談電力電子技術(shù)中電氣控制應(yīng)用

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摘要:隨著科技的快速發(fā)展，電力電力技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了較快發(fā)展，并在電氣控制領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用，其不僅能有效提升電氣設(shè)備的工作質(zhì)量和效率，更能進(jìn)一步提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文基于電力電子技術(shù)的概念和發(fā)展歷程，重點(diǎn)探究了其在電氣控制領(lǐng)域的應(yīng)用情況，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供參考借鑒.

關(guān)鍵詞:電力;電子技術(shù);電氣控制

電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，在給人們的生活工作帶來(lái)更大便利的同時(shí)，也得到了電氣控制領(lǐng)域的高度關(guān)注。作為電氣控制的重要組成部分，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能有效保障電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。隨著科技的進(jìn)步，更多先進(jìn)的電力電子器件應(yīng)用其中，對(duì)于提高整個(gè)電力控制系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。

1電力電子技術(shù)的概念以發(fā)展歷程

1.1概念

所謂的電力電子技術(shù)，就是指應(yīng)用于電力領(lǐng)域的技術(shù)手段，其主要功能就是對(duì)電力系統(tǒng)中的原件配件實(shí)施有效的控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)提升整個(gè)系統(tǒng)工作效率的目標(biāo)。現(xiàn)階段，電力電子技術(shù)主要分為兩大類(lèi)型，分別是器件研制技術(shù)以及變流技術(shù)。在電氣控制領(lǐng)域，電力電子技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，其通過(guò)結(jié)合電子學(xué)、電工學(xué)以及控制技術(shù)三大專(zhuān)業(yè)學(xué)科，對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)的電氣設(shè)備實(shí)施有效地控制，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部線路的信息監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄以及故障警報(bào)等功能，并對(duì)不同性質(zhì)的電氣設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，電力電子技術(shù)表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)，其中包括有操作的便捷性以及強(qiáng)大的適應(yīng)性，不僅能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作流程，方便工作人員的操作，提高人員的工作效率，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，更能適用于各種類(lèi)型的工作環(huán)境，從而在根本上保障了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.2發(fā)展歷程

電力電子技術(shù)這一概念于20世紀(jì)60年代產(chǎn)生，一般認(rèn)為1957年美國(guó)所研發(fā)的第一個(gè)晶閘管為第一個(gè)電力電子器件。1974年，美國(guó)學(xué)者將其描述為由電力學(xué)、電子學(xué)以及控制學(xué)三門(mén)學(xué)科所組成的全新科學(xué)領(lǐng)域。70年代后期相繼出現(xiàn)了以GTO、BJT以及Power-MOSFET為代表的全控型器件，80年代后期又研發(fā)了以IGBT為代表的復(fù)合型器件。現(xiàn)階段，為了減小電力電子設(shè)備的體積，將控制、功率、驅(qū)動(dòng)以及保護(hù)電路等器件一體化形成了PIC，雖然目前PIC應(yīng)用效果較差，但這是電力電子技術(shù)的未來(lái)重要發(fā)展方向。此外，在這一領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)模擬和仿真技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展中。

2電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用探究

2.1PWM控制技術(shù)的應(yīng)用

PulseWidthModulation技術(shù)，即PWM控制技術(shù)，指的是通過(guò)調(diào)整對(duì)脈沖寬度的設(shè)置，以獲取相對(duì)應(yīng)波形的技術(shù)手段。這一控制技術(shù)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)就是面積等效原理，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，面積相同但形狀不同的窄脈沖作用于擁有慣性的環(huán)節(jié)之上時(shí)能保證所導(dǎo)出的響應(yīng)波保持一致性?，F(xiàn)階段，隨著MOSFET以及IGBT技術(shù)的發(fā)展，PWM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)變流電路之中，其中逆變電路在PWM技術(shù)應(yīng)用上效果最佳，目前，除了特大功率的逆變?cè)O(shè)備之外，基本上所有的逆變電路都應(yīng)用了PWM技術(shù)。

2.2軟開(kāi)關(guān)控制裝置的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷前進(jìn)，電力電子設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)也越來(lái)越傾向于小型化和便捷化，因此，其對(duì)于電力系統(tǒng)的電磁兼容度和運(yùn)作效率也提出了更高的要求。在以往的電力系統(tǒng)之中，往往應(yīng)用開(kāi)關(guān)控制來(lái)壓縮變壓器、濾波電感以及電容器配件的所占空間，但應(yīng)用這種方式會(huì)造成極大的設(shè)備損耗，進(jìn)而影響電路的正常運(yùn)作，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)額外的電磁干擾現(xiàn)象，而通過(guò)應(yīng)用基于電力電子技術(shù)的軟開(kāi)關(guān)控制裝置則可有效解決這一問(wèn)題，其可在一定程度上避免設(shè)備損耗以及電磁干擾等情況的出現(xiàn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率大于1Mhz時(shí)，基于電力電子技術(shù)的軟開(kāi)關(guān)控制裝置能達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，能將系統(tǒng)內(nèi)的各類(lèi)簡(jiǎn)單電路進(jìn)行并聯(lián)，以形成工作質(zhì)量和效率更佳的組合電路，進(jìn)而進(jìn)一步提升整個(gè)電力系統(tǒng)的工作性能?，F(xiàn)階段，軟開(kāi)關(guān)控制技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)如下：（1）這一技術(shù)將更為廣泛地應(yīng)用于IT行業(yè)，拓?fù)鋽?shù)量將不斷增大；（2）諧振電路在開(kāi)關(guān)頻率大于1Mhz的工作環(huán)境中效果十分明顯，因此，其必將得到更多的關(guān)注；（3）將更多地應(yīng)用各種電路組合方式，如串聯(lián)、并聯(lián)等，以此來(lái)滿足不同工作環(huán)境的需求。

2.3過(guò)電流保護(hù)裝置的應(yīng)用

在電力電子電力運(yùn)行過(guò)程中，若出現(xiàn)故障便會(huì)引發(fā)過(guò)電流現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，傳統(tǒng)的解決方式往往是及時(shí)中斷熔斷器、電流繼電器以及直流快速斷路器等設(shè)備的手段來(lái)最大限度地維護(hù)電力電子系統(tǒng)中的重要電路。但目前，隨著電力電子器件的小型化，再加上功率要求的不斷提高，以往的電路保護(hù)裝置已難以適應(yīng)當(dāng)下的保護(hù)需求。因此，驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)去除自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入人們的實(shí)現(xiàn)，具體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)安裝專(zhuān)門(mén)的過(guò)電流保護(hù)裝置，對(duì)過(guò)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整和驅(qū)動(dòng)。例如，橋臂互鎖保護(hù)法。當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)反復(fù)或開(kāi)關(guān)延時(shí)過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題時(shí)，橋式逆變短路就會(huì)產(chǎn)生橋臂短路現(xiàn)象，通過(guò)應(yīng)用橋臂互鎖保護(hù)法，使其能在故障發(fā)生使迅速進(jìn)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)的切除處理，應(yīng)用聯(lián)鎖手段，通過(guò)連接橋臂上的部件來(lái)避免短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的騰飛，使得人們的生活水平也穩(wěn)步提高，與此同時(shí)，人們對(duì)于電力的需求量也越來(lái)越大，因此對(duì)于電網(wǎng)功率也提出了更高的要求。若電網(wǎng)中的運(yùn)作功率出現(xiàn)較為頻繁的變動(dòng)或內(nèi)部遭受部分負(fù)荷的強(qiáng)烈沖擊等情況，這在很大程度上會(huì)影響到電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)使得電網(wǎng)線路難以實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻振蕩的有效控制。而基于電力電力技術(shù)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置則可有效提升電力系統(tǒng)的承載力以及相關(guān)性能，同時(shí)也能規(guī)避電力系統(tǒng)中的功率損耗現(xiàn)象，從而進(jìn)一步增強(qiáng)電力系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性，以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于電量的需求。

2.5有源電力濾波器的應(yīng)用

基于電力電子技術(shù)的有源電力濾波器的應(yīng)用原理是通過(guò)分析和檢測(cè)電力系統(tǒng)補(bǔ)償元件的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而從中獲取相對(duì)應(yīng)的等分量譜波電流，其后利用補(bǔ)償裝置生成與譜波電流的相反等分量電流，從而實(shí)現(xiàn)譜波電流與生成電流的相互抵消作用。通過(guò)應(yīng)用該種方法，可以在根本上規(guī)避電網(wǎng)系統(tǒng)中譜波電流的產(chǎn)生，取而代之的是基波電流?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的有源電力濾波器具有應(yīng)答速度快、抗干擾性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，這一設(shè)備主要由補(bǔ)償裝置以及具有指令功能的運(yùn)算電流電路兩部分構(gòu)成。通過(guò)應(yīng)用有源電力濾波器，可以及時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)中的補(bǔ)償電流進(jìn)行檢測(cè)和分析，進(jìn)而實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)系統(tǒng)中的譜波電流以及無(wú)功電流的數(shù)量，從而在根本上保障了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

2.6高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)的大部分發(fā)電廠所傳輸?shù)幕旧隙际墙涣麟妷?，但在交流電壓的傳輸過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)能源的大量損耗情況，同時(shí)工作人員也難以有效把控所消耗的能源，并且管控消耗能源所要投入的資金成本也較高。針對(duì)該種情況，目前已有眾多發(fā)電廠開(kāi)始改用直流電輸電方式，通過(guò)應(yīng)用基于電力電子技術(shù)的高壓直流輸電技術(shù)能夠有效完成交流電與直流電的轉(zhuǎn)換工作。一般情況下，直流輸電方式應(yīng)用于電壓容量較大且所隔距離較遠(yuǎn)的輸電裝置之上，利用高壓直流輸電技術(shù)將交流電壓無(wú)損耗地轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?，其后在?jīng)過(guò)直流電逆變過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，以此?lái)為人們提供更為優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)。

3結(jié)論

總而言之，隨著電力電子技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，其在電氣控制領(lǐng)域所發(fā)揮的作用也越發(fā)重要。為了更好地應(yīng)用電力電子技術(shù)，發(fā)揮其真正的作用，相關(guān)科研人員必須基于目前的發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用需求，對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行深入地研究，找出其存在的不足之處并加以調(diào)整和優(yōu)化，從而進(jìn)一步提升電力電子技術(shù)的應(yīng)用效果。

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作者:衛(wèi)昱含 單位:吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院