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电力电子技术分析3篇

时间:2023-01-05

电力电子技术分析3篇

电力电子技术分析1

摘要:电力行业的发展影响社会生活的方方面面,其中,我国电力行业的效益受电力电子技术发展的影响。文章首先分析了电力电子技术的发展历程及其在电力系统中的重要作用,包括提高电能质量和保障电网安全,分析了在电力系统中应用的电力电子技术,然后对电力电子技术在我国电力系统运行中的具体应用进行了说明,以供参考。

关键词:电力电子技术;电力系统;电能;电网安全

0引言

在市场中,电力电子技术主要包含电力制造电子技术和电力交流供电技术。电力电子技术的发展非常快,在社会各个领域都有广泛的应用。现代电力电子技术的应用关键在于利用大功率的电力电子器件实现电能的变换与有效控制,从而在不同的负载环境下得到最佳电能,保证电力系统供电正常。为了保证电力行业的长远发展,还应不断发展电子元器件。研究电力电子技术需要综合分析其在不同环境中的应用,还需要对电力电子技术的重要性有正确认识。

1电力电子技术概述

电力电子技术经历了较长的历史发展时期,先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代。整流器时代主要使用大功率硅整流管和晶闸管,随着电解、牵引、传动等技术的发展,各行各业都得到了飞速发展,电力电子技术整流时代的开启也意味着整个电力行业的技术水平开始不断提高。到了20世纪70—80年代,人们开始研究交流电机的变频调速,在电力系统中将直流电逆变为交流电成为电力行业中常见的提高电力系统运行效率的办法,但这时受到技术水平的限制,只能进行低频的逆变。20世纪80年代后,计算机信息技术开始发展,电力行业也开始与电子信息技术结合,因而产生了超大规模集成电路,电路扩大规模意味着电力输送功能的增强,电路网络的铺设范围能够进一步扩大。随之而来的是集成电路与高电压和大电流的结合,传统电力电子技术就此正式转变为现代电力电子技术,计算机通信设备的出现使电力电子技术在人们生产生活中得到了更加广泛的应用。在我国电力行业发展中,电力电子技术的应用仍是需要探索的新技术领域,为了维持我国国家电网的稳定运行,需要不断提高电力电子技术的水平。现阶段,电力行业主要利用的是电力电子技术的制造供电功能和交流供电功能。

2电力系统中电力电子技术的重要作用

2.1提高电能质量电力电子技术在我国电网运行中的主要作用是提高电能质量,通过提高电力输送的稳定性,能够保证及时、足量供电,对电力输送网络上的电力设备也有一定的保护作用,能够保证正常的生产生活用电[1]。在传统的电网运行模式中,对电网输电工作缺乏保护装置的设置,电网运行过程中存在许多故障问题,这使得电网的维修工作量居高不下,群众的用电需求也得不到满足,电能质量难以提升。在输电侧、发电侧、负荷侧广泛应用电力电子技术,能够使电能达到最佳状态,提高电网的稳定性。电能的产生、运输、分配、消费等各个环节都需要应用电力电子技术,从而不断提高电能质量。当前,电力电子技术的大范围使用有助于提高直流输电输送过程中的稳定性,降低电能损耗率,不仅能够节约资源,还能够提高输电质量,提高电力资源使用效率的同时,也能更好地满足群众在生产生活中的用电需求,能够为各类电力设备提供充足的电能。

2.2保障电网安全国家经济发展的基础保障是电网的运行安全,电力渗透在社会发展的各个方面,无论是生产制造行业还是工、农、商业,都离不开电力的使用。我国的电力系统安全保障措施仍然处在起步阶段,相比于西方国家,我国电网的运行安全性还有所不足,尤其是在配电与输电两个重要方面,我国的电网结构设置得较简单,往往缺乏故障预警功能与故障应对措施。除此之外,我国幅员辽阔,地形地貌复杂,许多山区的电网是近些年刚刚铺设的,恶劣的自然条件使得部分地区的输电线路设置受到更多约束与限制。使用电力电子技术能够提高电网运行的安全性,人为消除限制因素,使电力网络建设水平不断提高。使用电力电子技术也能够改善输电和发电现状,实现电网架构的不断优化。电力电子技术与通信技术的深度结合,有助于电网工作人员实时跟踪电力系统的运行状态,能够更及时地发现电网运行中的不良现象,分析输电线路的故障问题,在简化电网架构的同时,提高输电质量。

3在电力系统中应用的电力电子技术

3.1静止无功补偿装置为了保证经济发展速度,必须加大电力供给,我国工农业机械化水平的提高使得电力需求越来越大,对新型大功率交流电力的使用需求也越来越大。当前,国家电网需要不断提高电力功率输送性能,通过提高电网电力输送的稳定性来保证在电网功率不断变化、电力不间断供给到不同单位的过程中能按照电力输送的额定需求传送电力。电力电子技术在这一过程中的主要应用体现在静止式无功补偿装置的应用。该装置能够对冲击性更大的负荷电流进行无功自动补偿,采用无源恒功交流补偿技术能够有效控制单向电力系统及其相关系统的电力功率。静止式无功补偿装置可以使单向电网电力输送时的交流电压更加稳定,进而极大地降低电网供电安全隐患问题的发生率,提高电网供电管理效率。静止式无功补偿装置主要包括同步无功补偿器、晶闸管上的投切器和电容器、静止式无功补偿控制装置、可控制的串联无功补偿控制装置以及晶闸供电管路的控制器和电抗器等[2]。其中,静止式无功补偿控制装置通过并联调节可以实现电网有损电流的补偿联接,并联形式下调节电网输出电压能够形成无损与有损电流的补偿,从而进行正常的电压吸收和电流发出,实现动态的无功补偿,能够适应更复杂的电网运行状态,同时提升电网运行过程中的电力输送效率。采用可控制的串联无功补偿控制装置也能够实现串联电控制,可以和串联电容之间根据电力系统的运行状态进行自动并联转换,串联补偿装置的运行参数会随着串联晶闸体的变化来调整电流大小,进而保证电网输电状态的稳定性。

3.2高压直流输电技术高压直流输电技术具有许多优势,其输送功率大、稳定性高,在电力输送频率不同的输电网络中都能够形成稳定的联络。与交流输电相比,直流输电的优点在于线路走廊比交流输电窄,直流输电只需要2条线路即可完成电能的传输,相比于交流输电(最少需要3条线路),可节省工程预算;在相同电压和导线截面积下,直流输电的极限功率大。我国在20世纪中期研发出大容量直接脉冲触发式晶闸管,其属于一种新型电力电子器件,对高压直流输电技术有显著的改善作用,晶闸控制阀门电路得到了极大的简化。电力电子技术发展至今,高压直流输电技术可以结合控制系统、光纤通信等技术,对高压直流输电的保护作用越来越强大,整个电力系统的运行也日趋完善。随着高压直流输电技术的发展,对电力系统的控制功能可以集中在数字化平台上,进而实现系统的参数控制和远程控制,系统中的冗杂功能得到了整合,操作流程得到了简化。随着电力系统中使用的电子元件数量的减少,维修检查工作量将极大地减少,高压直流输电的运行将会更加顺畅,从而提高有源电能滤波供应的质量[3]。控制有源电能滤波的电子装置可以利用可控的有源电力使电子装置在运行中产生适应电力系统运行的脉动电流,能够取代部分无源电能滤波,从而减少大型电力输送设备的使用,简化电网架构。

3.3柔性交流输电技术柔性交流输电技术与远程控制输电技术、自动化输电技术是未来输电系统发展的三大重要支撑技术。其中,在柔性交流输电技术中,可以利用先进的大功率交流电力专用电子技术对我国传统的交流电力控制系统进行改革,通过控制交流电力系统的交流电压、相位、夹角、功率,同时加入新的信息技术,可以使电力系统实现自动调节,从而大幅度提高我国输电网络的交流供电能力,使我国输电网络运行更加稳定。传统的自动调节控制系统使用的电力电子元件与装置都只能实现对部分稳态电力的自动调节,而不能在电力输送频率改变的动态环境下有效控制电力系统,在部分电力系统中还出现了控制响应过慢的问题。使用柔性交流输电技术,可以缩短控制开关的动作切换时长,使电力系统更快地响应控制指令,在电力运行过程中能够适应快速连续调节电力运行的要求,极大地提高我国电网的电力输送效率和电网运行安全性。应用柔性交流输电技术解决交流输电控制中的控制误差问题后,能为更多的供电场景输送电力,提升电网的交流输电能力和供电质量。

4电力电子技术在电力系统中的具体应用

4.1在发电环节的应用我国当前的发展策略是提高资源与能源的利用率,电力作为各行各业的重要资源,如何推进能源建设可持续发展成为重要问题。在我国社会发展中,发电是保证能源供给的重要举措。在建设电网体系的过程中,需要不断加入信息技术和智能化建设手段,在发电环节使用电力电子技术也就显得至关重要。智能电力装置的应用和微电子技术的研发能够使清洁能源在更多行业中得到推广,电力资源的综合利用效率也能得到显著提高。电力电子技术与通信技术和信息化技术的结合能够减少大型电力设备的使用,减少在供电过程中的冗杂输电流程,还能够降低电力输送过程中的损耗率,对电力行业的发展有重要意义。电力系统专用电子技术是电力电子技术与其他电力输送技术结合产生的交流稳压输电控制技术,为了优化输电流程,电力系统中各项运行参数的控制需要通过远程操作来实现[4]。以风力发电为例,风能是可再生能源和天然能源,利用风能结合微电子技术,能够促进动力电机与动力电网的结合,能够解决电力装置的充放电利用问题,对提升整个电网的运行效率有显著作用,同时能够维持发电环节电力系统的稳定运行状态。

4.2在电力系统节能中的应用电力系统节能控制是我国电网发展的主要问题,我国是能源消耗大国,各行各业的能源使用量都非常大,电力能源的消耗对电网的运行会造成很大负担[5]。例如,在电力系统中,直流变压器和异步变压电动机属于重要设备,在不同的电力传输过程中有不同的运行状态。两种设备都会消耗有功输出功率和无功功率,这样才能维持整个电力系统的做功平衡,维持电力系统关联设备和相关装置的正常控制状态[6]。近些年,我国电力系统中的高功率、大损耗用电设备越来越多,动力电机系统的运行负荷随之增加,电力电子技术在电力节能方面的应用得到了电力公司的重视,应用电力电子技术解决电力系统节能问题成为主流[7]。利用电力电子技术中的现代信息技术和微电子技术能够实现不同电力设备的自动控制运行,自动变速箱在运行过程中也能进行有效的自动调节,优化输送电力的频率,降低无功损耗,旨在达到电力系统运行的节能目的。

4.3在负荷侧的应用在电力系统的运行中,在负荷侧也广泛使用了电力电子技术,近些年大热的变频空调就是电力电子技术在负荷侧的应用表现。相比于传统的工频空调,变频空调的能耗更低,能够节省电力,同时兼具功率小、使用寿命长和噪声小的优点。变频器与空调产品的结合属于电力电子技术在人们日常生活中的使用,而变频器更多地用于工业生产。例如,电厂的泵与风机可以通过变频器进行电力调节,在启动时能够减少启动时产生的启动电流,保护机械设备,也能降低启动瞬间电流对机械设备元件产生的冲击,有助于延长设备使用寿命,使设备稳定运行。

5结束语

当前,我国在电力电子技术的应用上已经取得了不少卓越成就,电力电子技术与现代信息技术的结合能够为供电系统运行带来更多便利。利用电力电子技术提高电能质量,保障电网运行安全已经成为电力行业的重要运行手段,电力行业技术人员应加大对电力电子器件的研发力度,以促进电力行业的可持续发展。

作者:张艳娟 单位:山西电力职业技术学院(国网山西省电力公司技能培训中心)

电力电子技术分析2

学生学业课程成就评价是教学质量评价的关键。电力电子技术课程作为高职院校电气自动化专业的一门专业核心课程,构建一套科学、实用的高职学生电力电子技术学业成就评价体系,不仅能提高学生学习课程后的应用能力,而且具有重要的现实意义和深远的历史意义;因此要制订一套具有改革性的电力电子技术学生学业成就评价的新方案。

1学业成就评价相关说明

1.1课程介绍(1)课程名称:电力电子技术。(2)专业:电气自动化专业。(3)课程性质:电气自动化专业核心课程。(4)授课年级:电气自动化班。(5)学生数量:50人。1.2评价目标电力电子技术课程采用单元的方式进行授课,教师在每个单元授课结束后进行评价,不同单元的评价内容应符合课程单元的目标要求。

1.2.1能力目标a.总体目标:(1)培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。(2)培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。b.具体目标:(1)单相、三相相控整流技术的工程应用。(2)降压斩波变换技术的工程应用。(3)升压斩波变换技术的工程应用。(4)交流调压或交流调功技术的工程应用。(5)变频技术的工程应用。(6)有源、无源逆变技术的工程应用。

1.2.2知识目标(1)熟悉和掌握电力二极管、晶闸管、电力晶体管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法。(2)熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、直流-交流电力变换电路、逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。(3)掌握PWM技术的工作原理和控制特性,了解软开关技术的基本原理。(4)了解电力电子技术的应用范围和发展动向。(5)掌握基本电力电子装置的实验和调试。

1.3评价原则(1)评价应有利于学生的身心健康发展,并且有利于课程的改进和发展。(2)依据课程目标进行评价,以自评为主,充分发挥教师的主体性。(3)评价应科学有效,采用多种方法进行评价。(4)进行多次反复评价。1.4评价维度评价维度分为过程性评价与总结性评价两个维度,总分值为100分。

1.4.1过程性评价(总分值为40分)(1)出勤与纪律:10分。包括是否存在迟到早退、无故缺课,请假情况,上课投入程度等。(2)学习态度:10分。包括听课的认真程度,提出问题和回答问题的准确度和次数,完成作业情况。(3)情感:10分。上课时对学习的态度,对学习是否充满自信和热情,是否尊重教师和团结同学等。(4)知识和能力:10分。通过提问来检测学生对每个单元掌握的专业知识和通识知识,以及对所学专业知识的应用水平,还有分析和创造能力、沟通能力、团队合作能力、学习效率等方面。1.4.2总结性评价(总分值为60分)指在电力电子技术课程学习结束后,对学生进行电力电子技术专业知识和通识性知识考核,分值为50分。并通过实践检验学生对所学专业知识的应用水平,以及分析和创造能力、沟通能力、团队合作能力,分值为10分。

2评价标准

2.1过程性评价

2.1.1出勤与纪律(1)迟到早退:迟到一次,-0.2分;早退一次,-0.2分。(2)旷课一次,-2分。(3)请假一次,-1分。(4)上课不玩手机游戏,不打瞌睡,专心听讲,+1分。

2.1.2学习态度(1)听课认真且记笔记,+1分。(2)发言:上课能回答问题,+1分;上课能提出与课程相关的问题,+1分。(3)完成作业:完成一次作业,+1分;缺少一次作业,-1分。

2.1.3情感(1)对学习充满自信,自觉而且主动学习,+1分。(2)对学习充满热情,课前预习,课中表现出高昂的学习热情,+1分。(3)尊重授课教师,+1分。(4)与同学和谐相处,同学之间互相帮助,+1分。

2.1.4知识(1)专业知识。第一单元电力电子器件:①能识别晶闸管、电力晶体管、功率MOSFET、IGBT,+0.6分;②能讲解晶闸管、电力晶体管、功率MOSFET、IGBT的结构、原理、特性和使用方法,+0.8分。第二单元相控整流电路:①能够阐释单相、三相半波和全控桥式相控整流电路的原理,绘制出电压、电流、晶闸管两端的波形分析图,并知道其控制方法,+1分;②理解有源逆变的工作原理,能够阐释三相半波和三相桥式有源逆变电路的原理,绘制出电压、电流的波形分析图,+0.8分;③理解晶闸管的触发电路以及触发电路和主电路电压同步,+0.2分。第三单元直流变换电路:分析降压、升压、升降压、库克变换电路的电路图并能够绘出输出电压和电流波形图,+1分。第四单元无源逆变电路:①理解电压型和电流型单相半桥、全桥和三相桥式逆变电路工作原理,并会分析和绘制出输出电压和电流波形图,+1分;②能够理解单极型、双极型和三相桥式逆变电路SPWM电路的工作原理,+1分。第五单元交流变换电路:①理解单相和三相交流调压和调功电路的工作原理并能够绘出输出电压波形图,+0.8分;②理解交流电力电子开关的工作原理并能够绘出输出电压波形图,+0.2分;③理解单相和三相输出交交变频电路工作原理,+0.2分。第六单元电力电子装置:①会分析开关电源和不间断电源电路的工作原理,+0.4分;②知道有源功率因数的矫正方法,+0.2分。(2)通识性知识:具备远大眼光、通融识见、博雅精神和优美情感的文明学生,+0.2分。

2.1.5能力(1)专业能力:学生具有开关电源、变频电路和调压电路的制作、安装和调试的能力,+0.4分。(2)通用能力:学生在学习中目的明确,能把所学的知识应用在实践中,能和老师同学顺利沟通,能够组织团队学习或研究,并且有领导和组织能力,在分小组讨论时,各个团队能够互相合作完成任务,+1.6分。

2.2总结性评价

2.2.1专业性知识课程结束后,教师组织考试,考试内容包括这门课程的所有专业知识和常识性知识,具体包括:①晶闸管、电力晶体管、MOSFET、IGBT的结构和原理;②单相和三相相控整流电路;③降压、升压、升降压、库克变换电路;④电压型和电流型逆变电路、逆变电路的SPWM控制技术;⑤交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关。+45分。

2.2.2常识性知识掌握一些基本知识和思政内容,+5分。2.2.3专业能力能够应用所学的知识创造出更适用于现代化技术发展的新型实用电路,+10分。

3实施建议

(1)建议教师依据课程性质和学生实际情况,对评价指标做合理的处理,符合课程目标与学生的学习实际。(2)在实施的过程中,可采用学生自评、同学互评、小组互评、教师评价等多种方式相结合。(3)教师在实施的过程中,可结合出勤表、个人与小组学习表现记录等,确保过程性评价有据可依。

作者:张颖霄 刘奕杉 巩峰峰 单位:兰州石化职业技术大学

电力电子技术分析3

0引言

在我国的电能使用中,照明的电能消耗占电能总消耗的极大部分。据统计,大多数商业建筑的照明电能消耗占电能总消耗的13%~20%。在绿色照明中应用电子电力技术,可以提升建筑的节能效率,同时为建筑的运营节省一大批成本支出。例如,某招商银行大厦利用电子电力技术改造大厦照明后,每年可节省300万元左右的电能成本支出。在绿色照明中应用电子电力技术,可以提升建筑的经济价值、社会价值和环保价值。

1电力电子技术在绿色照明中的应用优势

1.1提升节能效果绿色照明在现代建筑的建设中比较常见。早期,采用简单的声控、光控、时控等作为绿色照明的基础节能方式。伴随电子电力技术的发展,绿色照明的控制方式变得更加多元化、智能化、精准化,可以在确保满足正常照明使用需求的基础上,进一步提升照明系统的有效覆盖率,缩减无意义的照明时间,从而提升绿色照明的节能效果[1]。例如,在改造楼道绿色照明的过程中,可以利用声控、光感电子元件的组合,在白天和光照充足的情况下不启动楼道灯,在楼道环境存在实际光照需求的情况下精准开启楼道灯,以达到更好的照明效果,提升绿色照明的有效覆盖率。应用电子电力技术不仅可以根据实际使用需求进行照明,还可以根据具体的照明场景控制电能输出。例如,在路灯照明系统中,可以通过车辆感应及智能控制系统,在夜间车辆通过较少的时间段精准控制路灯的照明模式,降低路灯的光照亮度,并在车辆驶过时提升光照亮度,在满足实际使用的基础上节约电能。在现代照明系统中应用电子电力技术,可以使照明系统的控制变得更加精准、可靠。例如,在会议室照明系统中利用红外和智能控制方式,可以自动控制会议室的照明系统,落实随手关灯这一绿色照明理念。通过自动控制,在会议室中没有人时可以改变照明模式,实现更好的绿色节能效果。

1.2促进环境保护在传统灯具和照明系统的运行过程中,发光和发热过程几乎是同时进行的,会产生大量的温室气体,影响照明空间的舒适度,同时也对周边环境带来过多压力。利用电力电子技术,一方面可以提升光电转换效率,用更低的电量发出更高的亮度;另一方面,可以降低灯具的温度[2]。例如,可以使用LED灯具,其光电转换效率更高,在单位用电量下能够发挥更好的光照作用,同时也不会产生过高的温度,几乎不会对照明环境带来过多影响。利用智能照明系统控制,LED灯具的亮度、色彩、照明时间等可以精确控制,在实现绿色照明的同时,可以进一步促进环境保护。

1.3解决频闪问题从白炽灯、荧光灯,到现在常见的LED灯具,电子电力技术的应用可以提升灯具的照明质量。例如,电源的稳定性和灯具的光电转换效率都是影响照明质量的重要因素,传统灯具主要使用50Hz交流电,灯具出现明显的闪烁情况,照明的稳定性和对眼睛的舒适度存在不足。LED灯具和节能灯的光电转换效率较高,对其应用电子电力技术,如使用电子镇流器、变频器等设备,可以解决灯具的闪烁问题,并可以进一步调整灯具的功能,使其具备更好的照明效果。对于特殊的照明需求,如医疗、科研中大量使用的无影灯,使用电子电力技术也可以解决频闪问题,提升照明设备的可靠性[3]。此外,可以利用电力电子技术对照明灯具进行智能化控制,调整灯具的亮度、色彩等,从而使提升照明质量。

2电力电子技术在绿色照明中的具体应用

2.1光纤照明系统在绿色照明改造过程中,应用太阳能等绿色清洁能源,可以在提升照明可靠性的同时,进一步提升绿色照明的价值。应用光纤照明系统,可以充分利用太阳光等自然光源,使自然光照能够进入地下室等很难自然采光的空间[4]。与传统照明系统不同,光纤照明系统柔软性良好,在构建过程中有更好的可操作性。同时,不同光纤的规格有较大差别,能够满足不同空间的照明安装需求。相较于传统照明装置,光纤的光源装置耦合效率更高,能耗明显降低,在取得高亮度可见光的同时,不会产生对人体、物体带来伤害的红外线和紫外线,在历史遗迹、博物馆等环境的照明系统建设中比较常用。光纤照明系统由发光器、发光导体、终端附件等部件组成。其中,发光器可以根据实际照明需求,选择室内型或室外型的照明器件,如金卤灯、卤钨灯等,并利用塑料、玻璃纤维、塑料纤维等导光材料作为光照传输装置。在光源通过反射器形成类似平行光的过程中,光束会被集中到光纤中传输,根据照明需求使用滤光器,可以产生不同色彩的光。需要注意的是,光线会在光纤中出现衰减现象,需要控制光线的传输距离,并通过发光和不发光终端附件实现更加多元化的照明效果;要尽量控制发光点的大小,使其接近点光源,并通过非球面反光镜集中光线并转换为近似于平行光的光,使光线能够沿着光纤管道传播,以满足不同环境的照明需求。

2.2电子镇流器和电子变压器电子镇流器往往应用在高频变流电路中,其可以通过负载谐振电路在绿色照明中发挥启动、限流、调频、去谐振等作用。当整流电路将工频交流电转化为脉动直流电时,高频逆变电路可以将其转换为更加稳定的电源,从而为荧光灯、LED灯具提供更加可靠的电力。电子镇流器的应用可以对控制电路中的PMW进行高频逆变操作,并将50kHz的脉动直流电转变为方波电压,为灯具提供近似正弦波的高频电压,使灯具能够启动并提供更加稳定的光照。应用电子变压器可以将220V的交流电进行整流转化,并使用无源滤波器对波形进行处理,调整其功率因数,经过处理后的电压、频率能够满足照明灯具的实际需求。例如,在霓虹灯的控制过程中,电子变压器可以将普通的220V交流电转换为30kHz的高频交流电压,在启动灯具的同时,电子变压器中的保护电路会在灯具回路发生异常的情况下,及时中断电路的运行,从而确保绿色照明的安全稳定运行。

2.3节能灯具

2.3.1LED灯具随着电力电子技术的快速发展,发光二极管成为最常用的照明光源。发光二极管即LED,在半导体技术的支持下,可以进一步提升LED灯具的光电转换效率,并确保灯具的使用寿命。相对于传统的照明灯具,LED灯具的温升低、工作电压要求低,并具有更好的显色作用和节能效用,无论是在建筑照明、室内照明,还是在交通广告灯等特殊照明中,都能够发挥无与伦比的作用,进一步提升照明的绿色效应。因此,LED灯具是当前绿色照明中最常用的照明灯具[5]。

2.3.2卤化物灯卤化物灯的节能效应好、光效高,启动不需要较高的电流,同时具有更高的控制效率和良好的适用性,对工作环境的要求不高,因此在路灯、厂房照明中比较常见。卤化物灯的使用寿命较长、制作成本较低,对于需要长期启动提供照明的场所具有极高的应用价值。特别是在智能路灯中,卤化物灯的低启动要求使其可以实现路灯的智能化控制,如可以根据车辆的有无、自然照明的亮度,对灯具的照明进行智能化调整;利用卤化物灯较高的光效,可以满足道路照明对亮度、光照度等方面的多元需求,从而精准提供照明光源,进一步降低灯具的电源消耗量,实现绿色照明目的。

2.3.3紧凑型荧光灯荧光灯通常被认为是白炽灯的替代产品,其具有良好的节能效应和光效,使其在各种环境中得到广泛应用。荧光灯分为H型、U型、D型和环形,具有更高的实用性,节能效果也远超传统白炽灯。例如,使用荧光灯替代白炽灯,可以减少65%~70%的照明电能消耗,同时得到3~4倍的光通量,灯具的使用寿命也延长至原来的10倍以上。荧光灯的显色指数丰富,能够用于多种照明场景。

2.4光伏发电系统光伏发电系统一直是绿色照明改造中的热点。应用电力电子技术中的光伏技术,可以进一步提升太阳能储存系统和光伏发电系统的使用效率。例如,在太阳能电池的改造过程中,可以通过串联、并联等方式扩充太阳能电池的容量和存定量,并根据实际需求,提供1~100W的电源。利用电力电子技术对太阳能电池进行改造,可以进一步降低光能转化过程中的能源消耗,提升光电转化效率,从而提升光伏发电系统的可靠性。从光伏发电系统在绿色照明中的应用情况来看,在阳光较充足的区域,光伏发电系统已经能在一定程度上满足建筑的照明需求,利用并网发电系统和独立发电系统,光伏发电系统能够将余裕电量用到其他用电环境,从而使清洁能源得到充分利用,达到绿色照明的目的。

2.5无电光导照明系统无电光导照明系统是一种充分利用自然光的系统,该系统利用较大型的导光罩收集自然光,并使用导光管、导光光缆进一步拓展自然光的照明范围。利用导光管的漫散射特点,无电光导照明系统可以在光照条件较差的阴雨天,通过采集自然光来满足建筑内部的光照需求[6];在夜晚自然光照较差的情况下,无电光导照明系统也可以为建筑空间提供一定的照明服务。这种不使用电能的光导照明系统是现代绿色照明无污染、清洁照明特点的重要体现,既是光照系统应用的热门,也是现代建筑绿色照明设计的重点发展方向。

2.6高频软开关在灯具、电源等部件构成的照明系统中,在开关过程中会产生一定的开关损耗,开关期间产生的瞬时过电压会缩短灯具使用寿命,并带来电能浪费。使用镇流器等设备,将电容、电感等元件接入照明系统,可以构成谐振网络,从而实现零电流开关,显著减少开关损耗,避免电磁干扰,延长灯具寿命。随着现代电力电子技术的发展,相关元件的体积、重量得到有效控制,可以进一步实现降噪、减损的目标。

3电力电子技术在绿色照明中的发展趋势

现代社会的发展使整个社会的照明需求变得更加丰富多样,产生了家居照明、办公照明、景观照明等多样的照明需求,绿色照明在满足用户需求的同时,必须考虑如何改善当前的照明系统。一方面,照明系统正从单一满足基本照明需求,朝着更加多元、舒适、高品质的方向发展。在设计建筑整体绿色照明的过程中,各种传感技术、光伏电子技术、半导体技术都为绿色照明质量的改善提供了可靠支持,在未来的发展过程中,也将持续保持这一发展趋势。例如,可以针对生活、工作、生产等环境设计智能照明系统,在全方面满足照明需求的同时,采用更加节能、高效的方式,提升照明服务的可靠性与舒适性,从而保障现代人的生活、生产秩序。另一方面,自动化、智能技术的快速发展,使绿色照明的控制模式变得更加多元,使其功能能够满足不同的照明需求,从而在精准提供照明服务的同时,确保绿色照明理念的有效落实。例如,在办公大楼照明系统的智能化过程中,可以根据办公大楼的实际使用情况进行自动化调整,并结合建筑的空调系统、清洁系统,在提供高品质照明的同时,进一步减少无意义的电能浪费,为绿色环保目标的实现提供保障。

4结束语

综上所述,电力电子技术是提升绿色照明水平的重要基础,无论是在照明设备和灯具的改良中,还是在智能化照明控制的发展中,绿色照明与电子电力技术的共同发展,都为提升照明质量、降低照明能耗提供了重要保障。

参考文献

[1]李彬彬.电力电子技术在绿色照明中的应用及绿色照明的发展研究[J].光源与照明,2022(1):40-42.

[2]刘晨晖.青海某超低能耗公共建筑节能及经济性优化研究[D].北京:北方工业大学,2022.

[3]侯力媛.电力电子技术在绿色照明中的应用[J].光源与照明,2021(8):22-24.

[4]米士刚.绿色光导照明技术在档案馆的应用[J].中国档案,2022(5):29-31.

[5]任曦雯.商住建筑能耗预测模型及节能管理提升研究[D].绵阳:西南科技大学,2022.[6]娄艳华.节能改造技术在城市建筑规划中的应用[J].工业建筑,2022,52(4):234.

作者:吴泰行 单位:武昌首义学院

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