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篇（1）

當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

1.1整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

1.2逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時(shí)代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。

2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對(duì)分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對(duì)開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。

參考文獻(xiàn)

(l)林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學(xué),384-390,1992

(2)季幼章:迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用,電源技術(shù)應(yīng)用,N0.2,l998

篇（2）

目前在電力技術(shù)中較為新穎的一種技術(shù)形式，實(shí)際上就是燃料電池，而燃料電池本身在實(shí)際使用的過程中，實(shí)際上就是通過內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的方式，將釋放出的相關(guān)化學(xué)能，直接轉(zhuǎn)換成為電能。從相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，燃料電池表現(xiàn)出的發(fā)電率極高，如果說單純的采取聯(lián)合循環(huán)式的燃料電池進(jìn)行使用，那么其所表現(xiàn)出的發(fā)電率能夠維持在85%左右。不僅如此，還由于燃料電池表現(xiàn)出的負(fù)荷不高，那么負(fù)荷變化的情況下，便能夠有效的進(jìn)行跟蹤，滿足高調(diào)峰需求。燃料電池在節(jié)能上也只是存在著較低的污染問，在燃料電池技術(shù)持續(xù)完善的情況下，甚至能夠達(dá)到零排放以及節(jié)水的效果，進(jìn)而最大限度的促使能源缺乏現(xiàn)象得以解決。

1.2交流輸電

交流電技術(shù)已經(jīng)在是如今的電力技術(shù)體系中，發(fā)展到了一個(gè)極為成熟的地步，特別是在電力的分配以及輸送上，都呈現(xiàn)出了極大的提升。在實(shí)際使用的過程中，完全可以有效的促使電網(wǎng)資源利用效率大幅度提升，這對(duì)于電能體系的利用高效性有著極大的促進(jìn)意義。在這一過程中，交流輸電電力技術(shù)在大功率之下，表現(xiàn)出的高壓開關(guān)，一般都是直接使用的大功率電子器件，而FACTS設(shè)備實(shí)際上還包含了其他形式的電力設(shè)備技術(shù)，這方面的技術(shù)應(yīng)用，對(duì)于電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中的調(diào)節(jié)工作，有著極為良好的改善效果。并且在電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的功能需求上，交流輸電技術(shù)在其中發(fā)揮出了至關(guān)重要的作用。

1.3太陽能電力技術(shù)

太陽能技術(shù)本身屬于大自然中可使用的最多自然資源，并且在這其中也表現(xiàn)出了較高的能量轉(zhuǎn)換率。太陽能輻射本身在實(shí)際對(duì)地球進(jìn)行照射的過程中，會(huì)由于緯度的差異性，而表現(xiàn)出一定的不同，地球上最大太陽照射率870-3400KWh/m2。根據(jù)中國科學(xué)院對(duì)電力研究的分析，太陽能電池和其他電池有所不同———只可用于小面積地方。每年的供量大概是3500KWh/m2到5500KWh/m2之間。一般來說可以滿足我國普通家庭一年的用電量。太陽能發(fā)電技術(shù)具體包擴(kuò)了兩個(gè)方面：①利用太陽能的熱動(dòng)力發(fā)電的技術(shù)；②利用光伏發(fā)電的技術(shù)。所謂光伏發(fā)電，就是利用太陽能將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，的技術(shù)。隨然太陽能發(fā)電具有很多優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)橐恍┚窒扌?，在全球范圍?nèi)光伏發(fā)電的規(guī)模還十分小，但是在未來幾十年內(nèi)，相較于常規(guī)電力技術(shù)，光伏發(fā)電技術(shù)肯定會(huì)慢慢啤機(jī)開來。

1.4城市化的供電技術(shù)

隨著現(xiàn)代化社會(huì)的不斷發(fā)展，電能的質(zhì)量和供電的可靠性要求也在提高。在現(xiàn)代化社會(huì)里存在著較為復(fù)雜供電方式和供電的負(fù)荷密度，需要相當(dāng)大的發(fā)展空間和靈活性，并且需要較為穩(wěn)定可靠的電力技術(shù)相輔相成，從而真正意義上的滿足電網(wǎng)的升格和不斷增加的供電負(fù)荷，其電網(wǎng)建設(shè)所具備的電力技術(shù)也相對(duì)復(fù)雜。例如：新型的GIS設(shè)備、集成技術(shù)和配電網(wǎng)的保護(hù)等。高壓下的直流配電技術(shù)，即骨干網(wǎng)架的高壓直流電纜，以及自變流的電力技術(shù)的一種流向用戶工頻或者是高頻下供電技術(shù)在城市供電中普遍應(yīng)用。

2電力生產(chǎn)安全

2.1繼電保護(hù)運(yùn)行管理與技術(shù)監(jiān)督

在電力生產(chǎn)安全方面需要保證電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性，因此要求我們能在日常工作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，建立電氣設(shè)備隱患和缺陷庫，減少保護(hù)裝置動(dòng)作的機(jī)會(huì)。如確有故障存在，則需要保護(hù)裝置可靠正確動(dòng)作切除故障，將故障設(shè)備隔離，避免擴(kuò)大事故范圍，以免造成更大的損失。在此基礎(chǔ)上整合計(jì)算機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與管理、保護(hù)裝置的入網(wǎng)管理，降低電氣設(shè)備的缺陷發(fā)生率，對(duì)保護(hù)裝置嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行定期校驗(yàn)，并有試驗(yàn)合格可以投入運(yùn)行的確切結(jié)論，對(duì)于母差、主變差動(dòng)及光纖縱差等保護(hù)尤其要重點(diǎn)關(guān)注，保證各二次回路的正確接線，避免繼電保護(hù)裝置設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.2完善電力生產(chǎn)的安全機(jī)制

安全機(jī)制在一定程度上可以帶動(dòng)工作人員的安全生產(chǎn)積極性，從而實(shí)現(xiàn)了安全事故的控制管理和安全生產(chǎn)的良性循環(huán)，保證了工作人員生命安全和電網(wǎng)安全。建立相關(guān)的安全機(jī)制，規(guī)范了生產(chǎn)管理的各項(xiàng)工作流程，體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的安全性，保證了電力生產(chǎn)的正常、穩(wěn)定、安全進(jìn)行。通過安全保障機(jī)構(gòu)建立，以安全生產(chǎn)為第一要素，重點(diǎn)扶持安全生產(chǎn)，并且建立有效可行的機(jī)制；建立責(zé)任制度和安全管理制度，規(guī)范生產(chǎn)行為，讓考核、管理和執(zhí)行做到有據(jù)可依的網(wǎng)絡(luò)化的機(jī)制體系，從根本上落實(shí)電力生產(chǎn)安全。

2.3加強(qiáng)電力企業(yè)的安全文化的建設(shè)

企業(yè)中的員工是企業(yè)主體部分，無論是企業(yè)的內(nèi)部還是外部都不能脫離人員因素的重要影響作用，所以，調(diào)動(dòng)企業(yè)員工的能動(dòng)性就顯得非常重要。因此，從管理角度入手，需加強(qiáng)電力企業(yè)生產(chǎn)安全方面的管理，提高員工的生產(chǎn)效率與工作責(zé)任心，從而為電力發(fā)展創(chuàng)造更大的發(fā)展空間和經(jīng)濟(jì)效益。逐級(jí)簽訂《安全目標(biāo)責(zé)任書》、《人員互保責(zé)任書》、《四不傷害責(zé)任書》等，使每一個(gè)員工始終繃緊安全這根弦，做到警鐘長鳴。其次，建設(shè)電力生產(chǎn)的安全文化中心的根本是樹立安全意識(shí)，讓員工從根本上認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)安全的利害關(guān)系，使安全意識(shí)深入人心。

篇（3）

電力系統(tǒng)深受能源危機(jī)困擾，雖已開始研制新能源結(jié)構(gòu)，但應(yīng)用效果一直不好，新能源很難與傳統(tǒng)電力裝置、設(shè)備形成默契配合。由于電力技術(shù)的決策能力、更新速度很強(qiáng)、很快，所以要想將風(fēng)能、太陽能、水能等綠色能源引入電力系統(tǒng)，依靠電力技術(shù)是最為可靠、有效的方式。首先，根據(jù)電力技術(shù)測(cè)量、轉(zhuǎn)換、控制、管理能源的能力，改變電力系統(tǒng)原有能源輸出格局，盡可能切斷新能源輸出裝置與系統(tǒng)中其他運(yùn)行設(shè)備的牽絆和影響，僅以能源輸出為價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)、添置綠色能源裝置，以最大限度提高能源的利用率；其次，強(qiáng)化變流調(diào)速技術(shù)、集優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)、能源轉(zhuǎn)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用地位，定期、定時(shí)核算綠色能源輸出、不可再生能源輸出過程中的“能量效益”，并對(duì)系統(tǒng)、裝置、技術(shù)進(jìn)行定向修改；最后，拓展電力技術(shù)的應(yīng)用范圍，圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)，監(jiān)控綠色能源在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行情況，以“消耗”“、效益”為兩大基本點(diǎn)，總結(jié)分析不符合電力技術(shù)應(yīng)用安全的相關(guān)問題，并及時(shí)改正。

1.2實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化

機(jī)電一體化是電氣工程、電力系統(tǒng)發(fā)展的必經(jīng)之路，也是帶動(dòng)高效生產(chǎn)的有效手段，為此，電力技術(shù)可以聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化處理技術(shù)、智能監(jiān)測(cè)等技術(shù)，共同推進(jìn)多門技術(shù)的融合發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的正向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在投入使用之前，應(yīng)接受多次測(cè)量和考察，因?yàn)橐苊馍a(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率，所以必須經(jīng)過電力技術(shù)來處理相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，只有這樣，才能將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制在可控范圍內(nèi)。然而，機(jī)電一體化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行功能的要求和服務(wù)設(shè)定復(fù)雜，僅靠電力技術(shù)很難支撐起整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行重任，所以，一般情況下，電力系統(tǒng)會(huì)選擇“區(qū)域一體化”的生產(chǎn)、改造方式，選擇風(fēng)險(xiǎn)小、收益高、符合電力技術(shù)應(yīng)用條件的系統(tǒng)模塊，幫助小范圍系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)”，并計(jì)算應(yīng)用效果，確定技術(shù)無誤且高效之后，再擴(kuò)大一體化改造范圍。由此可見，電力技術(shù)雖然是電力系統(tǒng)一體化發(fā)展的有力手段，但其應(yīng)用效果依然具有不可控特質(zhì)，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)格外注意、小心。

1.3引入智能技術(shù)

智能手機(jī)、平板電腦已經(jīng)成為電子終端控制的主要裝置設(shè)備，它在人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中的應(yīng)用地位非常高，因此，電力行業(yè)也應(yīng)適當(dāng)引入智能技術(shù)，并創(chuàng)設(shè)以智能控制系統(tǒng)為核心管理中樞的技術(shù)集團(tuán)，以便于工作人員正確、有效、科學(xué)的管控電力系統(tǒng)。經(jīng)過智能技術(shù)修飾，電力系統(tǒng)在故障排除、判斷、處置方面的優(yōu)勢(shì)能力更強(qiáng)了，并基本實(shí)現(xiàn)了“自動(dòng)化”。以往，一個(gè)小故障便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)陷入癱瘓，現(xiàn)如今，運(yùn)行故障會(huì)翻譯成“特殊數(shù)據(jù)”，經(jīng)智能處理器處理，被挖掘、傳送，傳達(dá)給管理人員，主動(dòng)上報(bào)“故障”。這種高效的生產(chǎn)、管理方式，不僅節(jié)省了故障清查、判斷的時(shí)間，還為電力系統(tǒng)提供了堅(jiān)固的安全保障。從應(yīng)用效果上看，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用是顯而易見的，但從發(fā)展空間上看，其應(yīng)用環(huán)境卻日常復(fù)雜，所以，需要廣大電力系統(tǒng)的工作人員謹(jǐn)慎考慮、認(rèn)真探究，以福利避害為原則，引入智能技術(shù)。

2電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的發(fā)展展望

目前，我國綜合國力日益提升，能源生產(chǎn)責(zé)任越來越重，為迎合不斷提高的生產(chǎn)要求、服務(wù)要求，電力系統(tǒng)仍需不斷革新、創(chuàng)造，最大限度的發(fā)揮其功能價(jià)值、生產(chǎn)價(jià)值。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自己對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行、發(fā)展的困難與問題了解，從內(nèi)、外兩方面探究電力技術(shù)的發(fā)展方向。接下來幾年，電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用地位會(huì)不降反升，因?yàn)殡S著工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)系統(tǒng)的落成，系統(tǒng)生產(chǎn)形式、能力、效率的準(zhǔn)確性要求很越來越高，所以，電力系統(tǒng)只有依靠電子技術(shù)方能將能源生產(chǎn)、輸出、管理限制在可控、可管的范圍內(nèi)。一方面，應(yīng)擴(kuò)大電力技術(shù)的包容性，將其與現(xiàn)代高科技技術(shù)再融合，研發(fā)技術(shù)的新功能、新工藝，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供便利條件；另一方面，省察電力技術(shù)自身存在的安全風(fēng)險(xiǎn)、耗能等管理不當(dāng)問題，并設(shè)置研究專題，開展專項(xiàng)調(diào)查，以糾正、改善電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用效果不利的地方。通過內(nèi)、外兩方面發(fā)展手段，電力技術(shù)的發(fā)展道路會(huì)更加明朗，其會(huì)成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的源動(dòng)力。

篇（4）

電力負(fù)荷在鐵路運(yùn)行中，電力主要為以下的設(shè)備進(jìn)行供電：自動(dòng)閉塞信號(hào)，通信系統(tǒng)，集中調(diào)度，車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，自動(dòng)化的駝峰等設(shè)備。在整個(gè)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，每一個(gè)環(huán)節(jié)的供電都是很重要的。如果有任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了斷電，都將影響了整個(gè)鐵路的運(yùn)行情況，將造成鐵路運(yùn)行停止嚴(yán)重時(shí)將造成人員傷亡。根據(jù)事故造成的后果將電力分成三個(gè)等級(jí)：一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人員傷亡；造成鐵路運(yùn)輸秩序的嚴(yán)重的混亂；中斷供電將在政治經(jīng)濟(jì)上造成重大的損失。二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將在政治經(jīng)濟(jì)上造成較大的損失。將影響重要用電單位的正常工作，嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)輸。三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷的為三級(jí)負(fù)荷。鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鐵路電力自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象包括：變配電所，電氣集中電源，信號(hào)電源，自動(dòng)/貫通電力線路，各種高低壓開關(guān)等。將調(diào)度自動(dòng)化主站分為：供電段電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和鐵路局調(diào)度信息管理系統(tǒng)。供電段電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是以生產(chǎn)運(yùn)營為主的。鐵路局調(diào)度信息管理系統(tǒng)是以信息管理為主的。鐵路電力自動(dòng)化系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：鐵路局自動(dòng)化管理系統(tǒng)，變配電所自動(dòng)化系統(tǒng)，信號(hào)電源和電氣集中電源，自動(dòng)化監(jiān)控終端，通信系統(tǒng)，開關(guān)自動(dòng)監(jiān)控裝置，水電段供電段電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)等部分組成。局級(jí)電力調(diào)度管理主站局級(jí)電力調(diào)度管理主站為鐵路局的信息管理中心。它的自動(dòng)化的監(jiān)視和管理整個(gè)全局的每個(gè)供電段的電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。將統(tǒng)計(jì)整個(gè)范圍的電力生產(chǎn)信息，管理電力生產(chǎn)設(shè)備和牽引電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，行車調(diào)度的信息交換的接口。局級(jí)系統(tǒng)采用IOM/交換式以太網(wǎng)計(jì)算的環(huán)境。段級(jí)電力調(diào)度管理主站供電段電力調(diào)度系統(tǒng)是由：調(diào)度主站，信號(hào)電源監(jiān)控裝置，變配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，車站開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)共同完成在其范圍內(nèi)的鐵路電力運(yùn)行的監(jiān)視，報(bào)警，控制，和故障處理以及調(diào)度等工作。高速鐵路有綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)將設(shè)置于綜合維修中心中。而電力系統(tǒng)是該系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。信號(hào)電源監(jiān)控信號(hào)電源對(duì)電源供應(yīng)的要求很高，并且供電的運(yùn)行較為復(fù)雜。信號(hào)電源監(jiān)控由信號(hào)電源控制裝置完成。它的主要任務(wù)是：對(duì)信號(hào)電源的監(jiān)視，開關(guān)狀態(tài)控制，施壓報(bào)警和故障錄波等功能，故障定位和隔離。變配電所自動(dòng)管理系統(tǒng)變配電所自動(dòng)管理系統(tǒng)是鐵路電力管理系統(tǒng)的基本組成單元，完成的是：配電所內(nèi)部的數(shù)據(jù)的傳輸，轉(zhuǎn)發(fā)和遙控等命令的執(zhí)行。它的主要功能有：SCADA監(jiān)控，所內(nèi)的保護(hù)，與監(jiān)控車站開關(guān)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制功能。例如：故障定位，恢復(fù)和對(duì)故障的隔離向調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)變配電所的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。接受主站下發(fā)的相關(guān)命令。在變配電所系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了無人留守的自動(dòng)化的控制。在變配電所自動(dòng)管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了視屏的監(jiān)視也是很有必要的，它能更好的使電力系統(tǒng)的運(yùn)行完善化，更為有效。電力線路的自動(dòng)化系統(tǒng)電力線路包括：自閉和貫通線的管理。具體是指：對(duì)較長的電力線路，進(jìn)行分段，在每臺(tái)分段開關(guān)處安裝好開關(guān)監(jiān)控器，對(duì)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的監(jiān)控，還有對(duì)故障的定位，分析和排除恢復(fù)。鐵路線路的供電距離較長，環(huán)境比較惡劣，自動(dòng)化的供電管理保障了鐵路供電的安全。車站的控制車站是整個(gè)鐵路系統(tǒng)的基本單元，是保證鐵路運(yùn)行的重要組成部分。線路自動(dòng)化分段的開關(guān)和車站信號(hào)電源都在車站中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)電源和線路的監(jiān)控工作。

機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)

鐵路的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)首先采用的第三代的BAS技術(shù)，通常叫做：網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在鐵路設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)這種系統(tǒng)應(yīng)用于鐵路中時(shí)，需要第二代的BAS技術(shù)作為補(bǔ)充。第三代的BAS技術(shù)主要包括：PLC等智能控制器。它是以太網(wǎng)為接口，遵循的是TCP/IP協(xié)議。使得系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)更為扁平。對(duì)于大型的車站和特別長的隧道，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以選擇環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者是雙層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它屬于整個(gè)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。通過通信控制器將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連通。為值班員提供相關(guān)的交互服務(wù)。為了增強(qiáng)抗干擾能力和延長網(wǎng)絡(luò)化的距離，交換機(jī)可以選擇光纖交換機(jī)。因?yàn)樵谧冸娝凶詣?dòng)化的裝置比較密集。

中央監(jiān)控站

中央監(jiān)控站可以配置遠(yuǎn)程抄表和負(fù)荷管理工作站以及監(jiān)控工作站。維護(hù)工作站，報(bào)表工作站，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通信服務(wù)器，打印機(jī)投影系統(tǒng)，UPS，WEB服務(wù)器，GPS。為了提高系統(tǒng)的可靠性，關(guān)鍵設(shè)備例如：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通信服務(wù)器，監(jiān)控工作站等可以選擇冗余設(shè)置。遠(yuǎn)程抄表以及負(fù)荷管理工作站，用電負(fù)荷的遠(yuǎn)程自動(dòng)，負(fù)荷以及表計(jì)的控制。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。報(bào)表工作站主要用于自動(dòng)編輯生成各種表，生產(chǎn)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算報(bào)表。驅(qū)動(dòng)打印機(jī)打印。監(jiān)控工作站主要是為工作人員數(shù)據(jù)的監(jiān)視，分析，模式，節(jié)能設(shè)備控制等等的控制。通信監(jiān)控器主要用于中央監(jiān)控站與各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。完成了數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)發(fā)。通信監(jiān)控器還可以作為BAS系統(tǒng)于其它系統(tǒng)例如：BAS系統(tǒng)等系統(tǒng)的接口裝置。也可以配置單獨(dú)的PC機(jī)來代替監(jiān)控器。WEB服務(wù)器提供了WEB服務(wù)功能。這種服務(wù)器可以將歷史數(shù)據(jù)和監(jiān)控的數(shù)據(jù)以網(wǎng)頁的形式傳輸出去。這樣可以有效的完成了對(duì)鐵路的監(jiān)控任務(wù)。維護(hù)工作站用于系統(tǒng)維護(hù)人員執(zhí)行參數(shù)整定，系統(tǒng)的配置，進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò)管理以及系統(tǒng)的維護(hù)等任務(wù)?？刂茖討?yīng)該根據(jù)受控制的對(duì)象和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的具體要求選擇合適的監(jiān)控方案和設(shè)備。最為典型的方案是DDC監(jiān)控器。對(duì)于變配電所等比較大的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)需要許多設(shè)備終端。控制層可將這些終端連接起來組成子系統(tǒng)。并通過通信控制器接入通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)層是指：對(duì)各種儀器儀表和傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集包括，脈沖數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字量，交流量等。通過開關(guān)閥門來接收控制器以及上一級(jí)主站的命令。當(dāng)然為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也需要配置相關(guān)的手動(dòng)裝置。以便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)任務(wù)尤其是在緊急情況下。

篇（5）

二、電力技術(shù)的應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)的意義

電力技術(shù)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的控制，這種技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，雖然電力技術(shù)在我國的電力系統(tǒng)中應(yīng)用的時(shí)間不算長，但其發(fā)展速度卻十分迅速，我國的電力系統(tǒng)已經(jīng)有了一套比較完整的體系。電力技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用可以有效改善發(fā)電機(jī)等多種設(shè)備的運(yùn)行特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)功率的調(diào)節(jié)。主要的表現(xiàn)是：對(duì)大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁的控制、對(duì)水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁控制和對(duì)發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速控制。在火電廠中，風(fēng)機(jī)水泵的發(fā)電量占很大的比重，但它的效率也比較低，通過變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)提高運(yùn)行的效率，但是我國目前的企業(yè)很少有能夠生產(chǎn)高壓大容量的變頻器，其精確度也有待提高。電力技術(shù)的目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的有效利用和提升電力行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，其主要的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：提高電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅可以提高資源的利用率，降低人力成本和管理成本，而且還可以促進(jìn)和完善電力系統(tǒng)的功能，從而使我國的電力行業(yè)朝著低耗能和高效率的方向發(fā)展。電力技術(shù)的應(yīng)用使我國的電力行業(yè)和其他的新興產(chǎn)業(yè)相融合，調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，機(jī)電一體化的進(jìn)程促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展，提升了電力企業(yè)的實(shí)力。

三、應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的主要電力技術(shù)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是通過電纜進(jìn)行傳輸?shù)?，而電纜一般是鋪在地下的，這也就增加了故障排查的難度。太赫茲波可以穿過泥土、塑料和石灰板等難以移動(dòng)和清除的物質(zhì)，可以對(duì)鋪在地下的電纜進(jìn)行有效的觀察。太赫茲波發(fā)達(dá)的敏感性可以探測(cè)到非常細(xì)微的問題和缺陷，因此太赫茲探測(cè)器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅可以大大降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，維護(hù)人員安全，而且可以提高檢測(cè)的精確度，降低企業(yè)的成本。太赫茲檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用還可以有效的抑制偷電行為，大范圍的檢測(cè)到偷電狀況，減少偷電行為發(fā)生的概率。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用GPRS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)通信速度、質(zhì)量和可靠性的要求。GPRS既可以作為遠(yuǎn)動(dòng)通信的備用頻道，又可以作為非實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要通道。它是一種基于GSM無線系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，也就是無線分組業(yè)務(wù)，可以通過無線IP實(shí)現(xiàn)終端和終端或者終端到互聯(lián)網(wǎng)之間的連接。GPRS技術(shù)的引用可以使用戶免受斷線的阻擾，保證數(shù)據(jù)傳送和語音通話能夠同時(shí)進(jìn)行，分組交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面提高傳輸速率，GPRS可以同時(shí)利用一個(gè)無線頻道的全部時(shí)隙，可以達(dá)到理論上的最大傳輸速率，但在現(xiàn)實(shí)中，運(yùn)營商不可能把所有的時(shí)隙分配給數(shù)據(jù)服務(wù)，但與其他的數(shù)據(jù)交換服務(wù)相比，仍然有很大的優(yōu)勢(shì)；另一方面是永不斷線，只要在無線頻道中，用戶發(fā)送或者接受的消息就能通過GPRS實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。因?yàn)橐陨系膬?yōu)點(diǎn)，GPRS技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

四、電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）電力技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)發(fā)電機(jī)中電磁和頻率的控制。在我國大型電廠的發(fā)電機(jī)中主要采用的是靜態(tài)電磁系統(tǒng)，隨著電力技術(shù)的發(fā)展，電磁控制樞紐逐漸被取代，實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜態(tài)電磁的方便控制。不僅對(duì)靜態(tài)電磁的進(jìn)行了自身調(diào)整，也提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行速度。電力技術(shù)在電廠電力系統(tǒng)中的普及，可以有效控制發(fā)電時(shí)水源頭的壓強(qiáng)和水力的流速，使水力發(fā)電系統(tǒng)隨著水流的壓強(qiáng)和流速改變而改變，從而保障發(fā)電機(jī)以穩(wěn)定的效率運(yùn)行。

（二）電力技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

輕型直流輸電技術(shù)（HDVC　LIGHT）具有可靠性高、容量大、易調(diào)節(jié)和靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)應(yīng)用到海底電纜或者在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，可以避免出現(xiàn)停運(yùn)或者閃爍的狀況。柔流輸電技術(shù)（FACTS）最早是在20世紀(jì)80年代提出的，是目前發(fā)展比較迅速的新型技術(shù)，這種技術(shù)良好地結(jié)合了電子技術(shù)和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)中電壓、相位和功率等參數(shù)的控制，不僅改善了電能的輸送狀況，而且降低了電能在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的損耗，該技術(shù)的運(yùn)用大大增強(qiáng)了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于電能的輸送，高壓直流輸電技術(shù)成為近來關(guān)注的焦點(diǎn)，遠(yuǎn)距離的高壓輸電可以解決許多問題，與交流電相比，減少在相同條件下電能的損耗，穩(wěn)定的電流減少了電抗壓降，整體壓降的減小可以減少對(duì)線路的投資，提供輸送的穩(wěn)定性。

（三）電力技術(shù)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅可以改善電能的配送質(zhì)量，還可以增強(qiáng)供電的可靠性，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)電能用戶都能快捷、安全、公平的用電。為了使電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的良好運(yùn)用就需要對(duì)功率、電壓、諧波等參數(shù)進(jìn)行精確的控制，防止電能在輸送的過程中出現(xiàn)波動(dòng)或者擾動(dòng)。電力技術(shù)是這一環(huán)節(jié)中應(yīng)用到的主要技術(shù)，它和柔流電輸電技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)原理是一樣的。電力技術(shù)不僅可以擴(kuò)展系統(tǒng)的配電能力，而且可以提高配電質(zhì)量和可靠性。該電力技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)的成本比較低，因此其市場(chǎng)前景非常廣闊。提高電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還要強(qiáng)化我國的智能型電網(wǎng)，建設(shè)智能型電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)電力的科學(xué)發(fā)展，從而更有利的實(shí)現(xiàn)電力能源的良好輸送和提高使用的效率。建設(shè)智能型電網(wǎng)還可以提高其經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)節(jié)能減排，減少污染物的排放數(shù)量。實(shí)現(xiàn)清潔能源的標(biāo)準(zhǔn)化和電力系統(tǒng)控制運(yùn)行的智能化。智能化的電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的雙向互動(dòng)，便于為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的電力跨省交易也加大了對(duì)電力資源的調(diào)劑，有效避免自然災(zāi)害對(duì)電力系統(tǒng)的危害，為用戶提供安全穩(wěn)定的電源。

篇（6）

二、電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用形式

作為電力電子技術(shù)中的一部分,電力電子變流技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)七、八十年代開始被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。一經(jīng)應(yīng)用便受到社會(huì)各界的極大關(guān)注。隨著不斷的發(fā)展,電力電子變流技術(shù)以整流電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路、斬波電路等形式在電力系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了相應(yīng)的良好效果。

(一)整流電路

整流電路是用可以調(diào)節(jié)大小的直流電代替了交流電供給直流用電設(shè)備的一種電力電子變流電路。整流電路通過整流二極管將輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)化成直流電,實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電的整流。交流電壓在通過整流電路之后,就會(huì)變成混合電壓,既有交流電壓也有直流電壓。整流電路被應(yīng)用到一些相應(yīng)的用電控制和相關(guān)輸電環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了快速高效控制并推動(dòng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí),整流電路還用多相整流的方式減少和控制了輸出電壓的脈動(dòng)情況,并減少了電能的損失。整流電路一般是由變壓器、濾波器和整流主電路組成的,在調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的速度和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁、電鍍、電解等方面得到了相應(yīng)的普遍運(yùn)用。整流電路的變壓器的設(shè)置是為了使輸入的相應(yīng)的交流電壓與輸出的直流電壓之間保持相匹配協(xié)調(diào),并實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電網(wǎng)與整流電路之間的隔離。變壓器在整流電路中的設(shè)置情況需要依據(jù)相應(yīng)的具體情況來確定。整流電路中的濾波器是為了能夠?qū)⒅绷麟妷褐械慕涣麟妷哼^濾掉而在主電路與負(fù)載之間進(jìn)行的相應(yīng)連接。2。世紀(jì)70年代,整流電路的主電路主要是由晶閘管和整流二極管。隨著不斷發(fā)展,發(fā)光二極管等新形材料逐漸被應(yīng)用到主電路中。電力系統(tǒng)中的整流電路主要包括半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。其中,半波整流電路是整流電路系統(tǒng)中最為簡單的一種,它能夠通過電源變壓器將220伏電壓轉(zhuǎn)變成所需要的電壓大小,整流二極管能將相應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。經(jīng)過反復(fù)的轉(zhuǎn)換過程,一半的交流電被演變成了直流電,這也是半波整流的由來。半坡整流電路的電流利用率比較低,多用于電壓高、電流小的領(lǐng)域。全波整流電路可以認(rèn)為是由兩個(gè)半波整流電路組成的,其通過對(duì)整流電路的相應(yīng)調(diào)整,達(dá)到了對(duì)電能的高效運(yùn)用,但其二級(jí)管所承受的電壓相對(duì)較大。橋式整流電路是使用最為廣泛的整流電路,它通過接入兩個(gè)二極管使電路形成了橋的形狀。橋式整流電路既能夠高效利用電能,還能夠使承受的反向電壓相應(yīng)減少,對(duì)其穩(wěn)定運(yùn)行有一定的作用。

(二)交流調(diào)壓電路

交流調(diào)壓電路是運(yùn)用改變電壓、相數(shù)等方式實(shí)現(xiàn)新形式的交流電代替原來的交流電的一種變流電路,其主要被應(yīng)用在控制電熱、控制燈光和控制交流電動(dòng)機(jī)速度等方面。交流調(diào)壓電路在被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的同時(shí),也實(shí)現(xiàn)了在高壓電器中的應(yīng)用。交流調(diào)壓電路雖然會(huì)產(chǎn)生諧波,但其對(duì)電路系統(tǒng)的影響并不是很大,而且該電路還具有設(shè)置簡單、方便控制和調(diào)節(jié),對(duì)有色金屬的消耗較小等特點(diǎn)。此外,交流調(diào)壓電路還能在電動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過程進(jìn)行調(diào)壓,以保持電壓的穩(wěn)定和電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。交流電壓器通過依照相應(yīng)的規(guī)律控制交流開關(guān)從而達(dá)到控制輸出電壓的目的。交流調(diào)壓器控制電壓的方式主要有周波控制調(diào)壓、相位控制調(diào)壓和斬波控制調(diào)壓。其中,周波控制調(diào)壓是通過交流開關(guān)關(guān)閉和開通相應(yīng)的周波,從而改變輸出電壓的波形達(dá)到改變輸出電壓大的目的。相位控制調(diào)壓是通過改變晶閘管電壓到觸發(fā)點(diǎn)之間的電角度,從而改變輸出電壓的方式。斬波控制調(diào)壓是通過利用開關(guān)將電源周期內(nèi)進(jìn)行切斷,將輸出電壓也相應(yīng)切成小段,再通過改變其寬度或開關(guān)通斷的周期來調(diào)節(jié)輸出電壓的方式。

(三)逆變電路

逆變電路是用不同的交流電代替直流電的一種變流電路,可用于構(gòu)成各種交流電源,在工業(yè)領(lǐng)域有比較廣泛的運(yùn)用。生活中的一些直流電源向交流負(fù)載供電時(shí)就需要逆變電路來實(shí)現(xiàn)。逆變電路通過相應(yīng)的開關(guān)和晶閘管來改變直流電路的電壓或電流,從而把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的過程。逆變電路有單相和多相之分。逆變電路常常被拿來與變頻做相關(guān)聯(lián)系。逆變電路能夠通過轉(zhuǎn)變電流頻率實(shí)現(xiàn)與水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出頻率相一致的目標(biāo),從而能夠使水力、風(fēng)力發(fā)電取得高效運(yùn)轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠節(jié)能運(yùn)行,可將逆變電路應(yīng)用到對(duì)風(fēng)機(jī)水泵的調(diào)節(jié)中去,以通過轉(zhuǎn)變頻率的方式調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)行速度,實(shí)現(xiàn)其節(jié)能高效運(yùn)轉(zhuǎn)。此外,通過運(yùn)用帶有逆變電路的逆變器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能發(fā)電的轉(zhuǎn)換運(yùn)用。

(四)斬波電路

斬波電路是用斬波器使改變?cè)须娐返碾妷?使一種新的固定電壓或可調(diào)電壓的直流電來代替原來電壓的直流電的一種變流電路。它在一些電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中得到了廣泛應(yīng)用,如開關(guān)電源等。斬波電路是為了電力運(yùn)用的相應(yīng)需要,將相應(yīng)的一部分正弦波斬掉,從而改變電路電壓的變流技術(shù)。斬波電路的斬波器往往會(huì)采用脈寬調(diào)制和頻率調(diào)制兩種方式。斬波電路主要包括升壓斬波電路、降壓斬波電路和升降壓斬波電路等。斬波電路能夠在節(jié)約電能的基礎(chǔ)上使相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)能夠平穩(wěn)加速。與此同時(shí),斬波電路還能夠起到調(diào)節(jié)電壓和對(duì)電網(wǎng)側(cè)諧波進(jìn)行有效控制的作用。

三、電力電子變流技術(shù)的作用

(一)促進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展

隨著電力電子控制設(shè)備和變流技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用,電力電子變流技術(shù)在促進(jìn)電力電子的智能化發(fā)展方面發(fā)揮出了重要的作用,也對(duì)實(shí)現(xiàn)微電子技術(shù)與變流技術(shù)的有機(jī)整合提供了相應(yīng)的支持和幫助。這不僅有利于電力電子變流技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,也能夠在一定程度上推動(dòng)電子技術(shù)的重大發(fā)展,為新的電子革命的到來起到了相應(yīng)的推動(dòng)作用。

(二)對(duì)電能的使用更加高效合理

傳統(tǒng)的電力技術(shù)在電能運(yùn)用上存在著相應(yīng)的浪費(fèi)和管控不足等情況,不利于電能的高效配置和合理利用。而通過在電力系統(tǒng)中運(yùn)用電力電子變流技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)變電流和電壓,從而達(dá)到相應(yīng)的用電需求,也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約電能,高效用電的目標(biāo),促使社會(huì)對(duì)電能的應(yīng)用更加科學(xué)合理。在實(shí)際應(yīng)用中,如果將電力電子變流技術(shù)針對(duì)一些電力設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的節(jié)能操作,則可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)可觀的節(jié)電效果。這對(duì)減少不必要的用電浪費(fèi)和提高用電效率有著良好的推動(dòng)作用。

(三)推動(dòng)電力系統(tǒng)的全面發(fā)展

傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備往往有著龐大的體積和反應(yīng)較慢的低頻運(yùn)行效果,對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展造成相應(yīng)的不良影響。而將電力電子變流技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中來,不僅可以使電力系統(tǒng)的工作效率大大提高,還可以減小機(jī)電設(shè)備的體積,并能提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行速度,使其實(shí)現(xiàn)高效率、高頻化的運(yùn)作。這些變化既能夠?qū)崿F(xiàn)電力設(shè)備的高效運(yùn)作,也能夠推動(dòng)電力系統(tǒng)的全面發(fā)展。(四)促進(jìn)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)中的普及和信息化發(fā)展在電力電子變流技術(shù)的發(fā)展過程中,其逐漸滿足了人們生產(chǎn)和生活的各種需要,也逐步被應(yīng)用到人們的生產(chǎn)和生活當(dāng)中的各個(gè)領(lǐng)域中,不僅促進(jìn)了人們生產(chǎn)生活領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容的開展,也在一些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)這種技術(shù)的普及應(yīng)用。與此同時(shí),由于電力電子變流技術(shù)能夠溝通機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)系,其能夠有效地將微電子技術(shù)運(yùn)用到相關(guān)產(chǎn)業(yè)中,從而推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和電力系統(tǒng)的信息化發(fā)展。

四、電力電子變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)的發(fā)展中,電力發(fā)電的方式也是多種多樣的,既有傳統(tǒng)的火力、水力發(fā)電,也有新興的太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和核能發(fā)電。由于能源總量十分有限,傳統(tǒng)的發(fā)電方式不能夠在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上更好地滿足人們的用電需求,人們對(duì)新興發(fā)電方式的關(guān)注度也就越來越高。但新興發(fā)電方式有其優(yōu)越性的同時(shí),也存在著一定不穩(wěn)定。電力電子變流技術(shù)則能彌補(bǔ)新興發(fā)電方式或受環(huán)境影響或受電力儲(chǔ)存的影響而導(dǎo)致的發(fā)電和用電效果不佳的情況,使其得到高效運(yùn)用。同時(shí),變流技術(shù)還能夠改善各種發(fā)電系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備,以促進(jìn)它們?cè)诎l(fā)電過程中的有效運(yùn)用,保證發(fā)電環(huán)節(jié)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(二)在輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)往往存在著電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定等方面的問題,將能夠執(zhí)行相應(yīng)的變流技術(shù)的電力電子器件應(yīng)用到輸電系統(tǒng)中,能夠克制相應(yīng)的電壓不穩(wěn)的問題,并實(shí)現(xiàn)電流形式的轉(zhuǎn)換,使電網(wǎng)的運(yùn)行狀況更加穩(wěn)定和完善。不管是在直流輸電過程中還是在交流輸電過程中,電力電子變流技術(shù)都充分發(fā)揮了其轉(zhuǎn)換頻率或者抗擊諧波等一系列的重要作用,保證了電力輸送的正常與穩(wěn)定,完善了供電質(zhì)量。

(三)在配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)在進(jìn)行配電操作的時(shí)候也要依靠對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用。電力電子變流技術(shù)不僅能夠用在配電系統(tǒng)的操作電源上,還能夠應(yīng)用到蓄電充電方面,既能保障了配電環(huán)節(jié)的電流轉(zhuǎn)換,也能協(xié)助相應(yīng)的電力儲(chǔ)備,保證了配電工作有條不紊。與此同時(shí),人們的日常生活用電也離不開對(duì)電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用,它既可以維護(hù)日常用電的穩(wěn)定性,還能通過相應(yīng)設(shè)備使家用電器節(jié)省用電量。

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2電力電子技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

從近幾十年的發(fā)展歷程中我們可以看出，半導(dǎo)體的發(fā)明與應(yīng)用有效地推動(dòng)了電子技術(shù)的快速發(fā)展，其中晶閘管等電力半導(dǎo)體在這一過程中發(fā)揮了重要的作用。在進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，半控型晶閘管形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和半導(dǎo)體制造工藝水平的不斷提高，先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容量高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展，這又是一個(gè)飛躍。步入20世紀(jì)90年代后，電力電子技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與該技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)品也得到進(jìn)一步升級(jí)，大都朝著智能化、模塊化方向發(fā)展，逐步形成了電力電子技術(shù)的三步走模式及理論的研發(fā)，產(chǎn)品的研制、產(chǎn)品的應(yīng)用，成為國際科研領(lǐng)域的新星，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的熱門行業(yè)。但是，就目前我國電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，還不容樂觀，其中電力半導(dǎo)體器件的研發(fā)與應(yīng)用同西方發(fā)達(dá)國家相比，還存在較大的差距，還比較落后，所以，如果在21世紀(jì)國際電力電子技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，我國半導(dǎo)體器件的落后狀態(tài)得不到改善，將直接影響我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此，對(duì)于我國電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來說，仍然任重而道遠(yuǎn)。

篇（8）

“電力技術(shù)是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁”，這個(gè)論斷已經(jīng)逐漸成為人們的共識(shí)。研究表明，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)盡可能把一次能源轉(zhuǎn)換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因?yàn)椋诒ＷC相同的能源服務(wù)水平的前提下,使用電力這種優(yōu)質(zhì)能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉(zhuǎn)換為電力使用，人們賴以生存的環(huán)境和生活質(zhì)量就會(huì)大大改善。因此，電能高效潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲(chǔ)存、分配和使用的技術(shù)將成為電力技術(shù)的重點(diǎn)領(lǐng)域。以下將對(duì)若干電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進(jìn)行簡單評(píng)述。

1.分布式電源

當(dāng)今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(jī)(IC)、微型燃?xì)廨啓C(jī)（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環(huán)保性能，分布式電源與“小機(jī)組”已不是同一概念。

1.1微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉(zhuǎn)速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃?xì)廨啓C(jī)，工作溫度500℃，其發(fā)電效率可達(dá)30%。目前國外已進(jìn)入示范階段。其技術(shù)關(guān)鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等?？梢?，電工技術(shù)的突破常常取決于材料科學(xué)的進(jìn)步。

1.2燃料電池

燃料電池是直接把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式，被稱為21世紀(jì)的分布式電源。

1.2.1燃料電池的工作原理

燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負(fù)極)轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負(fù)氧離子通過2極間離子導(dǎo)電的電解質(zhì)到達(dá)陽極與氫離子結(jié)合成水，外電路則形成電流。

通常，完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護(hù)與控制及儀表系統(tǒng)組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應(yīng)配備燃料改質(zhì)器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內(nèi)重整功能，無須配備重整器。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術(shù)成熟、已商業(yè)化的燃料電池?，F(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11MW的設(shè)備及便攜式250kW等各種設(shè)備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應(yīng)可以在內(nèi)部進(jìn)行，可用于規(guī)模發(fā)電，現(xiàn)在正在進(jìn)行兆瓦級(jí)的驗(yàn)證試驗(yàn)。固體電解質(zhì)燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質(zhì)是氧化鋯等固體電解質(zhì)，未來可用于煤基燃料發(fā)電。質(zhì)子交換膜燃料電池是最有希望的電動(dòng)車電源。

1.2.2性能和特點(diǎn)

燃料電池有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電效率可達(dá)100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實(shí)際效率可達(dá)58.4%。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達(dá)到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?；緹o關(guān)，小型設(shè)備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態(tài)，燃料電池跟隨負(fù)荷變化的能力非常強(qiáng)，可以在1s內(nèi)跟隨50%的負(fù)荷變化。(3)噪音低；可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統(tǒng)

目前燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的障礙是造價(jià)高，在經(jīng)濟(jì)性上要與常規(guī)發(fā)電方式競(jìng)爭尚需時(shí)日。

1.2.3技術(shù)關(guān)鍵和研究課題

燃料電池的技術(shù)關(guān)鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價(jià)格等與商業(yè)化有關(guān)的項(xiàng)目，主要涉及新的電解質(zhì)材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質(zhì)的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實(shí)用化受到限制。需要解決電池構(gòu)成材料的腐蝕；電極細(xì)孔構(gòu)造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質(zhì)且工作溫度很高,對(duì)構(gòu)成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學(xué)性穩(wěn)定和致密性（不通過氣體）的電解質(zhì)，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩(wěn)定氧化鋯。為了降低工作溫度，應(yīng)盡可能減少電解質(zhì)薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結(jié)法和電化學(xué)蒸發(fā)涂層法制備電解質(zhì)薄膜。實(shí)用的電解質(zhì)膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進(jìn)的已達(dá)到0.01mm。這樣薄的電解質(zhì)陶瓷材料除應(yīng)當(dāng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運(yùn)行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩(wěn)定性好，但費(fèi)用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導(dǎo)電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個(gè)重要的研究方向是尋找低溫的質(zhì)子導(dǎo)電的電解質(zhì)。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價(jià)就可以大幅度降低。2.大功率電力電子技術(shù)的應(yīng)用硅片引起的“第

2.1大功率電力電子器件的重大進(jìn)展

電力電子學(xué)（PowerElectronics）的應(yīng)用已經(jīng)有多年的歷史。電力電子學(xué)器件用于電力拖動(dòng)、變頻調(diào)速、大功率換流已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發(fā)展也引起了電力系統(tǒng)的重大變革，通常稱為硅片引起的第。

近年來，大功率電子器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力的一次系統(tǒng)?？煽毓瑁ňчl管）用于高壓直流輸電已經(jīng)有很長的歷史。大功率電子器件應(yīng)用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質(zhì)電力技術(shù)（CustomPower）以及新一代直流輸電技術(shù)則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應(yīng)用，將成為電力研究前沿。

2.2靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)

靈活交流輸電技術(shù)是指電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。

篇（9）

電力線通信簡稱PLC（PowerLineCommunication0）是利用配電網(wǎng)低壓線路傳輸多媒體信號(hào)的一種通信方式。在發(fā)送時(shí)利用GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）或OFDM（正交頻分多路復(fù)用）調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，把載有高頻信息的高頻加載于電流，然后再電力線上傳輸，在接收端先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號(hào)取出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號(hào)，并傳送到計(jì)算機(jī)或電話，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。類似的電力線通技術(shù)信早已有所應(yīng)用，電力系統(tǒng)中在中高壓輸電網(wǎng)(35千伏以上)上通過電力載波機(jī)利用較低的頻率以較低速率傳送遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)或話音，就是電力線通信技術(shù)應(yīng)用的主要形式之一，已經(jīng)有幾十年歷史。

PLC接入設(shè)備分局段設(shè)備和用戶端PLC調(diào)制解調(diào)器。局段負(fù)責(zé)與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)連接。在通信時(shí)來自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器后，通過用戶配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端設(shè)備將信號(hào)解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。該技術(shù)不需要重新布線，在現(xiàn)有低壓配電線路上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、和視頻業(yè)務(wù)的承載。終端用戶只需插上電源插座即可實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視接收、打電話等。同樣電力線通信技術(shù)也可應(yīng)用于其他相關(guān)領(lǐng)域，對(duì)于重要場(chǎng)所的監(jiān)控和保護(hù)，一直需要投入大量的人力和財(cái)力，現(xiàn)在只需利用電源線，用極低的代價(jià)更新原有監(jiān)控設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前電力系統(tǒng)抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的準(zhǔn)確性、同步性難以保證。同時(shí)由于抄表地點(diǎn)分散，表記數(shù)量眾多，所以抄表的工作量巨大。基于電力線路載波(PLC)通信方式的自動(dòng)抄表裝置，由于不需要重鋪設(shè)通信信道，節(jié)省了施工及線路費(fèi)用,成為現(xiàn)代電力通訊的首選方式，使得抄表的工作量大大減少。近年來居民小區(qū)及大樓朝智能化發(fā)展，現(xiàn)在的智能化建筑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5A。但是這些不同的系統(tǒng)自動(dòng)化需要不同的網(wǎng)絡(luò)支持；給建設(shè)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來了巨大的壓力。借助電力線通信技術(shù)，無論是監(jiān)控、消防、樓宇還是辦公或者通信自動(dòng)化都可以利用電力線實(shí)現(xiàn)，便于管理和擴(kuò)展。

電力線通信主要優(yōu)勢(shì)：

電力線通信有無可比擬的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢(shì)，我國擁有全世界排名第二的電力輸電線路，擁有用電用戶超過10億，居民家里誰都離不開電力線；顯然連接這10億用戶的既存電力線是提供上網(wǎng)服務(wù)的巨大物質(zhì)基礎(chǔ)。在廣闊的農(nóng)村地區(qū)，特別是那些電話網(wǎng)絡(luò)不太發(fā)達(dá)的地區(qū)，PLC更有用武之地，畢竟電力網(wǎng)規(guī)模之大是任何網(wǎng)都不可比擬的。雖然這些地區(qū)上網(wǎng)短期需求量并不大，市場(chǎng)發(fā)展成熟較慢，但會(huì)存在電力線上網(wǎng)先入為主的局面，對(duì)PLC的長遠(yuǎn)發(fā)展和擴(kuò)展非常有利。

電力線通信可充分利用現(xiàn)有低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，不需要任何新的線路鋪設(shè)，隨意接入，簡單方便的安裝設(shè)備及使用方式，節(jié)約了資源和費(fèi)用，無需挖溝和穿墻打洞，避免了對(duì)建筑物和公共設(shè)施的破壞，同時(shí)也節(jié)省了人力，共享互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接，高通訊速率可達(dá)141Mbps（將未通過升級(jí)設(shè)備可達(dá)200Mbps）。PLC調(diào)制解調(diào)器放置在用戶家中，局端設(shè)備放置在樓宇配電室內(nèi)，隨著上游芯片廠商14M產(chǎn)品技術(shù)相對(duì)成熟。PLC設(shè)備整體投入不斷下降，據(jù)調(diào)查當(dāng)前14M的PLCModem產(chǎn)品其成本已降到普通的ADSL接入貓相仿的水平，而局端設(shè)備則更便宜。由于一般一個(gè)局端拖帶PLC調(diào)制解調(diào)器的規(guī)模為20-30臺(tái)，因此隨著用戶的增長，局端設(shè)備可以隨時(shí)動(dòng)態(tài)增加，這一點(diǎn)對(duì)于運(yùn)營商來說，不必在設(shè)備采購初期投入巨大的資金。因此也有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入最后一公里最具競(jìng)爭力的解決方案之稱。

電力線通信的缺點(diǎn)

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（1）可以促使員工的工作效率得到有效提升

電力企業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，電力企業(yè)要將為人民服務(wù)的原則給貫徹下去，通過電力通訊，來對(duì)員工更好的服務(wù)，并且促使員工的工作需求得到隨時(shí)隨地的滿足，以便更加快捷的開展工作，并且通過融合電力信息和電力通訊，將多樣化的服務(wù)提供給員工，促使員工的工作效率得到提升。

（2）多樣化的工作方式

通過融合網(wǎng)絡(luò)，我國現(xiàn)代化電子商務(wù)的需求和移動(dòng)辦公需要能夠得到滿足，融合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用企業(yè)信息通訊，員工可以更加靈活的工作，操作可以隨時(shí)隨地進(jìn)行，并且將電腦以及手機(jī)等通訊工具應(yīng)用過來，促使現(xiàn)代信息化操作功能得到實(shí)現(xiàn)。

2電力信息和通訊技術(shù)融合的技術(shù)環(huán)境分析

電力企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日趨成熟和廣泛應(yīng)用的大環(huán)境下，將會(huì)越來越廣泛的用于因特網(wǎng)的信息化業(yè)務(wù)管理內(nèi)容。通過不斷引入新型技術(shù)，統(tǒng)一應(yīng)用多種業(yè)務(wù)和技術(shù)，電網(wǎng)將會(huì)朝著這個(gè)方向發(fā)展。通過有效融合電力信息和電力通訊，同時(shí)將一些先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用過來；具體來講，包括這些方面的內(nèi)容：

（1）融合核心網(wǎng)技術(shù)

借助于IP/MPLS技術(shù)，來對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，促使網(wǎng)絡(luò)的可靠性、拓展性以及低延時(shí)性得到提高，帶寬的利用率得到提升，同時(shí)，借助于先進(jìn)的信息技術(shù)，以便更好地服務(wù)于員工。

（2）融合接入網(wǎng)技術(shù)

如今，接入網(wǎng)技術(shù)獲得了較快的發(fā)展，有著更加廣泛的應(yīng)用范圍，但是還沒有完善全網(wǎng)寬帶化。通過有效融合電力信息和電力通訊，借助于一系列的通訊條件，如因特網(wǎng)和WLAN等，介入多元化的寬帶。就目前的情況來講，要想促使發(fā)展需求得到滿足，就需要充分重視光纖接入網(wǎng)和無源光網(wǎng)。

3電力信息和電力通信技術(shù)的融合策略

（1）對(duì)企業(yè)工作流程進(jìn)行優(yōu)化，統(tǒng)一整合

在企業(yè)發(fā)展的過程中，需要對(duì)信息通信調(diào)度室進(jìn)行統(tǒng)一構(gòu)建，這樣調(diào)度人員就可以統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)度信息通信，分開調(diào)度室和機(jī)房，以便連通通信和信息，對(duì)統(tǒng)一的通信信息調(diào)度運(yùn)行平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建。借助于通信調(diào)度，信息工作許可就可以得到實(shí)現(xiàn)，向通信調(diào)度反饋信息的監(jiān)控結(jié)果，這樣就可以對(duì)信息傳輸狀態(tài)及時(shí)了解。要想促使通信系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)行目的得到實(shí)現(xiàn)，就需要對(duì)通信信息的運(yùn)行、維護(hù)管理工作等進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)信息監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全方位的構(gòu)建，對(duì)各個(gè)通信站的通信運(yùn)作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且監(jiān)督反饋工作需要及時(shí)進(jìn)行。