1 电力电子技术的概述
电力电子技术具有一定的科学性和实用性,无论是对于科技发展还是经济建设来说,都有着重要的现实意义。近年来,我国电力领域发展迅速,并对电力电子技术展开了深入研究,让电力运营和生产更加高效化和质量化。电力电子技术是诞生于电子技术基础上的,指的是一种利用电子器件组成相关电路的技术和学科,该技术涉及到了电力、电子、控制三方面的内容,是现代科技发展的基础。在当前社会中,存在着各种各样的电子器件,从不可控功率二极管到半控型的晶闸管,大功率晶体管,再到绝缘栅双极型晶体管等,给人们的生活与社会的生产带来了很大的便利,不仅可以保证通讯安全,同时也能促进国防建设,对能源保护和国计民生等都有着重要的现实意义。其发展前景一片大好,逐渐发展成为了电气工程中不容忽视的重要环节。
2 电力电子技术的发展
2.1 向变频器时代发展
变频器主要采用了微电子技术与变频技术,通过对电机中的电源频率进行调整和改变,以此来控制交流电动机中的电力设备。最近几年,集成电路技术的应用在很大程度上促进了电力电子技术的发展。1980年至1989年,绝缘栅双极晶体管诞生,第三代场控半导体器件随之问世,在后续的一段时间里,静电感应晶体管、静电感应晶闸管、MOS控制晶闸管等器件也随之诞生,在这种环境下,大规模的集成电路得到了广泛应用,使全控半导体迅速占领了大部分电力市场,这也让电力电子技术迎来了发展的高峰。在随后的几年里,先后诞生了各种全控型半导体器件,使得复合导电机构的应用变得越加成熟,在这种环境下电力电子技术水平也得到了明显的提高。上个世纪八十年代末,第四代电力电子器件问世,集成电路逐渐被人们认知,且得到了广泛的应用。相较于第一、二代的电子器件来说,第四代的电子器件具有良好的耐压性,且电流容量也增加了很多,同时添加了相应的过压过流监测装置。
2.2 向逆变器时代发展
逆变器由控制逻辑和逆变电路两部分构成,主要的作用是将直流电转变为交流电。20世纪80年代末,晶闸管在变频调速装置技术的应用中发挥着重要作用,随着科技的不断发展,电力电子技术也随之完成了整流与逆变的互逆过程。目前,经常用到的高压直流800kV供电网络便是逆变器的典型应用,但是由于工作频率的影响,还依然停留在低频范围之内,但是随着电力电子技术的不断发展与进步,逆变器时代的到来是必然的发展趋势。
3 电力电子技术的实际应用
3.1 电力电子技术在汽车安全系统中的应用
随着我国经济的快速发展,人们对于汽车的需求越来越大,因此很多汽车企业都投入了大量的精力和财力去研发安全系统。汽车安全不仅关系到车内成员的生命安全,同时也关系到车外以及行人的安全,一旦车辆发生碰撞事故就会造成大的损失。随着电力电子技术的不断发展,很多汽车企业都开始广泛的应用这一技术。通过对大量汽车交通事故发生的原因进行分析发现,交通事故发生的主要原因有以下两方面。一方面是人为因素造成的;另一方面则是自然因素造成的。如果将电力电子技术应用在汽车制造当中,就可以在最大程度上避免和防止交通事故的发生。
3.2 电力电子技术在农业电气化中的应用
电力电子技术可以为农业电气化提供充足的电能供应。
首先,随着电力电子技术的快速发展,不仅可以推动各行业的发展,同时还可以在一定程度上推动电能产量的提升,以往我国农业产区的供电都需要向国家电网购买电力资源,但是随着电力电子技术的进一步应用,国家电网根据相关数据和信息对不同地区的用电情况采取分层供电方式,以此使有限的电能资源可以实现科学合理的利用,这对推动农业电能资源的发展有着重要的意义。例如,个人家用电可以使用太阳能装置将光能转化为电能,这些电能在满足正常家用电能的同时,还可以将剩余的资源应用在其他电器当中。除此之外,相关部门还可以根据不同地区的实际情况,应用电力电子技术进行风力发电、沼气发电、水利发电以及生物质能发电等。良好的电力电子技术不仅可以为人们的正常生活带来足够的电能,还可以有效地防止在发电过程中造成不必要的资源浪费和污染。
其次,在多种发电模式提供充足电能供应保障的情况下,还可以应用电力电子技术对有限的电力资源进行高效的转化。就目前电力电子技术发展情况来看,农业电力转换技术通常情况下可以分为以下3种,分别是整流变换技术、直流变换技术以及逆变变换技术。这3种发电方式有着各自不同的优点和缺点,在实际的应用过程中必须要根据实际情况对发电方式进行科学的选择,这样才能在最大程度上激发电力电能作用与应用价值,这对推进农业电气化的快速发展有着重要作用。例如,在居住较为密集的农村地区就可以应用沼气能和太阳能进行发电,对于居住较为分散且地域辽阔的地区,可以应用太阳能和风能进行发电,而对于水资源丰富的地区就可以利用水能,但是要将这些电能转化为标准电能,就必须利用直流变换电力的技术来将其电压等级进行升级,然后再利用逆变变换技术将其最终转化为直流电压。再如,整流变换技术可以将不稳定的电流整合成较为稳定的直流电,随后通过逆变电子技术将其转变为更为标准的交流电,这对提高农业供电效率有着重要意义。
最后,利用电力电子技术进行精准施肥。以往农民在对农田进行施肥时,都习惯采用传统的人工施肥方式将农药和化学物质播撒在农田中,在施肥的过程中相关人员习惯根据自己的经验来进行施肥,这样就无法控制施肥量,导致部分地区施肥增多、部分地区施肥不够的情况发生,这样不仅无法起到相应的效果,还会对土壤造成破坏。但是随着现代化科技的快速发展,人们已经开始应用具有先进采样技术和导航技术的精准施肥机,这些技术可以根据不同地区的农业生产情况进行针对性的精准施肥,并且在施肥过程中还可以自动调节肥料用量。精准施肥机的使用有很多的优点,不仅可以有效防止农药的过度使用,还可以合理施肥,有效避免了对环境造成的严重破坏。
3.3 电力电子技术在家用电器中的应用
电力电子技术在人们日常使用的家电中也得到了广泛的应用,如变频空调、变频洗衣机、电磁炉和节能灯等。带有电力电子技术的电器,不仅非常省电,也具有较强的智能功能,这些功能可以给人们带来不同的使用感受。另外,带有电力电子技术的电器与传统家用电器相比,安全性更高并且使用都是较为环保和安全的材料,这些看不到的优化可以在最大程度上提高人们的生活质量。
4 结束语
综上所述,电力电子技术在我国的发展过程中起着至关重要的作用,因此相关部门要重视电力电子技术的发展和开发,并鼓励各大企业积极应用这一技术,这样不仅对环境起到有效的保护,还可以推进现代化科技的快速发展。
参考文献
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作者简介:魏然翔(1994.7--)男,汉族,南京人,本科,助理工程师,主要从事电力,电子电气方面工作。