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电力电子器件应用现状和发展

摘要:本文着重概述电力电子器件,并回顾了电力电子器件的诞生,从第一代到第三代的整个的发展历程,并针对于当前电力电子器件在新能源行业和电力系统、轨道交通、电动汽车、工业电机等各行各业中的应用情况作了简单的概述,对于在这个行业内的发展趋势作出展望。

关键词:电力电子器件;新型材料的电力电子器件;电力电子器件的应用

电力电子器件我们也称之为功率半导体器件,以下简称为电子器件,主要作为电力设备中的大功率电子器件的功率转换和控制。目前,电力电子器件已广泛应用于机械行业、冶金业、电力系统等一系列领域中去。并扩展到汽车、家用电器、医疗设备和照明等各个生活领域中。二十一世纪,随着技术的不断更新,它作为信息产业与传统产业之间的桥梁,一定会迎来一个新的发展趋势。并且在国民经济中占有非常重要的地位。

1电力电子器件的应用发展

自上世纪50年代以来,世界上诞生了第一台晶闸管,它标志着电力电子器件在现代电气传动的历史舞台上的到来。基于可控硅的可控硅整流器成为电力传动行业的一个变革。到了上世纪70年代,晶闸管已经发展成能够承受高电压和高电流的产品。这一代的半控装置被称为第一代电子电气设备。然而,晶闸管的缺点是不能关闭。随着电力电子器件的不断进步,研制了一种全控型的GTR、GTO和MOSFET。这种类型的产品被称为第二代电力电子设备。之后便出现了第三代电子器件,主要为绝缘栅双极晶体管。第三代电子器件具有频率快、反射速度快、能耗低等特点。近年来,微电子技术与电力电子器件开始相结合,创造出一种多功能、更智能、更高效的全控性能集成器件。电流整流器可以改善电性能、降低电路能量损耗和提高电流效率方面起着重要作用。上世纪70年代,GTR产品推出时便大获成功。它的额定值达到当时非常高的标准,同时拥有非常强大的灵活性,而且还具备开关能耗低、时间短等多个优点。它在中等容量和频率电路中起着很重要的作用。第三代绝缘栅双极晶体管可以控制电压,具有输入电阻大、驱动功率小的优点,有非常大的发展潜力。

2电力电子器件的应用现状

2.1电力系统

电力系统是电力电子器件应用中最重要和最有潜力的领域。在电能的产生和传输以及分配使用的整个过程中,电力电子设备得到了广泛的应用。从用电的角度看,要利用电力电子技术改造节能技术,提高能效;从发电、输电、配电的角度看,利用电子器件来提高发电效率,提高电力传输和配电质量是十分必要的。

2.2轨道交通

地轨交通的牵引系统中,电力电子器件的应用按市场管理可以分为以下三个方面:主传动、辅助传动和控制辅助电源这三个系统。电力电子设备的容量和性能的提高,包装形式的改进,减少了传动系统,促进了牵引电力传动系统的发展。其实在交流马达中的驱动应用,可以用于运输、牵引等设备中,与直流马达相比,交流马达有价格便宜、噪音小、效率高等优势,目前越来越多的领域中,都采用交流马达作为驱动来应用。

2.3电动车节能

电动汽车作为最大的电能消耗载体,在节能方面的要求非常高。在我国的重要规划中,电机系统节能问题被列为重点工程。随着电力电子器件与计算机技术和自动控制技术等新兴技术的不断发展,电力的传输方面的技术也面临着重大改革,直流调速很快就会被交流调速所取代。众所都知,电动汽车主要用电池供电,依靠电动电子装置进行电力交换和行驶。因此,电池的充电与这项技术是密不可分的。

2.4航空与国防工业

电力电子设备广泛应用于国防工业,主要用于能源、环境、制造、运输等相关行业。特别是先进的能源技术、激光技术、高端数控机床以及与国家安全和国防相关的基础制造技术,是许多重要的国防工业。电气电子设备在现代国防中得到了广泛的应用。现代防御设备的特殊电源、电力传输、推进和控制都涉及到电力和电子核心技术。

2.5民用消费电子产品

电子装置在消费电子产品中的应用主要集中在各种家用电器的电机上,如洗衣机、冰箱、空调等的驱动感应加热、照明驱动和各种电子产品的电源供应等。在家用电器中,主要依靠变频技术来实现高性能和节能。

2.6工业生产

在工业生产中,电子电力器件也应用广泛,比如在轧钢与造纸等领域方面都有应用。通过此技术的应用,能够大大的提高工业生产的效率,降低损耗,提高经济效益。不同的电子器件有不同的效果 ,比如,SIT及SITH的应用是可以提高电子管效率的,通过应用,可以减轻对于电子管的损耗,保证企业经济效益。

3结论

今后,电力电子器件这一行业也将会迎来一个良好的发展,自主创新是电力电子器件发展的持久动力。我们不难看出,任何行业的发展都需要不断的创新,只有不断的通过自主创新,以创新精神来引领企业发展,掌握核心的技术,才是提高企业竞争力的核心;通过自主创新,才能摆脱低水平的重复建设和低价恶性的现状,企业的进一步发展和扩大才能快速的追赶发达国家。缩小我们同发达国家之间的技术方面的差距,促进新一代电子设备在中国的出现,电力工业必须加强自身的创新。未来几年,整个行业将以尖端技术为重点,努力打造自主品牌,加大科技研发和投资力度,并积极主动的推动自主创新能力。电子器件的研发人才和关键技术的掌握才是其发展的决定性因素,而且必定会促进电力电子器件行业的快速发展。进而以电力电子装置理论为基础,推动了传统产业和高科技产业的快速发展。

参考文献:

[1]高岩,苏东艳.石墨烯电子应用的发展与挑战[J].江苏科技信息,2017(12):52-55.

[2]唐逸航.新形势下提升物理电子应用技术的对策[J].科技经济导刊,2017(11):74.

[3]蔡宣三.关于电力电子应用技术开发研究的建议[J].电网技术,1994(05):59-64.

作者:范长义 单位:敦煌国际文化发展有限责任公司

 

  发布时间:2018/12/13 16:25:03  阅读人次