和控制，促使工作人员制定规范化措施，避免由于不必要的失误影响到配电系统的稳定运行。
社会经济不断发展，使功率改变技术得到完善与健全，电子电力技术更加广泛的应用于电气工程中，成为了电气工程与其专业的技术基础，对于生产电能与储存电能具有普遍应用，对于电气工程的效率也有明显的提高，电子电力能够带动电气工程发展，本文通过分析电子电力目前技术现状，结合其应用意义，对电子电气技术在电气中的应用情况进行研究，以供参考。
关键词：
电气工程；电子电子技术;应用
0引言
高速发展的社会经济是源于科学技术的进步，科学引领着社会发展脚步的进程，在各个领域中，电子技术科技都在以其强大的应用能力得到社会的重视，尤其是电气工程，电气工程能够发展至今，离不开电力电子技术的支持，本文对电力电子技术进行深入研究并对其在电气工程中的应用情况作出分析。
1电力电子技术的概述及发展
1.1电子电力技术概述
电子电力技术有三个领域，分别为电子、电力与控制，它是利用电子技术控制电能变化。技术特点是强电力被弱电子控制。该技术目前被广泛应用于各大领域，对于国防与能源、工业和农业甚至交通方面都有极大的贡献，在电气工程中对于电子电力技术的应用也在不断深入，对于提高发电机和电动机对于电能的利用、生产及转换等方面电能效率发挥着巨大的作用，还可以提高生产率、节约能源。电力系统的稳定与安全是工作中重点关注因素，电子电力技术可以对稳定性和安全性进行增强，使理想中灵活可控的电力系统工作模式成为现实[1]。
1.2电子电力技术发展
电子电力技术的发展包括器件制造的发展与应用电路对于电子电路的发展，这两个方面共同构成了电子电力技术的发展轨迹。电子电力技术由最初的半控型部件逐渐发展为全控型，随着不断进步最终发展到复合型，在这一过程中，电子电力技术的驱动与控制、防护电路与功率部件完成了一体化，形成先进的功率集成化电力，尽管目前技术水平还无法使功率达到最高，但是电子电力技术仍有超大的发展空间，科技的进步指日可待。
2电力电子技术的应用意义
2.1适合系统操作
电子电力技术的操作与传统电气技术相比，有更加方便的优势，传统操作空间相对狭窄造成操作十分困难，对于工作进程起到了阻碍，影响工作效率，电子电力技术的出现使工作人员的效率得到了显著提高，简单的操作方式与开阔的空间减小了工作压力的同时也避免了过多的操作失误，电气的运行故障也不再频繁出现。
2.2性能较好
因其极具科学性的技术构造使电子电力技术的性能十分稳定与良好，它的优越性造就了业界良好口碑，在电气工程乃至社会各领域都得到广泛应用于认可，为适应社会的发展使电气工程的进步得到推动，电子电力科技在其中的应用的必不可少的。
3电子电力技术在电气工程中的应用
3.1静止无功补偿装置
这个装置可以通过无功补偿冲击性负荷达到稳定电网的效果，因功率加大使多数电网变化频繁，此项装置对电能质量提供了保证，晶匣管控制电抗器、静止同步补偿器、晶匣管投切电容器与可控串联补偿装置共同构成了静止无功补偿装置。其中晶匣管由一个电抗器与两个反向并联晶匣管串联组成，电抗器电流的大小可以通过晶匣管而得到控制，晶匣管能够改变触发延迟角进而控制电流。这样就可以连续调节电抗器的基波无功功率，晶匣管可以通过控制支路使三相交流调压电流得到控制与联接。晶匣管投切电容器结构为单相，电网投入到电容器时会出现冲击电流，小电感可以抑制冲击电流，无机磨损、平滑投切、响应快速与高效的综合补偿等都是晶匣管投切容器的优点。静止同步补偿器能够实现动态无功补偿，装置为它的电力半导体的桥式变流器。其优点为调节速度快，运行范围广等。其中的PWM技术与多重化对含量低的电流谐波进行补偿。工作原理是并联自换相桥式电流与电网的方式吸收或发出无功电流通过输出电压调节实现动态无功补偿。可控串联补偿装置，由晶匣管控制电控器，电控器与电容器的联接方式为并联，晶匣管改变电抗器的电流是通过调节导通角实现的，使补偿装置基频等效电抗变化，可控串联补偿装置能够对参数进行补偿，还能够改善系统阻尼的状况，可以通过对环境进行控制的方式，有效抑制低频振荡，提高系统的暂态与静态的稳定性[2]。
3.2有源电力滤波器
其原理是检测补偿对象，获得等分量谐波电流，通过产生一个与谐波相等但极性相反的电流分量对谐波电流进行抵消，使电网电流无谐波电流只剩基波电流，理论基础为瞬时无功功率这一理论，有源电力滤波器的优点是多样化的补偿功能和非常快的动态响应速度，这种优点使电网阻抗影响减小，因此研究谐波电流抑制发现前景十分可观。有源电力滤波由两部分构成，为别为指令电流运算电路和补偿电流发生电路，其中指令电流运算电路可以检测补偿电流，从检测结果中得到无功电流与电网中谐波电流的等分量，检测结果还可以在发生电路中通过电流产生实际的补偿[3]。
3.3高压直流输电技术
高压直流输电技术，它的功能主要是通过在换流器的工作下使输出的交流电变成转化后的直流电，并且将直流电输送给受电端，受电端将直流电逆变，结果形成交流电以供用户接受使用，高压直流输电的优点是线路造价低于输送功率大，并且很容易控制，对于距离长，容量大的高压电能够发挥其优势，而且成本与损耗都较小，稳定性却很强。
4结束语
要深入的了解电子电力技术才能确保其在电气工程中的应用效果，目前电子电力技术的应用领域还仅在机电能力与电力系统两大方面，还需对其进行不断探索，使电子电力技术在电气工程中发挥更多优势，得到更多的应用为社会的发展做出贡献。
作者：胡欣然 张海涛 刘洋 单位：安徽理工大学
参考文献：
[1]樊清山.电力电子技术在电气工程中的应用[J].电子技术与软件工程,2014(12):197.
1.1电力电子技术的重要性分析
随着我国的科技不断进步，电力电子技术的重要性也愈来愈得到了显著体现，电力电子技术能够对电能的使用加以优化，在其作用下可以将电能的应用得以高效节约，这样就能够对电能的使用达到优化的目标。另外就是对传统相关产业和机电一体化发展有着改造作用，再者就是电力电子技术的智能化可将信息化和功率处理进行统一，进而将微电子技术与之相结合，推动电子技术的改革发展。
1.2电力电子技术的发展分析
电力电子技术的发展经过了几个重要阶段，首先就是在20世纪50年代末时，第一个晶闸管问世，在这一阶段属于晶闸管整流时代。大功率的工业用电通过工频交流发电机来提供，在实际的应用过程当中，大约有百分之二十电能是通过直流形式进行消费的，到了60年代及70年代，大功率硅整流管与晶闸管的开发应用比较迅速，这一阶段就是电力电子技术的晶闸管时期。从70年代开始，在自关断器件发展中就是的电力电子技术进入到了逆变时代，在这一时期由于能源危机就让交流电机变频调速因节能效果明显而有了很大程度上的发展，虽然已经实现了逆变以及整流，但在作的频率方面还不高。到了80年代，集成电路技术开始从大规模和超大规模的方向得到了迅猛发展，一些以MOSFET和IGBT作为代表的大电流以及高频和高压功率的半导体复合器出现以来，电力电子技术在这一阶段已经进入到了发展的重要时期，多样化的新型器件都已经应用在了电路技术当中，同时向着复合化和模块化的方向进行发展，在性能上更加的完善可靠，为用电的设备高效节能等提供了重要基础。
2电力电子技术在现阶段的实际应用探究
2.1电力电子技术在交通运输中的实际应用
在我国的电力电子技术得到了迅速发展过程中，已经在诸多的领域有了应用，其中在电气化的铁道交通当中就对电力电子技术有了广泛应用，在电气机车当中的直流机车就是对整流装置进行的应用，而交流机车方面就是对变频装置进行的应用。另外，在磁悬浮列车当中的电力电子技术的应用比较关键，有着诸多的地方需要电力电子技术的支持才能够使得磁悬浮列车得以顺利的运行，不仅在牵引电机传动方面，在各种的辅助电源方面也需要这一技术的支持。而在电动汽车的电机方面也是需要电子装置对电力进行转换才能够起到控制驱动的作用。在船舶以及飞机等对电源的使用也有着很大的不同，所以在对电力电子技术的应用上也比较的关键。
2.2电力电子技术在家用电器中的实际应用
电力电子技术在人们日常生活中的家用电器方面的应用也比较的广泛，这对人们的生活提供了很大的方便，其中洗衣机是生活中常用的家用电器，在电力电子技术的应用下能够代替人工工作，只需要将衣服放进洗衣机按下按钮，就能够通过电力电子技术的功能支持完成整整个洗衣的过程。还有就是在厨房洗碗机家用电器的电力电子技术的应用上和洗衣机的原理类似，在空调器的电力电子技术的应用上能够起到节能作用，实践证明能够节约30%的电能，而电频荧光灯在工作效率上要比普通的能的效率高很多。
2.3电力节能中的电力电子技术的实际应用
在我国的经济得到迅速发展的过程中，也在能源的消耗上付出了很大的代价，尤其是在电力能源的消耗上比较严重。当前的工业和电力的结合已经成了发展的必需条件，所以在电力能源的消耗上逐渐的增加，主要就是由于电力能源而对稳定以及利用率高等诸多优点。从我国整体的工业发展情况来看，在工业的用电方面还存在着一些不合理的情况，尤其是在用电的效率上得不到有效提高，从而造成了严重浪费的现象，在当前的可持续发展理念深化背景下节约电力能源是可持续发展理念实践的一个内容，通过对电力电子技术的实际应用能够有效的将电源的消耗程度有效的降低，在电力电子技术的作用下，能够对电力设备得到性能上的优化以及节约原材料的使用，这样就能够最大化的对电力能源进行节约。
2.4电力电子技术在发电环节中的实际应用
随着我国对新能源的开发利用，例如风力发电以及水力发电等，这其中就涉及到发电机的电流频率的变换，水力发电功率要取决于水头压力以及流量，而这对机组的最佳转速变化也会产生影响，为能够将最大的有效功率得以实现，就需要通过调整转子励磁电流频率促进机组的变速运行。另外在大型的发电机相对静止励磁控制方面正是采用的晶闸管整流自并励的方式，省去了励磁机中间的惯性环节。
3结语
【关键词】 电力电子;应用;趋势
一、电力电子技术应用概况
1.用电领域中的电力电子技术。(1)电动机的优化运行。全世界的用电量中约有60%左右是通过电动机来消耗的。采用计算机―电力电子技术结合的智能变频控制技术,使电动机经常处于高效状态,可以节约大量电能,具有巨大的效益。(2)高能量密度的电源应用。电化学电源广泛应用在作为国民经济的铜、铝、锌、镍等有色金属以及氯碱等电解产业中;体积小、重量轻、效率高的各种开关电源应用也是十分广泛;新世纪中,随着电力电子技术的发展,变频电源应用也日益广泛;还有不间断电源(UPS)、稳压稳流电源、高精度洁净电源等特种电源,采用电力电子技术后,各方面指标均大大改善。
2.信息领域中的电力电子技术。电力电子技术为信息技术提供先进的电源和运动控制系统,日益成为信息产品中不可缺少的一部分。在信息产品的主电路中,正在用MOS场效应管取代双极晶体管来完成各种变换,其用量越来越多。FAX机、计算机、VCD、DVD等许多整机中都装备着多种电动机。尤其在各种打印机中,离开对电动机运动的高精度控制,其打印效果是不可想象。信息产品和其他产品中用VDMOS、IGBT做无触点开关的市场更大,程控交换机的每条线都至少用1个VDMOS管。为此,我国目前每年要进口几千万只。
3.发电领域中的电力电子技术。(1)发电机的直流励磁。常规发电机中励磁的建立已经由传统的直流磁励机转变为由中频交流励磁机加电力电子整流的方法,并已取得良好的经济效益,可靠性较高。(2)水轮发电机的变频励磁。发电频率取决于发电机的转速,采用了电力电子技术后,将水轮发电机直流励磁转变为低频交流变频励磁。当水流量减少时,提高励磁频率,可以把发电频率补偿到额定,延长水轮发电机的发电周期,解决了水力发电中发电机工作时间受季节性水流量影响而导致的频率无法调节、浪费较多水能的问题。这对大型水力发电设施来说,可带来巨大的经济效益。(3)环保型能源发电。利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等新能源发电,是解决一次能源危机(煤、石油、天然气等石化类能源日趋匮乏)的重要途径,它们是可再生的绿色能源。这些能源转换的电能,其电压、频率难免波动,无法并网应用,只有通过电力电子变换装置,才能使这些波动的电能以恒压恒频方式输出,实现这些新能源的实用化。
4.储能领域中的电力电子技术。(1)蓄电池与电容器组储能。把夜间电网提供的多余交流电整流成直流电,储存在建筑物地下室内的“蓄电池―电容器组”;白天,再把这些储存的电能逆变成交流电供给整个建筑物内的用电,已经成为某些地方的时尚。(2)抽水储能发电。白天,水库泄水发电;晚间,利用多余的电网电能使发电机转变成电动机运行,驱动水泵把下游水库的水抽进上游水库,增加上游水库蓄水,使白天可以更多地发电,这种电能量变换过程效率较低。(3)超导线圈的磁场储能。在超导体线圈中,数十万安培的直流电流在其中流动是不会损耗的,这种储能器体积小,转换效率高。当前还没有妥善解决如何实现交流电能同该低电压超大电流的直流电能的互相转换的问题。
二、电力电子器件发展趋势
纵观几十年的发展历史,半导体器件起到了推动电子技术发展的作用,晶闸管等电力半导体器件扮演了电力电子发展中的主要角色。进入70年代,半控型晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品,被称为第一代电力电子器件,随着电力电子技术理论研究和半导体制造工艺水平的不断提高,先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。近期研制的以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件,开始向大容量高频率、响应快、低损耗方向发展,这又是一个飞跃。步入90年代后,电力电子器件正朝着复杂化、模块化、智能化、功率集成的方向发展,以此形成了电力电子技术的理论研究、器件开发研制、应用的高新技术领域等,在国际上形成了新的技术热门。目前世界上许多大公司已开发出IPM智能化功率模块,日本三菱、东芝及美国的国际整流器公司已有成熟的产品推出。国产电力半导体器件研发生产能力还落后于世界电力电子器件的发展水平,在新世纪国际电力电子崛起之时,中国电力半导体器件的落后状态将会影响中国经济的发展,国产电力半导体器件产业任重而道远。
电力电子技术是智力、信息、知识密集型技术,也是我国经济与社会可持续发展项目之一,对促进国民经济发展,特别是电子工业发展极具价值。从发展前景看,以电力半导体器件及“变频技术”为核心的电力电子行业,在国家政策的强持下将会走向更加辉煌的明天。
参考文献
关键词：电力电子；技术；应用
随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门，将成为21世纪的重要关键技术之一。
一、电力电子技术的应用
1、电气节能的应用
节能是当前社会发展的必然趋势。电气节能主要包括变频调速、电能质量控制、有源滤波等，当前阶段，在电气节能的应用中又以变频调速为主要研究内容。电机变频调速节能是当前工业节能发展的一个主要途径，在未来的发展时期，三大发展因素将会进一步促进电机变频调速行业的快速发展：一是变频器产品日趋成熟，应用范围越来越广，技术越来越新，企业投资产品的成本将会越来越低；二是电机变频调速节能的效果非常明显，具有广泛的社会效益，这样能够更好的调动企业生产的积极性；三是国家对重点耗能企业也会采取一系列措施，发展电气节能能够有效的降低企业能源消耗，减少资源浪费，为社会创造财富。
2、新能源发电的应用
当前，社会发展的速度越来越快，人们消耗的资源也越来越多，全球范围内的石油储量、煤炭资源总量逐步在减少。在传统能源逐步减少的同时，生态平衡也受到严重的破坏，环境污染日益严重。因此，新能源在未来的一段时期有很大的发展前景。现在通过新能源发电的方法越来越多，比如通过地面太阳能发电、风电等，其中太阳能光伏发电在上海世博会上被充分利用，这对于新能源的开发有很好的借鉴意义。上海世博会的太阳能发电项目不仅是我国当前规模最大、采用技术最多的项目，同时也是世博会历史上新能源发电技术的最大规模应用，可以说，新能源的世界已经离我们越来越近。新能源发电中的电力电子技术应用特点主要有：新能源在供给过程中能源供给随机性较大，比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化，并对电网发电的要求比较高，在新兴的能源使用中，可以充分考虑海洋能等随意性不大的资源。
3、电力牵引的应用
电力牵引是利用电能为动力的轨道运输牵引动力形式。它是以电力系统或发电厂为电源，通过牵引变电所使电力系统受电，经过降压、变频成交流电源，由接触网向电力机车、动车组供电。比如电力机车或动车的牵引电动机将电能充分转换为机械能，驱动铁路列车运行，这给人们的生活提供了极大的方便。但电力牵引也存在一些不足，主要表现在增加了供电系统装置，使其一次性投资比其他牵引动力形式要高些，同时，电力机车在运行时，会产生高次谐波和负序电流，谐波的存在和高压接触网及其回流网的不对称，对沿线不平行接近的电信线路将产生干扰电压，对电力系统的安全、经济运行有一定的影响，对通信质量和人身安全也存在一定的影响。因此，需要采取有效措施进行防护和限制，要在以后的发展过程中不断改进技术，通过新技术来改进电力牵引的缺点，使其达到合理，为社会发展贡献力量。
4、智能电网的应用
智能电网，就是将电网进行智能化改造，它是建立在集成的高速双向通信网络的基础之上的，在运行的过程中，通过先进的传感和测量技术、控制技术以及先进的决策管理体系的应用，实现电网的可靠运输、实现经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从更高的层次来讲，当前社会发展的电网变得比以往更大、更安全及更高能效，但其智能化程度仍旧较低，因此，其在未来的发展过程中有很好的发展前景。智能电网的核心就是智能电表。通过借助智能电表，电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能，便于他们根据用户的个性化需求提供针对性的服务，不断的满足社会的需求。
5、在工业中广泛应用
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的凋速性能，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。
6、在交通运输中的应用
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拧制。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。
7、计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。随着计算机技术的发展，人们提出绿色电脑和绿色电源的概念。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署 “能源之星”计划规定，桌上型个人电脑或相关的设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。
二、电力电子技术发展趋势及应用前景
电力电子技术已进入高频化、标准模块化、集成化和智能时代。理论和实验证明电气产品的体积与质量反比于供电频率的平方根，频率提高对其设备的制造省材，运行节能和系统性能改善意义十分深远。电力电子器件高频化是其创新的主导方向，硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势。目前先进模块已和包括开关元件和与其反向并联的续流二极管及驱动保护电路多个单元且均以器件标准化和产品系列化，其一致性与可靠性达到极高水平。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。电力电子及开关电源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。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋。
结语
电力电子技术随着新元器件的研发及现代计算机、控制技术的迅速发展而应用领域更加广泛，应用性能更加完善可靠，并引起了电力系统的重大变革，新的大功率电力电子器件的研发和应用将成为21世纪电力研究的前沿，必将为人类社会的发展与进步作出更大的贡献。■
参考文献
【关键词】电力电子技术；电子系统；应用及发展
电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现，随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高，电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。简单的说，电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合，它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。笔者就电力电子技术在我国电力系统中的应用和发展进行了重点阐述，说明电力电子技术在电力系统中的重要性。
一、电力电子技术的发展
1.电力电子技术的产生
电力电子技术的产生要追溯到上世纪50年代时期，电力电子技术的产生是以晶闸管的问世为里程碑的。作为现代电力系统中的重要传动技术，电力电子技术在晶闸管的基础上可发出了可控硅整流装置，可控硅整流装置的问世，代表了电力系统传动技术的一次巨大的跨越。从此以后，电能的变换和控制正式步入了电力电子器件构成的变流器时代。所以说，电力电子技术的产生是以可控硅整流装置为标志的。
2.电力电子器件的发展
电力电子技术产生自以后在电力系统中有了十足的发展。第一代的电力电子器件主要以电力二极管和晶闸管为代表。第一代电力电子器件的特点是体积小、耗能低。在电力电子技术产生以后其迅速的取代了原有电力系统中的老式汞弧整流器，为电力电子技术的推广和发展奠定了良好的基础。同时，电力二极管对于电路系统中电路性能的改善作用十分明显，它在降低电路损耗和提高电源使用率方面也各有建树。
电力电子技术发展到现在，整流二极管的种类各式各样，功能也各不相同。随着电力系统的不断发展，第二代电力电子器件在上世纪79年代产生，第二代电子电力器件的特点是具有自动关断能力（例如可关断晶闸管和静电感应晶体管等）。第二代全自动可控型的电力电子器件较第一代晶闸管相比，开关速度有了明显的提升，可以用于开关频率较高的电路中。
第三代电力电子器件的产生是在上世纪末90年代，随着电力系统的不断建设和发展，电力电子装置的结构和体积得到了进一步的改良，第三代电力器件的体积更小，结构也更为紧凑。并且出现了将几种电力器件相结合的电子模块形式，为电力器件的发展和使用创造了很大的方便。后来，又在集成模块的基础上，把应用于控制电力技术中的多中国电力器件相组合，构成了集成电路。功率集成电路的出现，标示着电力电子技术迈向了高频化和标准模块化以及集成化和智能化的新时代。
电力电子技术的产生至现在，以电力电子器件的变革为历程，经历了以上三个阶段。目前，电力电子技术正向着以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。在实现高频技术的基础上，更增加了节能、环保、自动化、自能化等特点。
二、电力电子技术在电力系统中的应用
1.电力电子技术在发电环节中的应用
电力电子技术在发电环节中的应用，主要体现在发电机组的励磁控制和变频调速上。在我国范围内乃至全球范围内的各个大型电厂发电机组中，运用的最为普遍的就是静止励磁系统，电力电子技术的发展，使电子技术取代了励磁控制中的励磁机环节，使静止励磁实现了简单的控制构造和高性能低成本的运作。同时由于电子技术代替了励磁机的环节，使静止励磁能够对自身进行迅速有效的调节，提高电力系统的运作效率。
其次，电子技术也普遍应用在电厂发电机组的变速恒频励磁上。由于在水力发电中，水源头的压力和单位时间内水力的流动量对水力发电的效率产生着影响，水力发电机组的运转速度也在随着水力的压力和流动量不断变化。同样的道理也发生在风力发电和活力发电当中。因此，对发电机组转动的励磁电流频率进行调整，使发电机组的电流频率同转速通过电子技术达到一致，保证发电机组实现最大功效的运作，变速恒频励磁技术就是其中的代表。
同时，电子技术也应用于电厂的风机水泵的变频调速上和太阳能发电控制机组的控制系统中。在电厂的电力生产过程中，由于发动机组等设备对于发电量的损耗相对较大，考虑电力生产中节约能源的要求。在高压电和低压电的转换过程中，使用风机水泵变频机替代原有的变频器，改变电能转换过程中耗能大效率低的问题。这一技术还在不断完善和摸索中，还需要电力研究工作者不断的努力和创新。
而在太阳能发电的控制系统中，电子技术的作用尤为突出，太阳能作为21世纪被广泛重视的新型能源，发展太阳能发电产业是整个国家乃至全世界的战略目标。然而由于太阳能发电本身的功率过大，在使用太阳能发电机组发电的时候，需要将生产出来的电能进行转换，这个时候就需要大功率的电流转换器。而电子技术能够很好的解决这一问题。
2.电力电子技术在输电线路中的应用
电力电子技术在输电线路中的应用主要体现在柔流电技术、高压直流电技术以及静止无功补偿器等上。
（1）柔流输电技术
柔流输电技术（FACTS）产生于上世纪的80年代，主要以柔性的交流输电设备为表现方式广泛应用于输电线路中。在电力的输送过程中，由于传统电力功率的控制方法过于粗糙，无法实现在输电过程中对于电能的调整，使输电过程中产生大量的电力损耗和高昂的输送成本。而柔流输电技术的主要内容是在输电线路的重要部位使用电力电子控制装置，对输电系统中的各项参数进行适时的控制，以实现输送过程中电能功率的合理分配，降低书店过程中的输送成本和电能消耗，大幅度的提高电力系统的稳定性和可靠性。
（2）高压直流输电技术
高压直流输电技术在输电系统中的主要实现是以晶闸管为代表的。晶闸管是电力电子技术发展的一个重要发明，自从晶闸管产生并被尝试应用于直流电的输电系统上，晶闸管换流阀就一直应用于输电系统中的直流电输送中。在这之后又出现了具有可操作的电力输送控制器，例如GTO、IGBT等等，可操作的电力系统输送设备为电流的转换过程减少了交直转换变压器的使用，为电厂的电能生产减少了生产成本，加强了电流交换设备在电力系统中的竞争力。
（3）静止无功补偿器
静止无功补偿器（SVC）在上世纪70年代被广泛使用电力系统之中，静止无功补偿器在电力系统中被广泛应用于负荷补偿和输电线路补偿当中，在大功率的输电网络中，静止无功补偿器主要起到的是控制电压的作用，也用于提高系统的稳定性和阻尼等。静止无功补偿器的设计不包含旋转部件，它不使用大容量的电容器，所需要的无功功率通过电感器来获得，静止无功补偿器通过对电抗器进行迅速的调控，能够实现发出无功功率到吸收无功功率的平滑转变，特别适用于中高压输电线路中的无功补偿工作。
3.电力电子技术在配电过程中的应用
要使配电系统能够配送出高质量的电力资源，需要在配电过程中满足配电频率、电压以及在谐波上满足相应的条件，同时，在配电过程中需要阻止电能的各种不稳定的波动和影响。这个过程中，电力电子技术作为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。FACTS技术在前文已经提及，它是通过在配电线路中增设电力电子装置，加强对与电压，电流和功率的可控性，调控电力传输能力的技术。
用户电力技术解决的是配电系统中既时发生的需要马上解决的重要问题，主要复负责配电系统在配电过程中的安全性和稳定性，用于保证配电输电过程中，电力能源的质量。而FACTS技术则更为倾向于配电系统中对于电能的输送能力和有效控制力。FACTS技术和用户电力技术都是针对配电系统开发出的新型电力电子技术，两者的构造和工作原理大致上相同，随着电子技术的不断发展，在近些年，FACTS技术和用户电力技术在一定程度上已经逐步同步并合用，其中比较具有代表性的就是定制电力（DFACTS）技术。
4.电力电子技术在电力系统节能方面的应用
电子技术在电力系统节能方面的应用主要体现在两个方面，分别是：变负荷电动机调速运行方面和提高电能使用率方面。电厂生产电能和配送电过程中，常常产生大量的电能浪费。上文已述，电厂在生产电能的过程中，由于发电能源的变化，发电机组不能够很好的实现配合，会产生无功功率的浪费现象。通过对变负荷电动机的运转速度进行调整和控制，能够实现电能的良好生产和配用。这项技术在国外已经比较成熟，但是我国仍然处在研究和探索的阶段。但是，变负荷电动机在实际的应用中也存在不可忽视的缺陷，变负荷电动机在控制和调控运转速度方面适用的发电机组较为广泛，在实际运行中的工作效率也十分准确。但是变负荷电动机的生产和配置成本较高，而且在工作过程中对电网的影响较大，只适用于中大型电厂。同时，我国电力系统现用的电力设备，在配送电的过程中，对于电能的损耗和生产的成本较高，对于电能的质量影响较大。而电子技术能够通过在配送电系统中增设可控设备，对配送电过程中的电能进行调控，保证电能的质量和稳定。
三、总结
电力电子技术在电力系统中的应用和发展对于电力系统的建设和发展起到了里程碑的作用。随着计算机技术和电力技术的不断发展，电力电子技术也在不断的吸收新的技术不断的发展。然而，作为一种处在发展过程中的电力控制技术。电力电子技术在电力系统中的应用和稳定性还远远不能够达到电力电子技术的设计要求。如何实现电力电子技术在电力系统中应当起到的控制作用，我们要从电子设备的革新和电力电子技术的不断发展上谋求出路，不断的探索和发展电力电子技术对于提高电力的生产质量，减少生产成本和配送损耗，实现电力系统的经济效益，有着重要的意义。
参考文献
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关键词：电力仿真软件；电力电子技术；仿真效果；软件选择
作者简介：冯兴田（1978-），男，山东广饶人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，讲师；王艳松（1965-），女，山东蓬莱人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系主任，教授。（山东 青岛 266580）
基金项目：本文系中国石油大学（华东）教学改革项目（项目编号：JY-A201210）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0065-02
“电力电子技术”课程作为电力学、电子学和控制理论的交叉学科，是电气工程专业非常重要的必修课。随着电力电子器件的迅速发展，变流技术的发展也是日新月异，使得“电力电子技术”在电气类本科教学中的地位和作用越来越突出。然而，该课程涉及的内容较多且复杂，并在不断更新，如何能够让学生较快、较好地掌握所学内容成为教师们面临的一大难题。
电力仿真软件走进“电力电子技术”的教学课堂在很大程度上有效地解决了这一难题。电力仿真软件通过数字仿真实现电力电子电路的分析、设计、调试等，直观的仿真结果给学生带来了浓厚的学习兴趣，并为将来的电路设计、科学研究打下一定的基础，因为小到本科学习中的基本实验、毕业设计，大到科研中的课题研究、设备装置的开发，通常都要通过仿真结果提供实验参数的参考依据。然而，面临众多电力仿真软件，如何根据实际情况进行合理的选择成为另一难题。本文将通过分析“电力电子技术”教学中常用的几种电力仿真软件提供合理选择的依据。
一、常用电力仿真软件
“电力电子技术”教学中常用的电力仿真软件主要有以下几种：MATLAB、PSIM、PSpice、PSCAD。MATLAB是主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境，功能全面，能够用于各个行业的建模仿真分析。MATLAB最重要的组件之一Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。其中，电力系统Power System工具箱包含的模组侧重电力系统方面的建模仿真，而电力电子元件模组则是专门针对电力电子电路的仿真设计的。
PSIM是针对电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。它具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。
PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能和图形后处理功能等，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟计算电路。它不仅可以用于电路分析和优化设计，还可与印制版设计软件配合使用，实现电子设计自动化，并且适用于“电力电子技术”课程的计算机辅助教学。
PSCAD可以较为简单地模拟复杂电力系统，包括直流输电系统和其相关的控制系统，并能够显著地提高电力系统电磁暂态模拟研究的效率。它还可通过联合使用实时数字模拟器RTDS硬件来开发模拟器，用以模拟包含高压直流输电系统的大型互联电力系统。
二、常用电力仿真软件的特点
比较分析上述几种电力仿真软件的性能及其在“电力电子技术”教学中的实际仿真应用情况，其特点如下：
1.图形界面友好，操作简单易用
通过拖曳相应的功能模块，按照电气联结关系进行连接，操作过程非常简单，而且紧密结合“电力电子技术”的内容，只要具备基本的计算机软件操作水平和电力电子技术知识就很容易上手。
2.建立仿真工程的步骤类似
采用这些软件进行仿真工作，其基本步骤主要包括：建立仿真工程文件、放置电路元件、设置元件参数、电气连接元件、设定仿真步长和仿真时间等参数、运行仿真操作、观察各点波形结果、分析仿真数据等，使用过程大致相同。
3.节省时间和仪器设备
进行实际电路设计之前，先采用这些软件进行设计分析，可以随意设置电路参数、更换电路元件，并在软件中反复调试、“实验”，简化实际电路操作中的一些步骤，大大缩减电路设计人员的设计周期；通过采用软件中的功能元件还可省去一些测量仪器的使用，并能够避免实际电路实验中的元器件消耗，能够尽可能接近实际电路的雏形。
4.软件升级迅速及时
仿真软件的产品升级紧跟科技的发展。诸如，随着新能源的快速发展，这些仿真软件中也及时增加了风机、光伏发电等模型，满足广大科技工作者的使用。而且，软件版本也在不断升级换代，各个方面针对用户在不断完善。
三、常用电力仿真软件选择与应用
综合分析上述几种电力仿真软件的特点，结合多年来在“电力电子技术”教学中的仿真应用实践，总结了几点区别，以期提供选择和应用合适软件的依据。
1.元件模型及参数设置
这四种软件的元件模型不尽相同，特别是对于一些较为复杂的元件，诸如变压器、晶闸管等，其仿真过程中的暂态变化曲线并不一致。而且，其参数设置也不尽相同，MATLAB/Simulink里的元件参数设置较为细致全面，尤其是对于“电力电子技术”中涉及的晶闸管、IGBT等大功率器件，对它们本身的性能参数有详细的设置，比如器件的上升时间、下降时间等，因而MATLAB/Simulink常用于仿真一些暂态响应过程，比如变压器的磁饱和特性、晶闸管的强制关断过程、状态切换的暂态响应等。其余几种软件主要适用于仿真一些常用的电力电子电路，诸如整流电路、逆变电路、DC/DC变换电路等，对于元件本身性能参数没有严格的要求，或者说主要用于仿真电力电子电路的稳态响应过程。
2.具体仿真操作
在实际的仿真操作中，几种软件也略有差异。像连接元器件的方式上，MATLAB/Simulink的元件大多具有输入输出顺序，要根据元件在电路中的位置选择合适的元件。如果选择不正确，元件之间不会实现电气连接，搭建电路的过程相对复杂。而其他几种软件的连接方式较为简单，通常元件都可实现电气连接，当然，这就需要用户自己判断元件之间的电路连接关系了。另外，各种软件的波形显示窗口、数据文件处理、波形拷贝使用、波形暂态特性、特殊功能部件、THD及损耗测量等只是细节的操作不同。特别指出的是，鉴于MATLAB在数据处理方面的强大功能，而有些软件的仿真波形不适合在文章中使用（比如清晰度不够、横纵坐标难设置等），用户可采用其他软件进行仿真工作，最后生成数据文件之后再将该数据文件导入MATLAB进行数据处理，以得到较好波形效果和处理操作，也不失为一种方法。
3.仿真精度、速度和准确度
仿真精度与仿真步长有直接的关系，各软件的步长设置定义不尽相同，因而仿真精度难以直接比较。然而，MATLAB/Simulink里可以选择不同的数学算法，从某种程度上讲，其仿真精度较高；而且，MATLAB也是各行业较为认可的仿真软件之一。从仿真速度来讲，针对“电力电子技术”中的电路，通常情况下PSIM和PSCAD的仿真速度相对较快一些，其次是PSpice，当然，这也跟用户搭建电路的风格特点以及实际情况有关。而MATLAB/Simulink如果采用图库的电路元件按照实际电力电子电路搭建电路仿真，速度会很慢。如果自己建立数学模型仿真，速度会很快。比如，在一个具有光伏发电、风力发电、传统同步机发电源的电网系统中，包含了“电力电子技术”中的整流器、逆变器、DC/DC变换器等典型电力电子电路。如果采用图库中的大功率器件晶闸管、IGBT等搭建电路实现整流器、逆变器、DC/DC变换器时，仿真速度会大大降低；若自己建立整流器、逆变器、DC/DC变换器的数学模型或者采用向量模型进行仿真时，速度会大幅提高。当然，这就增加了建立数学模型的过程，读者可根据实际情况选择。另外，对于仿真确定的参数虽然可以提供实际电路参数的依据，但与实际电路参数之间还是有一定的差距，还需要综合分析比较计算数据、仿真数据和现场实际情况来定，当然最终还需要实验来验证，但这毕竟大大减小了实验的风险和不确定性。
4.复合功能和应用领域
Simulink 依托于MATLAB，能够利用MATLAB强大的数据处理功能并结合其他的功能函数等进行电力电子电路的仿真，复合功能相对丰富，应用领域也更宽广，而且易于实现与其他设备、软件的衔接。比如RTLAB仿真系统就将实际功率设备通过MATLAB进行衔接控制，实现实时仿真。PSIM仿真系统不只是回路仿真单体，还可以和其他公司的仿真器连接，为用户提供高开发效率的仿真环境。例如，在电机驱动开发领域，控制部分用MATLAB/Simulink实现，主回路部分以及其周边回路用PSIM实现，电机部分用电磁界解析软件JMAG实现，由此进行连成解析，实现更高精度的全面仿真系统。PSpice集成度高，集成了许多仿真功能，如直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等；而且，PSpice程序采用改进节点法列电路方程，用牛顿-莱普生方法的改进算法进行非线性分析，用变节步长的隐式积分法进行瞬态分析，在求解线性代数方程组时采用了稀疏矩阵技术，大大提高了仿真结果的准确性。PSCAD则适用于富含电力电子电路的复杂电力系统，包括现今发展迅速的高压直流输电系统及其相关控制系统、含有各种分布式能源的大型互联电力系统等等。
5.故障模拟与功率器件性能
对于初学“电力电子技术”的同学来说，搭建实际电力电子电路实验容易带来一些问题，如触发脉冲不合适带来的功率器件上下直通现象、功率器件耐压耐流参数选择不合适等都会带来器件的损坏、系统的崩溃。通过采用仿真软件仿真可以事先发现这些问题，及时解决。从另一方面说，学生亦可借助电力仿真软件进行故障模拟，直观地观察波形变化情况，注意出现的问题，强化认识，比如可以人为设置IGBT等功率器件的直通现象、耐压参数、击穿电流等，通过观察各点波形变化情况，达到教学与实践结合的效果。这种故障模拟和器件性能测试方面的仿真通常通过MATLAB/Simulink实现，能够达到较好的仿真观察效果。
“电力电子技术”教学中可参考上文对学生给予指导，可以先介绍简单易操作的软件，如PSIM、PSCAD等，结合各种软件的特点与适用范围，针对不同的仿真对象和问题进行适当的选择，也可以多种软件结合使用，效果更佳。
四、结语
电力仿真软件在“电力电子技术”教学中发挥重要的作用，有针对性地选择电力仿真软件可以提高仿真速度、精度及准确度。本文通过详细分析比较常用的四种电力仿真软件的特点和适用领域，结合教学仿真中的一些实际问题与使用操作，给出了它们具体应用的选择依据。
参考文献：
[1]陈建业.电力电子电路的计算机仿真[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]飞，叶文.MATLAB 仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用[J].中国电力教育，2010，（3）：85-87.
[3]孙佐.基于PSCAD/EMTDC 的电力电子技术仿真教学[J].池州学院学报，2009，（6）.
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