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电力电子技术的研究方向范文1
【关键词】电力系统 开关电源 不间断电源
1957年美国通用电气公司研制出了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。而1958年以集成电路的诞生为标志的微电子技术带动了一系列高新技术产业的发展，标志着第一次电子技术革命的开始。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子器件按照能被控制电路信号所控制的程度分为不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指电力二极管、该二极管虽不可控，可因为结构简单，使用方便成本低，仍被广泛应用。半控型器件主要指晶闸管，由它所组成的电路灵活成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、通用逆变器、电机控制等电路中应用广泛。但驱动电流大、耐浪涌电流能力差、容易受二次击穿。以电子技术和微电子技术的发展为背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期发展起来了，主要有电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）。其特点是集高频、高压和大电流于一身，是大型的功率半导体复合器件，全控型器件的诞生表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
二、现代电力电子的应用领域
（一）电力系统及节能方面
电力电子技术在电力系统领域中的应用着非常广泛和重要，在发电通过改变设备的运行特性为主要目的；而电子技术在高压输电领域的应用，极大的提高了电网运行的稳定性，被称为“硅片引起的第”；在配电领域，则通过电力电子装置来防止电网瞬间停电、瞬间电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，加强供电可靠性，改善供电质量。同时还通过减少无功损耗，提高功率指数，来达到节能的目的。在发达国家有60%以上的电能至少经过一次以上的电力电子变流装置进行处理。通过这种处理可以节约能源和提高用电设备的性能。直流输电在长距离、大容量输电中有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都使用晶闸管变流装置。
（二）交通运输
电子技术在铁路运输、船舶、航天、电动汽车等行业都有广泛的应用，称为新兴产业不可缺少的重要技术。新型环保绿色电动汽车与混合动力电动汽车都正在积极的发展中。汽车是靠汽油引擎的运行发展起来的一种机械，它排出大量的二氧化碳与其他废气，严重污染了环境。而绿色电动汽车的电机用蓄电池为能源，靠电力电子装置来进行电力变换与驱动控制，其蓄电池的充电也是离不开电力电子技术的。显然，未来电动汽车大有可能取代燃油汽车。。而在电气机车中的直流机车就是采用整流装置来供电的，而交流机车则采用变频装置来供电，都离不开电子技术的应用，直流折波器和铁道车辆、磁悬浮列车中的电力电子技术更是关键技术的应用实例。船舶、飞机也需要各种不同要求的电源，所以航海、航空都离不开电力电子技术。
（三）开关电源
首先高速发展的计算机技术在带领人类进入了信息社会的同时，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。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。高频开关电源（也称为开关型整流器SMR）通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化，关键技术是高频化。由于开关电源轻、小、薄的特点，其应用日益广泛。现在开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
（四）不间断电源（UPS）
电子技术带给计算机领域的还有不间断电源技术。所谓不间断电源（UPS）是指计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
三、总结
90年代以后，电子技术朝着大功率化、模块化、变频化和智能化发展。电化学专业、铁道电气车、钢铁工业、电力工业的迅速发展给电力电子器件提供了用武之地。通过电子技术和微电子技术的结合，促成了功率集成电路的诞生，最终促使了大量新结构、新材料器件等电子器件的诞生和发展，给工业、航天等带来了极大的帮助和便利，对节约能源、改造传统产业、发展新型产业作出了巨大的贡献。总而言之，电力电子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。
参考文献：
[1]周明宝.电力电子技术[M].北京：机制工业出版社，1985.
[2]陈国呈，周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报，1995（6）：23-26.
[3]王正元.面向新世纪的电力电子技术电源技术应用，2001
电力电子技术的研究方向范文2
关键词：计算机仿真技术；电力电子电路；电力电子系统
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-01
就现阶段而言，计算机技术已经渗入到各行业及领域当中。计算机仿真技术在电路与系统分析中的应用对电力电子技术领域相关产品的生产及技术的开发有着十分关键的作用，这是因为该技术的应用能提高电力电子领域技术人员的专业知识、提高电路设计的完善性以及改进相关产品的性能等。因此，文章将对计算机仿真技术的概念和应用进行介绍，并对该技术相关优化提出建议。
一、计算机仿真技术的简介
计算机仿真技术是在现代信息技术的基础上发展起来的一类综合性技术，该技术综合了原理相近的不同专业领域的多项技术，包括了信息技术、网络技术、图形及图像处理技术、多媒体技术、软件技术、数据分析处理技术、自动化技术以及系统工程技术等，其目的是对系统的设计方案和运行进行了解。计算机仿真技术具有涵盖量广、应用范围大、自动集成化高等特点，目前常用的计算机仿真软件有matlab、pspice、saber等[1]。
二、计算机仿真技术在电力电子电路与系统分析中的应用
（一）电力电子电路及系统的简介
电力电子电路系统主要由电力电子主线路、控制电路以及异步电动机等几部分组成。其中，主线路包括了理想供电电源、受控供电电源、电力电子部件、电阻、互感电感器以及电容，控制电路包括了信号源、代数运算、快递函数以及输出等几大模块，异步电动机主要包括直流电动机及交流电动机。
（二）计算机仿真技术软件的应用
单相boost功率因数矫正电路是电力电子领域的典型电路工作原理图，现就pspice及Power System Blocksets两种计算机仿真软件在该电路中的应用做出阐述。
1.Pspice仿真软件的应用
根据电路原理图在Pspice软件中建立仿真电路图，并采用开放电压环控制，对仿真电路波形进行绘制并分析，并根据分析结果对电流与电压的跟踪输入情况进行判断，最后对电路的功率因数进行校对。
2.Power System Blocksets仿真软件的应用
在仿真软件中建立电路系统模型，包括功率电路以及控制电路的模拟图，使用双闭环电路控制系统、内外环电压环对电路进行调节与控制，得出仿真电路波形图并绘制出来。根据所得出的仿真结果，对输入电流量、输入电压量进行跟踪分析，从而对功率因数进行矫正。
（三）几种计算机仿真技术软件的对比
就现阶段而言，在电力电子相关领域中应用频率较高、应用范围较广的计算机仿真软件之一是Pspice，该仿真软件实现了仿真电路与原电路理论设计图紧密连接，基本上实现了电力电子电路的动态仿真和系统分析。由于该仿真软件中的电路原件的建模特点与实际电路原件的特点相似程度较高，且该软件的仿真电路波形与实际电路测量所得的结果误差率较低，因此该仿真软件在电力电子电路及系统分析中的应用对于电路的设计起到了指导性的作用。另一方面，由于该软件的数据处理规模大并复杂，因此在实际应用过程中，该软件的运行速度不高，对系统分析的效率造成了影响，从而阻碍了该软件的进一步推广。
除了Pspice之外，Power System Blocksets是一款在Matlab的Simulink图形图像处理基础上建立起来的大规模计算机仿真软件，该软件使用方便，且基本上满足了目前电力电子电路仿真的要求[2]。该软件具有操作方便、数据分析效率高、处理精准、兼容性高等特点，现已经在电子电力领域得到广泛应用，并逐渐代替Pspice软件。
三、计算机仿真技术在电力电子电路与系统分析中应用的优化建议
在使用计算机仿真软件建立电力电子电路及系统模型时，由于各类仿真软件的智能性和自动化程度高，因此在建模时只需要在建模窗口中加入所需要的板块、调整好相关参数并接好线路即可。然而，在操作过程中应当注意以下几方面问题，以提高仿真的准确程度。
首先，在电力电子线路连接过程中要注意线路连接的完整性。在线路连接完成后要注意各个连接部位箭头的变化情况，当单箭头转变为加粗加黑的箭头时，即为连接完成。
第二，避免供电电源以及变压器短路。在供电电源与变压器之间设置隔离装置，注意各个部分的公共连接部位，防止短路，必要时可以采用接地模块或总线模块。
第三，关闭后台窗口。在建立电子电力系统模型的过程中，要注意仿真软件中是否有暂不使用的后台窗口，包括输入端子以及输出端子，此时需要采用接地模块及终止模块分别对其进行关闭，以免仿真软件发出警告提示或故障。
第四，对相关参数进行调节。由于电力电子系统的模型建立与实际电路存在的差距，因此在应用仿真软件进行建模时要调节好相关参数，包括仿真的初始时间、仿真结束时间、仿真计算方式、仿真过程中误差范围、步长参数等。在对这些参数进行设定与调节时，要根据所需创建的电力电子系统模型而改变，以提高仿真结果的准确性。
四、结束语
综上所述，计算机仿真技术是新时代科学技术发展的产物，将其应用于电力电子技术领域中能显著提高电力电子电路的运行效率，并简化电力电子系统的分析过程。
参考文献：
[1]裴云庆，段雅莉，王兆安.电力电子系统的计算机仿真及参数优化算法[J].西安交通大学学报，2009，11（20）：221-223.
电力电子技术的研究方向范文3
关键词:电力电子技术;经济影响;可再生能源发电
中图分类号:TP391文献标识码:A
文章编号:1674-1145(2009)27-0010-02
一、电力电子的含义和任务
从学科的角度讲，电力电子的主要任务是研究电力电子(功率半导体)器件、变流器拓扑及其控制和电力电子应用系统，实现对电、磁能量的变换、控制、传输和存贮，以达到合理、高效地使用各种形式的电能，为人类提供高质量电、磁能量。电力电子的研究范围与研究内容主要包括:(1)电力电子元、器件及功率集成电路。(2)电力电子变流技术，其研究内容主要包括新型的或适用于电源、节能及电力电子新能源利用、军用和太空等特种应用中的电力电子变流技术;电力电子变流器智能化技术;电力电子系统中的控制和计算机仿真、建模等。(3)电力电子应用技术，其研究内容主要包括超大功率变流器在节能、可再生能源发电、钢铁、冶金、电力、电力牵引、舰船推进中的应用;电力电子系统信息与网络化;电力电子系统故障分析和可靠性;复杂电力电子系统稳定性和适应性等。(4)电力电子系统集成，其研究内容主要包括电力电子模块标准化;单芯片和多芯片系统设计;电力电子集成系统的稳定性、可靠性等。
从工程应用的角度看，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高科技产业，都迫切需要提供高质量的电能，特别是要求节能。而电力电子则是实现将各种能源高效率地变换成高质量电能、节能、环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间，信息技术与先进制造技术之间，传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的桥梁。电力电子的突出特点是高效、节能、省材，所以电力电子已成为我国国民经济的重要基础技术，是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。因此，无论上述诸多高技术应用领域，还是各种传统产业，乃至照明、家电等量大面广的，与人民日常生活密切相关的应用领域，电力电子产品已无所不在。由于目前我国还没有形成独立自主的、完整的、强大的电力电子的产业体系，因此它已成为制约我国建立独立自主的现代科学、工业和国防体系的瓶颈之一。
二、电力电子技术对社会经济的广泛影响及其重要性
下面结合可再生能源发电、分布式发电、电力质量控制、电力牵引和电机驱动、国防和前沿科学技术等实例，进一步具体说明电力电子技术在这些经济领域中的广泛应用及其重要性。
(一)可再生能源发电
可再生能源(R E)主要包括风能、太阳能、生物能和地热能等。各种能源由于其转化为电能的方式不同，将其送入电网时必须应用电力电子技术按用户的要求对其进行调整和控制。天然气虽然不是可再生能源，但它通过提炼转化为氢气后，再通过燃料电池转化为电能，对环境零污染，也可达到绿色能源的要求。诸多系统中直流-直流变流环节、储能控制环节、直流-交流逆变环节和并网控制环节均不可缺少电力电子技术。
值得指出的是，大部分可再生能源直接产生的能量通常是不稳定的。以风能为例，并网型风力发电都要用到大容量的风力发电机，为了尽可能多地利用风能资源，通常多台大容量的风力发电机并联，由于风场风力的不稳定性，它们在并网时如果不加控制和调节，就会对电网造成严重的冲击，同时为了保证将尽可能多的有功能量送入电网，风力发电系统还必须有储能环节，并需解决存储能量再次转化的问题，上述这些过程都需要利用电力电子技术对其进行控制。
综上所述，开发和利用可再生能源与电力电子技术特别是大功率变流技术密切相关，无论是其中的能量变换、储存、发电机控制和并网控制均离不开电力电子这一关键技术。
(二)分布式发电
分布式发电技术(Distributed Generation)已得到了发达国家的普遍关注。目前，国外已有多种分布式发电技术获得了工业应用，它使得发电设备更加靠近用户，不但减小了人们对远距离输电的依赖，而且提高了人们使用可再生能源发电的兴趣，提高了用户用电的独立性、可靠性、安全性和灾变应变能力。风能发电、太阳能发电、燃料电池发电和小型高速涡轮发电机(Micro Turbine Generator)发电等分布式发电系统都有赖于电力电子技术，以实现安全、可靠、高效的运行。
根据Darnell公司的报告，从2003年到2008年，全球用于分布式与混合式发电设备(DCG)的电力电子产品(包括逆变器、频率变流器、静态传输开关，直流-直流变流器、交流-直流电源和集成大功率电机驱动器等)将以年均12.2%的速度增长，即将从18550MVA增加到32981MVA。
由此可见，分布式与混合式发电设备(DCG)涉及的电力电子技术是未来分布式发电系统中关键技术之一。
(三)电能质量控制
电力电子技术在输、配电中的应用是电力电子应用技术最具有潜在市场的领域。众所周知，从用电角度来说，利用电力电子技术可以有效地进行节电改造，提高用电效率;从输、配电角度来说，必须利用电力电子技术提高输配电质量。近10多年来，随着电力电子器件和变流技术的飞速发展，高压大功率电力电子装置的诸多优良特性决定了它在输、配电应用中具有强大的生命力。目前，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程起着重要的作用。
以在配电中的应用为例，近年来，电力需求的不断增加，非线性电子设备和敏感负载对电力质量提出更高要求，为了得到最大输电量和保证在分布系统的公共连接点有高的电力质量，电压调节、无功/谐波控制和补偿以及电力潮流控制技术已成为必不可少的关键技术，典型的设备有电力调节器、静止无功发生器(SVG)、有源滤波器、静止调相机(STATCOM)和电力潮流控制器等。
上述现代电力系统应用的电力电子装置几乎都无一例外使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，这些关键技术均是国外大公司的核心技术。
(四)电力牵引和电机驱动
在发达国家，约40%能源是通过电能的形式消耗的，而总电能的50%～60%又用于电机驱动场合，其中大部分是用于风机和水泵驱动。Darnell公司作市场调查后认为，从2003年到2008年，北美市场的变频器将会以每年11.5%的速度增长，从3.63亿美元增加到6.28亿美元。
通用场合下的电机调速均采用电力电子与电力传动技术，目前该技术已经比较成熟。但一些高压大功率应用(电力牵引，中、高压高性能电机驱动等)场合，依然是这一领域的技术制高点。
(五)现代国防和前沿科学研究
电力电子在现代化国防中得到越来越广泛的应用，它已成为该领域的核心技术之一。所有现代国防装备的特种供电电源、电力驱动、推进、控制等均涉及电力电子核心技术。而在快中子堆、磁约束核聚变、环保等前沿科学研究以及激光、航空航天、航母等前沿技术中，超大功率、高性能的变流器及其控制系统也是必不可少的核心部件和基础，而这些均属电力电子范畴。
三、电力电子技术目前在我国的发展、应用现状和存在的问题
虽然我国电力电子的开发研究已有50年历史，过去我们已经取得了长足的进步，但是与超大规模集成电路的发展一样，该领域科技发展速度太快，加之我国财力和原有基础薄弱的限制，特别是面临国外高科技的冲击等原因，我国电力电子有被“边缘化”的趋势，即各行各业都迫切需要，但是各应用领域均没将其作为研究重点，国内解决不了就依靠进口。应当承认，目前我们与国外先进水平的差距还是很大的。当前存在的主要问题是:目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要基于晶闸管;虽然也能制造一些高技术的电力电子产品和装置，但是它们均是采用国外生产的电力电子器件和组件以组装集成的方式制造的;特别是先进的全控型电力电子器件则全部依赖进口，而许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术和软硬件，国外均对我国进行控制和封锁。我们正面临着国际竞争的严峻形势，特别是关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术与国外先进水平的差距更大，迅速改变这一现状是我们面临挑战和义不容辞的任务。
过去，我国国民经济各部门虽然引进了不少国外先进技术，也强调了国产化的问题，尽管它们中的绝大多数几年后都可以达到国产化率70%的要求，可是只要我们仔细分析一下，就不难发现，最终国外公司拒绝转让的技术和重要部件，均涉及高技术的电力电子及电力传动产品中的核心技术。各应用领域所涉及的关键电力电子技术可概括为:大功率变流技术;电力电子及其系统控制技术;大功率逆变器并网技术;大功率全控电力电子器件和电力电子全数字控制技术等。与国外的主要差距和存在的问题是:全控电力电子器件国内不能制造;大功率变流器制造技术水平较低，装置可靠性差;电力电子全数字控制技术水平还处于初级阶段;应用系统控制技术和系统控制软件水平较低;缺乏重大工程经验积累等。高性能大功率变流装置目前几乎全部依靠进口。
参考文献
[1]Bimal K Bose. Energy， Environment， and Advances in Power Electronics[J]. IEEE Trans on Power Electronics，2000，15(4).
[2]蔡宣三，钱照明，王正元.电力电子学的发展战略调查研究报告[J].电工技术学报，1999，14(增刊).
[3]钱照明，张军明，谢小高，顾亦磊，吕征宇，吴晓波.电力电子系统集成研究进展与现状[J]. 电工技术学报，2006，21(3).
[4] 钱照明，李崇坚.电力电子——现代科学、工业和国防的重要支撑技术[J].变流技术与电力牵引，2007，(2).
[5]广州能源研究所.新能源和可再生能源调研专集[M].2003.
[6]应建平，林渭勋，黄敏超.电力电子技术基础[M].机械工业出版社，2003.
[7]王学礼.现代电力电子技术的应用与展望[J].电气时代，2003，(8).
电力电子技术的研究方向范文4
关键词：电力电子技术；变压器；应用
新世纪电力电子技术不断提升，尤其是微电子技术的革新，使得电力电子技术的世界日新月异，带动许多关键技术引领尖端科学技术的潮流。电力电子技术发展迅猛，应用能力广泛，与其他学科的交叉应用性强，是目前颇具焦点性的一个专业领域。
通过半导体器件、计算机科技、电路科技、控制智能科技等等平台构成电力电子技术，通过将近五十年时间的发展，其已经不断融入生活、工作的方方面面，在新世纪中伴随电力电子技术新的理论、实践应用发展，成为了关键性的技术。目前，电力电子技术相关的研究，在国际上仍处于较为初级的阶段，虽然为我们带来了巨大的便利，但其仍有许许多多方面的理论和实际应用有待人们的开发与研究，相信在不久的将来，电力电子技术将成为我们生活中不可或缺的一部分。
本文基于电力电子技术在变压器中的应用，通过其相关的理论与原理的阐述，设计电力电子变压器的仿真，致力于提升电力质量，实现电力电子变压器的优越性。
1 相关定义与原理
1.1 电力电子变压器定义
电力电子变压器，又叫做固态、柔性变压器，通过对目前在用的电力电子变压器进行结构研究，可以阐述为电力电子变压器是一种将带有电力特性的能量向另一种带有电力特性的能量进行转变的设备，而上述的两种能量具有不同的频率、相位等等特征。
1.2 电力电子变压器原理
电力电子变压器通过两种不同的功率变换器实现变频，属于交-交式的转化。它的工作原理主要是将一种电压，经过一定的转换器，变换为另一种交流的电压，利用高频电压进行耦合，经变换器转换为所需电压。其可以利用增强变压器的功率实现体积的缩小。运用目前的电力电子技术以及合理的工作技术，实现高频交流电的"制造"，再利用电压器进行电压的交互，实现工频交流电的"制造"，减少、减轻变压器的体积，如此往返，即为电力电子变压器的工作原理。
当前，因在用的基本所有电力系统相关器件，耐压性与输电系统方面都比较薄弱，因此电力电子变压器需要在配电领域进行一定的技术开发，相较于常规的电力变压器，配电系统的变压器其电源两侧的绕组将固定为一次侧，与高频电压器的绕组将固定为二次侧，它们之间由高频变压器作为载体进行联结，详见图1。
图1 配电用电力电子变压器基本原理
2 电力电子变压器电路类型分析
2.1 斩控式电力电子变压器
1995年，美国电科院首先研制出了电力电子变压器的斩控式样机，它选取了BUCK结构的电路，其简单实用，易于调节变压，但缺点是控制性不强，并不含有变频的功能，还不能进行电气隔离，以及无法对输入的电流与功率进行相关的抑制作用，所以，该斩控式电力电子变压器无法在输配电工作中发挥交大的作用。
2.2 交-交-交变换电力电子变压器
M・Kang（美国德州大学）在1999年，研制出一种新型交-交-交变换电力电子变压器，其由初、次两级功率进行交互变频变压器组成，通过两种功率的转换，连接功率器件，实现双向流动电能的作用。其优势为传送容量增加，体积相对小，缺点为相关器件繁复，结构复杂。
2.3 反激式电力电子变压器
反激式电力电子变压器结构简洁，装置器件较少，避免了较多的中介环节，因此比前面两种变压器结构有更大的进步。其优势为相关器件少，电感与电容组成电路，简化了电能质量不足的缺陷。但其开关反应能力偏大，很难在高电压环境下使用，还容易因漏感产生交稿的尖峰电压，对电压应力造成较大的压力，因此电磁相关的干扰颇为明显。
3 电力电子变技术在变压器中的仿真应用
3.1 电力电子变压器在改善电能质量中的应用
电能质量在国际上的基本既定为：运用电力相关设施设备无法进入工作，以及使得其出现问题的电流、电压或者频率等等误差，其基本内容以电压波动与闪变、频率偏移及短时供电中断等等内容为主，其次还有电压的偏差、电流波形的畸变以及三相电压不平衡等等问题，本文主要以前面两种为主要仿真目标进行研究。说明其常规变化与故障隔离等等作用，对电能质量进行一定的改善。
3.1.1 电压波动与闪变
在电压波动与闪变的问题中，由于电力系统的母线出现非整数倍的影响，假设PET一次侧的母线频率是10Hz，幅值为10%左右的和谐波，使得母线电压有异常的波动，具体的仿真结果图如图2所表示。
（1）PET输入相电压 （2）PET输出相电压
图2母线电压波动时的仿真结果
从图2可见，由于实验中有一定的间谐波影响，使得PET一次侧的母线电压有较大明显的波幅，而另外的二次侧电压未受到一定的影响，还是可以对负荷提供有效的供电，对母线电压闪变有交大的影响。
3.1.2 电压跌落及供电中断
本文所实验的仿真条件为0.2s（10周波）的持续时间，额定值为40%的跌幅，时间为0.3s-0.5s左右的跌落时间，电网电压跌落供电中断的特定问题。按照美国电力研究协会的报告指出，电压跌落幅值一般小于40%，具体的实验仿真图详见图3，在电网电压出现跌落的间隙，PET的相关数值仍然保持较为未定的状态，也就是其输出电压并未受到影响，保证一定的输出。
（1）PET输入相电压 （2）PET输出相电压
图3 电网电压跌落时仿真结果
根据上述的仿真实验图可得，电力电子不进可以操作电压器的转换与系统的隔离等等功能，还能对电能质量起到良好的控制作用。如图3（1）中显示，电网电压即使出现一定的闪变、不对称或者跌落，二次侧的输出电压仍然保持相对稳定的状态，进行可靠的供电功能。
3.2 电力电子变压器进行微电网孤岛应用研究
从上述的研究可得，如电压短时供电不足，或者出现一定的跌落，电力电子变压器的输出仍然处于稳定的状态，对于点电能的质量也能给予满足。通过对电能质量的影响研究，发现频率偏差，将大幅度的影响电能的质量，尤其是电网中出现可再生能源的时候。
近年来，我国对于可再生能源的重视可见一斑，不断的有新的可再生能源进入电网中，另外微电网、发电等科研技术广泛的得到发展，其在电网出现故障以及电能的质量无法达到用电需求的期间，能够运用孤岛方案，持续不间断的功能，对供电的安全性和可靠性提供了很大的保证，基本微电网结构图见图4。
图4 微电网的基本结构
由于微电网的容量不大，功率波动性大，使得其频率的控制偏繁复，尤其是主网和微电网分开以后，其功率的波动性就很大，稳定性不强，对于频率要求高、敏感性强的功能负荷带来比较严重的影响。
通过对可再生能源的研究，主要的一种能源即为风能，通过风能发电，在可再生能源的比例占据越来越高的比重。其中，风力发电机有风能和风机相关理论、异步发电机的参数以及电路设计等等问题，风力发电主要包含了双馈感应发电机、 普通异步发电机以及多极同步电机等等。
作为一种新型的、智能型的变压器，电力电子变压器运用相关器件以及高频交流变压器进行交互，充分展示了不同于传统型的电力变压器的工作效用和功能，最大限度的保持了下述三种优势：（1）给予较为稳定、安全的二次侧输出电压，不受负荷的影响，输出电压可控性强，稳定性强；（2）如一次侧电压有一定的故障、电压跌落、闪动、暂停等问题，也不会受太大的影响，恒定性强，保障性强；（3）不断吸收、发出武功，使得无功率处于电网中有较小的线损，降低成本。
时代不断进步，社会不断发展，不同的、新型的变压器层出不穷，要使得电能质量有一定的保障、电的负荷得到保障，尤其的配电系统的质量保障，是目前变压器相关研究中最为重要的问题。电力电子变压器在上述问题中均能得到较好的体现，解决了许多以前存在的问题，通过无功补偿、APF等等功能进行电能质量的调节。相信不久的将来，电力电子变压器将更加良好的运用于配电系统中，这将在很大程度上帮助调节电能质量，降低相关费用，取得良好的收益。
参考文献
[1]王忠勇.电力电子变压器多指标非线性控制研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2011，35（5）： 1072-1076.
[2]曹解围，毛承雄，陆继明，范澍.电力电子变压器在改善电力系统动态特性中的应用[J].电力自动化设备，2005， 25（4）： 65-68.
[3]顾和荣，杨子龙，邬伟扬.并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究[J].中国电机工程学报，2006，26（9）： 108-112.
电力电子技术的研究方向范文5
关键词：微电网； 分布式发电； 微电源； 控制策略； 电力电子技术；
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
前言
微电网是一种由微电源和负荷共同组成的系统，它可同时提供电能和热量，其内部电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制。微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量、可靠性和供电安全的要求。在微网系统中，由于各种精密电子仪器和数字化电器设备在用户中大量装备，用户对微电网系统的供电可靠性和电能质量提出了越来越高甚至苛刻的要求。微电网的运行方式灵活多变，提供高质量的供电服务离不开稳定而完善的控制系统，因此微电网控制策略的研究具有举足轻重的意义，控制问题也正是微电网研究中的一个难点问题。目前国内多在分布式发电和含有分布式电源的配电系统上开展相关研究，针对微电网的研究尚不深入，而对微网控制策略的研究则处于起步阶段。本文在对微电网基本结构和特点研究的基础上，着重归纳分析了几种有效的微电网控制方法，并提出微网控制策略未来的研究方向。
一、微电网的结构及特点分析与研究
微电网是由多个微电源、储能装置和负荷共同组成和集合体，通过隔离装置与上级配电网连接，它可以同时提供电能和热量。微网内部的分布式电源主要依靠电力电子器件负责能量的转换，对于上级电网来说，微电网可以被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电的要求; 对于用户来说，微网可以满足他们对电能质量和可靠性的特定需求。因此相对传统的输配电网，微电网的结构更加灵活。
二、微电网控制策略分析与研究
由微电网的结构及特点的分析可以知道，微电网的运行离不开稳定而完善的控制系统，因此微电网控制策略的研究具有重要的意义。高渗透率下的微网中存在大量的分布式电源，其海量的控制数据和灵活多变的控制方式使得依靠一个中心控制点对整个微网系统做出快速反应并进行相应控制的要求难以实现。因此，对微型电网的控制方法提出了新的要求，当系统遇到如电压暂降、故障、停电等事件时，微网应能够基于本地信息做出自主反应，如发电机利用本地信息自动转到独立运行方式等，从而取代传统的由调度中心统一协调、调度的处理方式。目前，国内对于微网控制策略的研究尚处于起步阶段，国外对于微网控制的研究主要集中于两个方向，一是基于电力电子技术的微电源逆变系统控制的研究，该方法主要针对电力电子型微电源，基于电力电子技术的“即插即用”和“对等”的控制思想，以及功率
管理系统的控制策略。另一种是将传统电力系统中的多技术应用于微电网控制系统的方法。
1、基于电力电子技术的微电源逆变系统控制。基于微网逆变系统的控制应用比较成熟的方法主要包括 PQ 控制和 VSI 控制。实际微网中，不同的分布式电源控制特性差异很大，对于光伏电池和小型风电电源，天气的变化( 阳光强度和风速大小等) 对其工作特性影响很大，因此控制目标是使其能够稳定的输出功率。在 PQ 控制下，逆变器按照预先给定的有功、无功功率设定值输出，因此输出电压波形与上级配网系统电压同步，并且其幅值和相角可控。微电网工作在孤岛运行模式时，采用 VSI控制可以起到平衡供电和负荷的作用，它基于下垂控制原理，能够对系统的扰动迅速做出反应，在 VSI 控制下，逆变器向负荷输出预先给定的电压和频率值，而输出的有功、无功功率则由在此电压和频率下负荷的需求决定。本文提出了一种分别针对微网的并网和孤岛运行模式，对微电源采取不同控制策略的思路，并网模式下对微电源采用 PQ 控制，孤岛模式时则采用 VSI控制，但两种运行模式切换时会出现切换失败的可能。针对偏远地区孤岛运行的微网系统，综合考虑了低压微网的线路参数特性，在传统 VSI 控制的基础上，对原有控制算法进行改进，提出了基于分布式电源本地信息的控制方法。考虑分布式电源在直流侧安装储能装置的结构方式，将微网模型完全简化为并联 UPS 模型进行仿真，充分考虑了实际微网中负荷的分散性。基于电力电子技术的“即插即用”的控制思想，改进传统发电机的下垂特性曲线，将系统不平衡功率动态分配给各机组，仿真表明其具有简单，可靠性好，易于实现的优点。设计了用于微网中DG 的三相四线制电能质量补偿器，并提出一种电流限制算法，整合逆变器的控制策略，使微电网在主电网电压骤降时避免受到大型故障电流的冲击。设计了基于内环电压电流控制、外环有功无功控制的微电网 DG 控制器，模拟了故障情况下，控制器的响应特性，并实现了微网孤岛模式和并网模式的平滑过渡，最后应用 RTDS 进行了实时仿真，证明其具有很好的控制特性。
2、基于多技术的微电网控制。( Agent) 技术自身具有较强的自主能力、信息交互沟通能力和适应能力，因而被广泛应用于规划、控制、网络重构的通讯及协作系统中。由于 Agent 的特点极其适合微电网分散而复杂的控制需要，近年来，很多学者提出将多 Agent 技术应用于微电网的控制策略中。对基于多系统( MAS) 在微电网中的构架功能进行了讨论，建立了以上级电网 Agent、微电网 Agent、元件 Agent 组成的三层多控制系统，表明在电力电子元件大量使用、微网各种分布式电源的多样控制以及微电网中各模式能够灵活调度的高标准下，MAS 将成为微电网控制的最佳选择之一。阐述了多系统在微电网中的积极作用，基于 C/S 架构多微网管理软件，使用客户端在 DG 机组、负荷、能量管理器上实现智能化分布控制，以取得微网内 DG 之间负荷最优分配和微网与上级电网能量最优交换。
三、结语
微电网技术作为电力系统一个前沿的研究领域，以其潜在的巨大经济效益、环保效益和灵活可靠的优势，目前在世界范围内得到大力发展，成为电力产业未来可持续发展的重要模式。近年来国外做了许多基于微网控制理论的研究，主要集中于微电源逆变系统的研究，而对渗入到微电源原动机部分的控制方法研究涉及较少。另外，多 A-gent 技术在微网中的应用多集中于能量管理和市场协调方面，尚未深入到对微网中的具体电能质量指标如电压、频率等进行控制的层面。当微电网并网运行时，微网如何对上级电网提供支撑也将是需要深入研究的工作。综合美国、加拿大、日本和欧洲的微网研究现状，指出微网控制系统未来的发展方向为:一是微网中基于逆变器型微电源和不基于逆变器的 DG、可控型和间歇式分布式电源的运行与控制策略研究。二是对已有的频率和电压控制方法进行改进，以及当微网工作在并网和孤岛两种运行模式下，各电能质量指标控制方法在系统中的适用性校验。三是提出更加先进和智能的控制策略。目前，微网控制的研究在国内尚处于起步阶段，未来对电力电子技术和多 Agent 技术的应用必将发挥更大的作用，这一领域仍有大量的研究工作需要进行。
参考文献
［1］ 梁有伟，胡志坚，陈允平． 分布式发电及其在电力系统中的应用综述［J］． 电网技术，2003
［2］ 鲁宗相，王彩霞，闵勇，等． 微电网研究综述［J］． 电力系统自动化，2007
［3］ 王成山，王守相． 分布式发电供能系统若干问题研究［J］． 电力系统自动化，2008
作者简介：
电力电子技术的研究方向范文6
关键词：电力技术；电源
“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。
1.分布式电源
当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。
1.1微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。
1.2燃料电池
燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。
1.2.1燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。
通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。
1.2.2性能和特点
燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统
目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。
1.2.3技术关键和研究课题
燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。
2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第
2.1大功率电力电子器件的重大进展
电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。
2.2灵活交流输电技术(FACTS)
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。
传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。
