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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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,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)代電力電子時代。
1、整流器時代
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、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(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)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
2、逆變器時代
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,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(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)。
3、變頻器時代
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,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(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)。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
1、一般工業(yè)
工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)。直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)相媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機(jī)，小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機(jī)為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2、交通運輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。3、電力系統(tǒng)
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢院敛豢鋸埖卣f，如果離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補(bǔ)償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補(bǔ)償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，改善供電質(zhì)量。
在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
4、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。
5、家用電器
照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子。電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外，有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
一、電力電子技術(shù)的發(fā)展
1957年美國通用電氣公司研制出了第一個晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。而1958年以集成電路的誕生為標(biāo)志的微電子技術(shù)帶動了一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著第一次電子技術(shù)革命的開始。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。電力電子器件按照能被控制電路信號所控制的程度分為不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指電力二極管、該二極管雖不可控，可因為結(jié)構(gòu)簡單，使用方便成本低，仍被廣泛應(yīng)用。半控型器件主要指晶閘管，由它所組成的電路靈活成熟、開關(guān)損耗小、開關(guān)時間短，在電源、通用逆變器、電機(jī)控制等電路中應(yīng)用廣泛。但驅(qū)動電流大、耐浪涌電流能力差、容易受二次擊穿。以電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展為背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來了，主要有電力晶體管（GTR）、電力場效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。其特點是集高頻、高壓和大電流于一身，是大型的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，全控型器件的誕生表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
（一）電力系統(tǒng)及節(jié)能方面
電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用著非常廣泛和重要，在發(fā)電通過改變設(shè)備的運行特性為主要目的；而電子技術(shù)在高壓輸電領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的提高了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，被稱為“硅片引起的第”；在配電領(lǐng)域，則通過電力電子裝置來防止電網(wǎng)瞬間停電、瞬間電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，加強(qiáng)供電可靠性，改善供電質(zhì)量。同時還通過減少無功損耗，提高功率指數(shù)，來達(dá)到節(jié)能的目的。在發(fā)達(dá)國家有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上的電力電子變流裝置進(jìn)行處理。通過這種處理可以節(jié)約能源和提高用電設(shè)備的性能。直流輸電在長距離、大容量輸電中有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都使用晶閘管變流裝置。
（二）交通運輸
電子技術(shù)在鐵路運輸、船舶、航天、電動汽車等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，稱為新興產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要技術(shù)。新型環(huán)保綠色電動汽車與混合動力電動汽車都正在積極的發(fā)展中。汽車是靠汽油引擎的運行發(fā)展起來的一種機(jī)械，它排出大量的二氧化碳與其他廢氣，嚴(yán)重污染了環(huán)境。而綠色電動汽車的電機(jī)用蓄電池為能源，靠電力電子裝置來進(jìn)行電力變換與驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也是離不開電力電子技術(shù)的。顯然，未來電動汽車大有可能取代燃油汽車。。而在電氣機(jī)車中的直流機(jī)車就是采用整流裝置來供電的，而交流機(jī)車則采用變頻裝置來供電，都離不開電子技術(shù)的應(yīng)用，直流折波器和鐵道車輛、磁懸浮列車中的電力電子技術(shù)更是關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實例。船舶、飛機(jī)也需要各種不同要求的電源，所以航海、航空都離不開電力電子技術(shù)。
（三）開關(guān)電源
首先高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)在帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會的同時，也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。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。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，關(guān)鍵技術(shù)是高頻化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的特點，其應(yīng)用日益廣泛?，F(xiàn)在開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
（四）不間斷電源（UPS）
電子技術(shù)帶給計算機(jī)領(lǐng)域的還有不間斷電源技術(shù)。所謂不間斷電源（UPS）是指計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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)來實現(xiàn)。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。
三、總結(jié)
90年代以后，電子技術(shù)朝著大功率化、模塊化、變頻化和智能化發(fā)展。電化學(xué)專業(yè)、鐵道電氣車、鋼鐵工業(yè)、電力工業(yè)的迅速發(fā)展給電力電子器件提供了用武之地。通過電子技術(shù)和微電子技術(shù)的結(jié)合，促成了功率集成電路的誕生，最終促使了大量新結(jié)構(gòu)、新材料器件等電子器件的誕生和發(fā)展，給工業(yè)、航天等帶來了極大的幫助和便利，對節(jié)約能源、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)?？偠灾?，電力電子因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)：
[1]周明寶.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)制工業(yè)出版社，1985.
[2]陳國呈，周勤利.變頻技術(shù)研究[J].上海大學(xué)自動化學(xué)院學(xué)報，1995（6）：23-26.
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動控制、計算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、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)、實用,實現(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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,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)代電力電子時代。
1.1整流器時代
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、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(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)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2逆變器時代
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,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(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,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(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計算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機(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。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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,可以實現(xiàn)對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)動交流異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(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。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。預(yù)計到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)變換器在投運時,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,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)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
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,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。已被大型計算機(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、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(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
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。在電動汽車和變頻傳動中,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
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計制造。實際上,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),它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,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,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,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(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。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,而且通過增加相對整個系統(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,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。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來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機(jī)控制時,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)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(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。
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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實現(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多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(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)市場正在啟動,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)：
1.現(xiàn)代電力電子技術(shù)在煤礦電氣的應(yīng)用
傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用國際上，技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)煤國家，井下使用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和裝備已相當(dāng)廣泛。如調(diào)速變頻電牽引采煤機(jī)，風(fēng)機(jī)、水泵、提升機(jī)等礦用設(shè)備調(diào)速系統(tǒng)；原不調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)變頻調(diào)速；原直流調(diào)速系統(tǒng)正被交流變頻調(diào)速系統(tǒng)逐步代替。
1.1提高生產(chǎn)工藝流程自動化控制系統(tǒng)智能化水平
電氣傳動自動化技術(shù)是以生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動裝置—電動機(jī)為自動控制對象、以微電子器件（包括微計算機(jī)系統(tǒng)）為核心、以電力電子裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動控制理論指導(dǎo)下，按給定的規(guī)律控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以滿足生產(chǎn)工藝的最佳要求，達(dá)到提高效率、降低能耗、提高產(chǎn)品（或系統(tǒng)運行）質(zhì)量、減少系統(tǒng)環(huán)節(jié)、降低勞動強(qiáng)度的優(yōu)化效果?，F(xiàn)代變頻裝置的智能化程度比較高，自身具有很強(qiáng)的保護(hù)功能，對于被驅(qū)動負(fù)載來說，它既是一個功能很強(qiáng)的控制環(huán)節(jié)，又是很準(zhǔn)確的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。作為電氣傳動自動化系統(tǒng)，可稱得上是控制和執(zhí)行器的機(jī)電一體化環(huán)節(jié)。采用此項技術(shù)和設(shè)備，不但可容易地實現(xiàn)較高性能的單機(jī)自動化，而且實現(xiàn)礦井的順槽自動化控制要簡單和容易得多。
1.2提高電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)電一體化水平，減小驅(qū)動設(shè)備占用空間
電氣傳動系統(tǒng)的機(jī)電一體化是現(xiàn)代礦井采、掘、運、提等大型生產(chǎn)裝備機(jī)電一體化的最重要組成部分，這不但可有效地提高生產(chǎn)工藝流程自動化控制系統(tǒng)智能化水平，而且可有效地減小設(shè)備占用空間。由于井下空間有限，限制了裝備的體積及使用范圍：縮小裝備的體積可以有效地減少恫室開挖量，節(jié)約投資。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展無機(jī)械齒輪機(jī)，技術(shù)已日臻成熟，并且已進(jìn)入實用階段。如：交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)、滾筒內(nèi)裝電動機(jī)式提升絞車等已投入使用，既減少了機(jī)械傳動環(huán)節(jié)系統(tǒng)體積，又有效地提高了整體的傳動效率，為礦井電氣傳動系統(tǒng)改造提供了誘人的新技術(shù)前景。
2.現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電機(jī)調(diào)速及拖動中的應(yīng)用
礦井中電機(jī)是耗能大戶，并且集中在提升機(jī)電機(jī)通風(fēng)機(jī)電機(jī)、主排水泵電機(jī)、壓縮機(jī)電機(jī)以及采煤機(jī)電機(jī)等幾個大型電機(jī)上，耗能比較集中，因此為實現(xiàn)電力電子技術(shù)改造提供了方便。以TKD和JKMK系列提升機(jī)電控系統(tǒng)為主的交流提升電控系統(tǒng)在我國使用最為普遍，這些控制系統(tǒng)都是采用轉(zhuǎn)子附加電阻來調(diào)速的。由于交流提升機(jī)在減速段機(jī)械特性軟調(diào)速性能較差，后來又出現(xiàn)直流調(diào)速提升機(jī)，由于在開始發(fā)展直流控制系統(tǒng)時電力電子技術(shù)特別是大功率電力電子元件及控制模塊還不是很成熟，因此這種直流調(diào)速方案主要采用F—D系統(tǒng)（直流發(fā)電機(jī)拖動直流電動機(jī)）。這種系統(tǒng)中拖動發(fā)電機(jī)的電動機(jī)除了檢修以外，一般停機(jī)，因此電能浪費嚴(yán)重，以某礦副井提升機(jī)為例：該礦副井提升機(jī)采用的是直流F—D直流拖動系統(tǒng)，提升電機(jī)的功率是1250kw，為其提供直流電源的是功率為1450kw的直流發(fā)電機(jī)，拖動發(fā)電機(jī)的是功率為1600kw的交流同步電動機(jī)，在提升機(jī)進(jìn)行電力電子技術(shù)改造前每個月的耗電量在40—45萬kw·h之間。除此之外，整個控制系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)的繼電器控制，所有參數(shù)也是模擬量，因此控制復(fù)雜、故障率高、參數(shù)易變、維護(hù)量大，每年的維修費用15萬元左右，維修時間超過500h。該礦于2004年5月對電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造成電力電子整流直流調(diào)速系統(tǒng)，整套系統(tǒng)采用進(jìn)口整流控制柜和PLC控制系統(tǒng)。改造后，每月電量消耗在20萬kw·h左右，節(jié)能非常明顯，兩年內(nèi)節(jié)約的電費就收回了項目投資。同時控制系統(tǒng)數(shù)字化、模塊化，結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、故障率低、維護(hù)方便，年維修費用2萬元以下，年維修時間200h左右。節(jié)能效果良好，經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。
相對于直流調(diào)速系統(tǒng)，交流電機(jī)費用低、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，因此受到用戶的青睞，特別是交流電機(jī)的變頻調(diào)速性能和直流調(diào)速基本相似，因此變頻調(diào)速的發(fā)展速度很快，并且有逐步取代直流調(diào)速的趨勢。交流電機(jī)采用變頻技術(shù)相對直流電機(jī)采用直流調(diào)速性能基本相似，但是變頻技術(shù)相對直流調(diào)速方案總體經(jīng)濟(jì)效益較好，這一點在電梯調(diào)速方面的成功應(yīng)用可以得到驗證。
煤炭企業(yè)大功率電機(jī)直接使用變頻調(diào)速的難度在于電機(jī)的額定電壓以6kv為主，應(yīng)用高壓交流電機(jī)和高壓變頻調(diào)速的方案目前還沒有一個成功應(yīng)用的例子。隨著變頻技術(shù)的進(jìn)步，具有內(nèi)置式PID以及張力卷取軟件、速度級鏈速度跟隨以及電流平衡等功能的大功率高壓變頻器技術(shù)的成熟。目前的礦用提升機(jī)交流電控系統(tǒng)除了調(diào)速性能不理想外其轉(zhuǎn)子串接的加速電阻也消耗部分電能，而且維修量大。
礦用刮板輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，這些設(shè)備啟動頻繁，負(fù)荷變化大，目前使用的啟動設(shè)備大多數(shù)采用普通磁力啟動器配液壓聯(lián)軸器，啟動效果不很理想，同時也無法達(dá)到節(jié)能效果。隨著隔爆型變頻器技術(shù)的成熟，礦用運輸設(shè)備采用變頻器是完全可行的，而且可以同時達(dá)到節(jié)能和軟啟動的目的。但是隔爆型變頻器造價高，推廣起來有一定的難度，不過現(xiàn)在國內(nèi)有的企業(yè)通過和國外技術(shù)合作、引進(jìn)或自制研制成功了隔爆型節(jié)能軟啟動開關(guān)，這種開關(guān)造價比變頻器低，還可以通過調(diào)整輸出電壓來達(dá)到節(jié)能的目的，在目前條件下，這種開關(guān)還是值得推廣的。
3.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的其它應(yīng)用
煤炭企業(yè)一般距離市區(qū)較遠(yuǎn)，因此煤礦的工人村都有相對對立的物業(yè)管理體系，例如必須具備對立的供水系統(tǒng)?，F(xiàn)在大多數(shù)礦山工人采用的都是定時供水制，只在規(guī)定的時間內(nèi)供水，供水的時候，就是用水的高峰期，每個用戶還要用容器存一部分水備用，實際上并不一定能用完，長流水的地方也比較多，因此造成水資源和電能的浪費。另外，由于用水集中，為了保證有足夠的水壓，供水的水泵和電機(jī)都比較大，因此也造成了設(shè)備資源的浪費。全自動無塔變頻供水裝置這項技術(shù)在全國推廣使用已經(jīng)好幾年了，這項技術(shù)投資少，自動化程度高，同時還可以達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的，但是在煤炭企業(yè)應(yīng)用還不是太廣泛，還沒有認(rèn)識到其優(yōu)勢。某礦工人原來使用的也是定時供水制，自從改造成全動無塔變頻供水以后，節(jié)約水資源10%以上，節(jié)約電能15%以上，而且還可以保證全天候供水，方便了居民生活，經(jīng)濟(jì)和社會都很好。
中圖分類號TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）46-0169-02
電子電力技術(shù)包括電力電子器件、變流電路和控制電路3部分，是以電力為處理對象并集電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的綜合性學(xué)科。電力技術(shù)是一門涉及發(fā)電、輸電、配電及電力應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，電子技術(shù)是一門涉及電子器件和由各種電子電路所組成的電子設(shè)備和系統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)，控制技術(shù)是指利用外加的設(shè)備或裝置使機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)按照預(yù)定的規(guī)律運行。電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，電力電子器件對電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換就是電子電力技術(shù)的利用。在21世紀(jì)已經(jīng)成為一種高新技術(shù)，影響著人們生活的各種領(lǐng)域，因此對對電子電力技術(shù)的研究具有時代意義。
1 電力電子技術(shù)的發(fā)展
傳統(tǒng)電力電子技術(shù)是以低頻技術(shù)處理的，現(xiàn)代電力電子的發(fā)展向著高頻技術(shù)處理發(fā)展。其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，在不斷的發(fā)展中促進(jìn)了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。電力電子技術(shù)在1947年晶體管誕生開始形成，接著1956的晶閘管的出現(xiàn)標(biāo)志電力電子技術(shù)逐漸形成一門學(xué)科開始發(fā)展，以功率MOS-FET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)合器件的出現(xiàn)，表明已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電子電力技術(shù)發(fā)展時代。
1.1 整流器時代
在60年代到70年代被稱為電力電子技術(shù)的整流時代。該期間主要是大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用。1948年的晶體管的出現(xiàn)引發(fā)了電子工業(yè)革命，半導(dǎo)體器件開始應(yīng)用與通信領(lǐng)域，1957年，晶閘管的誕生擴(kuò)展了半導(dǎo)體器件功率控制范圍，屬于第一代電力電子器件。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?，?dāng)?shù)剞k硅整流器廠逐漸增多，大功率的工業(yè)用電由工頻（50Hz）交流發(fā)電機(jī)提供，其中電解、牽引、和直流傳動是以直流形式消費。
1.2 逆變器時代
20世紀(jì)70年到80年代期間成為逆變器時代，該期間的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)逆變，但是僅局限在中低頻范圍內(nèi)。當(dāng)時變頻調(diào)速裝置因為能節(jié)能大量普及，巨型功率晶體管（GTR）、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）和大功率逆變用的晶閘管成為當(dāng)時電力電子器件的主流。它們屬于第二代電力電子器件。
1.3 變頻器時代
進(jìn)入80年代，功率MOSFET和絕緣柵極雙極晶體管（IGBT）的問世，電力電子技術(shù)開始向高頻化發(fā)展，高壓、高頻和大電流的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件為第三代電器元件的大規(guī)模集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，他們的性能更進(jìn)一步得到了完善，具有小、輕和高效節(jié)能的特點。
1.4 現(xiàn)代電力時代
20世紀(jì)以來，電力電子作為自動化、節(jié)材、節(jié)能、機(jī)電一體化、智能化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、產(chǎn)品性能綠色化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化的現(xiàn)代化方向發(fā)展。在1995年，功率MOSFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件出現(xiàn)并廣泛被人們應(yīng)用，功率器件和電源單元的模塊化，使用方便，縮小整機(jī)體積，器件承受的電應(yīng)力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。電子電力技術(shù)具有全控化、電路形式弱電化、集成化、高頻化和數(shù)字化的特點。更能帶來節(jié)能、節(jié)省材料和減少污染的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，能控制精度高、避免模擬信號的畸變失真，減小雜散信號的干擾，改善了工作條件。
2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用
2.1 工業(yè)領(lǐng)域
在工業(yè)中，大部分都使用的是交直流電動機(jī)。例如數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)、軋鋼機(jī)和礦山牽引、大型鼓風(fēng)機(jī)等等都采用電子交直流技術(shù)。在大量的冶金工業(yè)中的高頻和中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源也大量的采用電力電子技術(shù)。在水里電廠蓄能機(jī)組中，大型機(jī)組工作狀態(tài)的調(diào)速好改變也采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的變流裝置，當(dāng)負(fù)荷降低時，將下游的水抽到水庫，儲存能量，以調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的供電量。
2.2 交通運輸
交通業(yè)的發(fā)展也離不開電子電力技術(shù)，電氣機(jī)車中的交流機(jī)車和直流機(jī)車分別采用變頻裝置和整流裝置，車輛中的各種輔助電源都離不開電力電子技術(shù)。特別是飛機(jī)、船舶需要更多不同種類的電源，他們的運輸就更需要電力電子技術(shù)的支持。電梯也開始使用交流變頻調(diào)速，鐵道車輛運用了直流斬波器，火車將由PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)。磁懸浮列車也是同樣采用電機(jī)傳動，超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)為各先進(jìn)國家關(guān)注的熱點。一旦成功，將使火車時速高達(dá)500km。這將大大提高運力，緩解交通運輸對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約。地鐵、輕軌車及機(jī)車牽引，已是電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.3 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)
通過電力電子技術(shù)對電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實現(xiàn)了電能使用最佳化。在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)一體化，據(jù)預(yù)測，以后絕大部分電源都要經(jīng)過電力電子技術(shù)處理后使用，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)采用微電子技術(shù)創(chuàng)造了條件。在現(xiàn)代電力電子技術(shù)的支撐下，改善了勞動的惡劣環(huán)境，把工人帶入到現(xiàn)代化的智能工作室，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的勞動力強(qiáng)度有所降低，工作效率提高，進(jìn)而改造了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。特別當(dāng)應(yīng)用于化石燃料電站和核電站中的時候，電力電子技術(shù)的能良好的控制其存在的安全隱患與環(huán)境污染。
2.4 家用電器
現(xiàn)代化電力電子技術(shù)以全控型新器件及各種PWM電路為代表，廣泛應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)，交流電氣牽引及家用電器等領(lǐng)域。人們開始享受到了電力電子技術(shù)帶來的恩惠。電視機(jī)、電冰箱、微波爐、電子計算機(jī)、洗衣機(jī)、電熱水器等都是應(yīng)用電力電子技術(shù)發(fā)展而來的。例如高頻熒光燈比白熾燈效率高2倍~3倍，變頻空調(diào)器的使用就能節(jié)約30%的電能。電力電子技術(shù)使得家用電器日益向智能化發(fā)展，使人們享受科學(xué)技術(shù)帶來的美好享受。
3 結(jié)論
電力電子技術(shù)是智力、信息、知識密集型技術(shù)，其耗能低，污染少，展望電子電力技術(shù)的前景，電子電力技術(shù)將會跟隨時代的腳步不斷的創(chuàng)新，更高更好的新技術(shù)必將開拓更廣的領(lǐng)域，其良好的運用將很好的促進(jìn)我國的現(xiàn)代化建設(shè)。
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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,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)代電力電子時代。
1.1 整流器時代
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、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(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)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2 逆變器時代
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,靜止式無功功率動態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時的電力電子技術(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,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(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 計算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機(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。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(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、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(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)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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,可以實現(xiàn)對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)動交流異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(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。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。預(yù)計到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)變換器在投運時,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,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)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
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)模控制集成電路作基本部件,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,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。已被大型計算機(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、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(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
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。在電動汽車和變頻傳動中,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
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計制造。實際上,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,它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,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,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。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(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,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(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, 而且通過增加相對整個系統(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,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。 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來設(shè)計和工作的。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、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,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,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機(jī)控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4 綠色化
一、電力電子技術(shù)
電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。因它本身是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)；它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。通過電力電子技術(shù)對電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，我國已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項目。
電力電子技術(shù)是計算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)，隨著電力系統(tǒng)計算機(jī)化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。簡單的說，電力電子技術(shù)就是通過計算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合，它是計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、電路技術(shù)還有電力控制技術(shù)為一體的服務(wù)性的技術(shù)。
二、電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑的結(jié)合－—智能照明系統(tǒng)
現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學(xué)習(xí)、生活提供良好的視察條件，能利用燈具造型和光色協(xié)調(diào)營造出具有一定風(fēng)格和美感的室內(nèi)環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應(yīng)未來照明布局和控制方式變更要求。一個優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì)，還必須做到充分利用和節(jié)約能源。相比之下，智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性，它在智能建筑中的應(yīng)用會越來越廣泛。
1、智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果
隨著照明系統(tǒng)應(yīng)用場合的不斷變化，應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩，僅靠簡單的開關(guān)控制已不能完成所需要的控制，所以要求照明控制也應(yīng)隨之發(fā)展和變化，以滿足實際應(yīng)用的需要。尤其是計算機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，使得照明控制技術(shù)有了很大的改觀。智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果如下：
（1）實現(xiàn)照明控制智能化
采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作，這些狀態(tài)會按預(yù)先設(shè)定的時間相互自動地切換。例如，當(dāng)一個工作日結(jié)束后，系統(tǒng)將自動進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)，自動并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光，同時系統(tǒng)的探測功能也將自動生效，將無人區(qū)域的燈自動關(guān)閉，并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。此外，不可以通過編程器隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場合的不同場景要求。
（2）改善工作環(huán)境，提高工作效率
傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中，配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100HZ的頻率閃動，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞，降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高的頻率(40KHZ-70KHZ),不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時，也提高了工作效率。
（3）自動調(diào)光，充分利用自然光
智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能對大多數(shù)燈具(包括白織燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光。智能照明系統(tǒng)中的光電感應(yīng)開關(guān)通過測定工作面的照度與設(shè)定比較，來控制照明開關(guān)，這樣可以最大限度地利用自然光，而達(dá)到節(jié)能的目的，也可提供一個較不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境的相對穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來講，越靠近窗自然光照度越高，從而人工照明提供的照度就低，但合成照度應(yīng)維持在設(shè)計照度值。
（4）提高管理水平，減少維護(hù)費用
智能照明控制系統(tǒng)，將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理，不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中去，而且同時將大大減少大樓的運行維護(hù)費用，并帶來極大的投資回報。
2、智能照明系統(tǒng)的組成
智能照明系統(tǒng)是利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對供電進(jìn)行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達(dá)到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。
（1）控制系統(tǒng)中心
一般由服務(wù)器、計算機(jī)工作站、網(wǎng)絡(luò)控制交換設(shè)備等組成的計算機(jī)硬件控制系統(tǒng)和由數(shù)據(jù)庫、控制應(yīng)用軟件等組成的照明控制軟件等兩大部分組成。系統(tǒng)最大的特點是場景控制,在同一室內(nèi)可有多路照明回路,對每一回路亮度調(diào)整后達(dá)到某種燈光氣氛稱為場景;可預(yù)先設(shè)置不同的場景(營造出不同的燈光環(huán)境),切換場景時的淡入淡出時間,使燈光柔和變化.時鐘控制,利用時鐘控制器,使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時間規(guī)律的變化.利用各種傳感器及遙控器達(dá)到對燈光的自動控制。
（2）控制信號人民傳輸系統(tǒng)
通過控制信號傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中有關(guān)控制信號和反饋信號的傳輸,從而完成對控制區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行控制。
（3）區(qū)域照明控制
網(wǎng)絡(luò)照明控制系統(tǒng)實際上是對一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制,區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)是整個聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),它既可以作為一個獨立的控制系統(tǒng)使用,也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設(shè)備使用。
（4）燈控設(shè)備
通過整個照明控制系統(tǒng)要完成對每盞燈的控制,燈控設(shè)備安裝在每盞燈上,并可以通過遠(yuǎn)程控制信號傳輸單元與照明控制中心通信,從而完成對每盞燈的有關(guān)控制(如開/關(guān)、調(diào)光控制),并可以通過照明控制中心對每盞燈的工作狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)監(jiān)控,從而完成對每盞燈的控制。
三、結(jié)束語
智能照明系統(tǒng)是電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑有效的結(jié)合，良好的使用效果與社會、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng),推動了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展,并形成照明發(fā)展的一個重要趨勢。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號檢測技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和相互滲透,照明控制技術(shù)有了很大的發(fā)展,照明進(jìn)入了智能化控制的時代。實現(xiàn)照明控制系統(tǒng)智能化的主要目的有兩個:一是可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平,減少照明系統(tǒng)的維護(hù)成本;二是可以節(jié)約能源,減少照明系統(tǒng)的運營成本。智能照明由電子計算機(jī)進(jìn)行控制與管理, 因而開發(fā)照明方面的計算機(jī)硬件和軟件工作是今后照明設(shè)計中的一項重要任務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
【摘要】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)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù)；發(fā)展
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、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)、實用，實現(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)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，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)代電力電子時代。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域?
2.1計算機(jī)高效率綠色電源。?
（1）高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會，同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計算機(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。?
（2）計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(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”計劃規(guī)定，桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(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。?
（1）通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(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。?
（2）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。?
（1）DC/DC變換器將一個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、電動車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(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)，同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。?
（2）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)。?
（1）不間斷電源(UPS)是計算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場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)來實現(xiàn)。?
（2）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，可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。?
（3）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。?
（1）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)動交流異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速。?
（2）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。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。預(yù)計到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。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）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。?
（4）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。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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。?
（1）傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時，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，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。?
（2）電力有源濾波器是一種能夠動態(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)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。?
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)。?
（1）分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考米钚吕碚摵图夹g(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。?
（2）八十年代初期，對分布式高頻開關(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，論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。?
（3）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。已被大型計算機(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、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(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?
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。在電動汽車和變頻傳動中，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。
理論分析和實踐經(jīng)驗表明，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)含量的價值。?
3.2模塊化。?
（1）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)計制造。實際上，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)，它把一臺整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，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，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，再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。?
（2）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，一般采用多個獨立的模塊單元并聯(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，而且通過增加相對整個系統(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，也不會影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時間。?
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來設(shè)計和工作的。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、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點：便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說，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，但是對于智能化的開關(guān)電源，需要用計算機(jī)控制時，數(shù)字化技術(shù)就離不開了。?
3.4綠色化。?
（1）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)電就可以減少對環(huán)境的污染；其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上，許多功率電子節(jié)電設(shè)備，往往會變成對電網(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)。?
（2）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)將在實際需要的推動下快速發(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)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0007-02
1 在電力系統(tǒng)應(yīng)用中電話通信技術(shù)的意義
應(yīng)用自動化設(shè)備遠(yuǎn)程電話診斷遙控裝置是目前解決電力自動化生產(chǎn)運行監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)比較理想的手段，為了使電網(wǎng)與電力調(diào)度自動化系統(tǒng)滿足安全穩(wěn)定的運行的要求，當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時能迅速反應(yīng)及處理，就需要有安全、訊速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的自動化維護(hù)手段，尤其是能夠遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)、遙控。
電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比，不需要進(jìn)行專門的布線，傳輸通道可共用，其具有突出的優(yōu)越性。它是利用有線固定電話網(wǎng)絡(luò)和無線移動電話網(wǎng)絡(luò)以及用戶電話交換網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成。目前幾乎沒有死角的移動GSM網(wǎng)絡(luò)十分完善，正趨于完善的聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)和城市小靈通的不斷發(fā)展和推廣，不斷促進(jìn)電話有線與無線移動網(wǎng)絡(luò)達(dá)到結(jié)合全國各地聯(lián)網(wǎng)的作用，使其遙控的距離不受限制。靈活方便的GSM，CDMA、小靈通等無線移動短信通信，可不但以跨市、省乃至跨國傳送，且每送一條短信息只要1毛錢。因而利用手機(jī)短信來實現(xiàn)超遠(yuǎn)程遙控工業(yè)設(shè)備及報警是一個非常不錯的選擇，因為其成本最低也最便捷。
2 遠(yuǎn)程電話遙控設(shè)計與模塊結(jié)構(gòu)
1）電話振鈴遙控電路采用的技術(shù)原理。遠(yuǎn)端電話控制模塊只有對有權(quán)電話的振鈴信號進(jìn)行接收，才可以對相應(yīng)的遙控電路進(jìn)行驅(qū)動，根據(jù)要求將相應(yīng)的狀態(tài)信息進(jìn)行回傳。拒絕接收無權(quán)電話的振鈴信號，這種無權(quán)信號不能驅(qū)動遙控電路。遠(yuǎn)端電話的振鈴遙控使用結(jié)合振鈴電壓、號碼過濾器、提取來電顯示號碼等手段，將幾部有權(quán)用戶的手機(jī)與固定電話設(shè)置到遠(yuǎn)端分機(jī)模塊中，使其電話號碼具有“身份證”遙控的功能。（見圖1）
圖1 振鈴遙控電路原理
2）DTMF撥號遙控電路采用的技術(shù)原理。DTMF信號最早應(yīng)用于程控電話交換系統(tǒng)，是一種穩(wěn)定可靠的實用技術(shù)，用來替代傳統(tǒng)的脈沖信號。DTMF信號是由低音組（697 Hz，770 Hz，852 Hz，941 Hz）和高音組（1209 Hz，l336 Hz，l477 Hz，l633 Hz）四個音頻信號組成的，使用8中取2的方法，在高低兩組音頻中，分別選取一個音頻信號進(jìn)行復(fù)合組成，形成一個有16個編碼信號系統(tǒng)。
遠(yuǎn)端控制模塊中的DTMF撥號遙控是指在遠(yuǎn)端電話控制模塊中先對有權(quán)電話進(jìn)行設(shè)置，使其電話號碼具有“身份證”遙控的功能，當(dāng)對其撥號驗證通過后，對所構(gòu)成得通信進(jìn)行自動提示，再進(jìn)行DTMF編碼撥號，對相對應(yīng)的遙控對象進(jìn)行驅(qū)動。對非有權(quán)電話撥號拒絕接聽，非有權(quán)電話無法進(jìn)行撥號。（DMTF撥號遙控指令編碼方案見表1，電路設(shè)計原理見圖2）
表1 DTMF撥號遙控指令編碼
序號 遙控路別 遙控開啟撥號編碼 遙控關(guān)閉撥號編碼
1 第一路開關(guān) 1* 1#
2 第二路開關(guān) 2* 2#
3 第三路開關(guān) 3* 3#
4 第四路開關(guān) 4* 4#
5 第五路開關(guān) 5* 5#
6 第六路開關(guān) 6* 6#
7 第七路開關(guān) 7* 7#
8 第八路開關(guān) 8* 8#
9 1～8路全部 9* 9#
圖2 DTMF撥號遙控電路原理圖
3）手機(jī)短信遙控電路采用的技術(shù)原理。遠(yuǎn)端電話控制模塊的短信遙控技術(shù)結(jié)合了過濾器、短信內(nèi)容提取過濾、提取來電顯示號等方法。先在遠(yuǎn)端電話控制模塊內(nèi)設(shè)置有權(quán)手機(jī)號碼，讓其具備遙控“身份證”的功能，并對遙控指令的短信內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。若預(yù)置的短信內(nèi)容和接收到的短信內(nèi)容相同，電話號碼和指定號碼也一致后，則對相應(yīng)的遙控對象進(jìn)行驅(qū)動，對執(zhí)行命令信息進(jìn)行回傳。反之，則拒絕執(zhí)行遙控指令。（見圖3）
圖3 短信遙控電路原理
4）告警信息采集和回傳信息傳送原理。遠(yuǎn)端電話控制程序模塊的回傳信息傳送和告警信息采集為保證適合不同傳感器的連接，采用單片機(jī)電路。回傳報警短信息傳送至主站主機(jī)和有權(quán)電話上。告警與回傳電路接口分別用上沿觸發(fā)（觸發(fā)電平由低變高0 V-5 V）和下沿觸發(fā)（觸發(fā)電平由高變低5 V-0 V）。
3 電話遙控技術(shù)在電力自動化中應(yīng)用
自動化設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程電話遙控是一種處理智能遙控系統(tǒng)、維護(hù)遠(yuǎn)程自動化設(shè)備的方法，特別是在能夠可靠穩(wěn)定的運行無人值班站自動化設(shè)備運行管理中的運用。電話遙控技術(shù)充分適應(yīng)了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和電力企業(yè)供電保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行需求。成功應(yīng)用自動化設(shè)備遠(yuǎn)程電話診斷遙控模塊，不僅對當(dāng)前生產(chǎn)運行監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)問題進(jìn)行了有效地解決，還對電力企業(yè)在設(shè)備自動化管理維護(hù)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。電話控制模塊擁有安裝便捷、造價低、安全可靠、使用簡單等多種優(yōu)點。利用電話及移動網(wǎng)絡(luò)通道建設(shè)安裝周期短，振鈴遙控沒有費用，撥號遙控僅需幾十秒，特別是手機(jī)短信息靈活方便，可以跨市、省，乃至跨國傳送，尤其是利用短信息來實現(xiàn)報警、超遠(yuǎn)程遙控工業(yè)設(shè)備更能節(jié)省維護(hù)費用，可利用住宅電話、辦公電話、移動手機(jī)，因此用電話進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷遙控方便、簡捷、運行費用低。
4 結(jié)束語
電力系統(tǒng)通信技術(shù)是緊跟計算機(jī)和通信等IT技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，遠(yuǎn)程電話控制模塊在電力自動化系統(tǒng)中應(yīng)用能夠?qū)ψ詣踊O(shè)備的缺陷故障進(jìn)行，能夠縮短處理設(shè)備故障進(jìn)行快捷、準(zhǔn)確、迅速的診斷和解決，使資源浪費的現(xiàn)象得到降低，對現(xiàn)有通信公網(wǎng)資源進(jìn)行了充分的利用，對電力自動化系統(tǒng)通信專網(wǎng)建設(shè)的成本也得到了相應(yīng)的降低。此外，還降低人員的勞動強(qiáng)度、車輛的磨損等，減少了自動化設(shè)備缺陷處理的維護(hù)經(jīng)費，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對遠(yuǎn)程維護(hù)發(fā)展有著廣闊的應(yīng)用前景和與時俱進(jìn)的意義。
參考文獻(xiàn)
隨著科學(xué)信息技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們更重視了供電技術(shù)的先進(jìn)性和安全性?，F(xiàn)代化的科技的高速發(fā)展讓電力系統(tǒng)自動化技術(shù)拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，它憑借了現(xiàn)代化的科學(xué)信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)對供電系統(tǒng)進(jìn)行了監(jiān)督控制，還能夠?qū)?shù)據(jù)記錄號，把記錄好的數(shù)據(jù)運用網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)到電力的控制監(jiān)督部門的電腦上，讓監(jiān)控部門的工作員工能對供電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行技術(shù)的分析，找到故障的原因，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。自動化技術(shù)是一項非常復(fù)雜且綜合性比較強(qiáng)的技術(shù)，它與信息技術(shù)、控制技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種理論技術(shù)有著不可分割的聯(lián)系。現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的快速發(fā)展，為電力系統(tǒng)和電力行業(yè)提供了能源管理與環(huán)境質(zhì)量問題的解決方案，并且還消除了現(xiàn)代化信息與自動化技術(shù)兩者的矛盾。
1 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特征：
1.1 電網(wǎng)的規(guī)模逐漸變大
我國工業(yè)在以高速的腳步進(jìn)行前進(jìn)，這促進(jìn)了電網(wǎng)的規(guī)模不斷地拓寬。我國的有關(guān)電力的系統(tǒng)都是歸國家所管理的，國家能夠很好地將各個地方的電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系，各個地方的電網(wǎng)的聯(lián)系形成了一個整體的大電網(wǎng)的體系。并且大電網(wǎng)體系具備很多的特點：（1）系統(tǒng)很龐大。整體的電力系統(tǒng)一般都是有成百臺的設(shè)備構(gòu)成的，想要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、功能操作，必須要保證電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的前沿性和高端性。（2）很難構(gòu)建模型。在對電力系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析的時候，需要做的首要工作就是構(gòu)建模型，但是，整個的電力系統(tǒng)中的設(shè)備多、系統(tǒng)復(fù)雜，因此給構(gòu)建模型增添了許多麻煩，還要研究新的指導(dǎo)方案。（3）很難進(jìn)行計算。整體的電力系統(tǒng)的設(shè)備龐大，構(gòu)建模型時要考慮的問題很多，制約的條件也很多，所以讓計算變得很困難。
1.2 現(xiàn)代電力系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的供電
在我國的一些地區(qū)，都是一些高山峻嶺的地方，無法進(jìn)行供電電線的施工，一是成本很高，二是受到了環(huán)境的制約。最科學(xué)合理的方法就是建設(shè)合理數(shù)量的供電電線，通過各種信息、電子技術(shù)的應(yīng)用尤其是柔性供電的技術(shù)來增加供電電線的供電量。這樣的遠(yuǎn)距離的供電方式是由我國的資源的分布所導(dǎo)致的，這樣的特殊的供電方式還沒有理論作為支撐，因此給現(xiàn)代電力系統(tǒng)的分析和研究帶來了很多的困難。
2 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的實際應(yīng)用
2.1 電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化
電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化技術(shù)的起源很早，它的應(yīng)用同時也是現(xiàn)代化電網(wǎng)技術(shù)自動化的開端。電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化技術(shù)主要有：電網(wǎng)的主要系統(tǒng)與運行的裝置。它的最重要的作用就是能夠?qū)ΜF(xiàn)代電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整、對現(xiàn)代電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)控與對現(xiàn)代電網(wǎng)出現(xiàn)的事故進(jìn)行分析和解決。
2.2 發(fā)電廠的自動化技術(shù)應(yīng)用
發(fā)電廠的自動化技術(shù)的應(yīng)用主要有：自動發(fā)電系統(tǒng)、自動電量的控制體系與動力設(shè)備的自動化系統(tǒng)。中國通常的發(fā)電廠是分為兩種發(fā)電廠，一種是水電力發(fā)電廠；另一種是火電力發(fā)電廠。不管是水電力的發(fā)電方式還是火電火燒其他的別的發(fā)電手段，在自動化的技術(shù)系統(tǒng)中都能找到相同的地方，相比較來說，一般的水電廠的自動化系統(tǒng)的技術(shù)要高于火電廠。
2.3 變電站的系統(tǒng)自動化技術(shù)
變電站的系統(tǒng)自動化是包括現(xiàn)代化的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，并通過監(jiān)控、檢測和保護(hù)等措施對變電站內(nèi)的重要機(jī)械設(shè)備實行自動化。現(xiàn)在，隨著計算機(jī)的監(jiān)控技術(shù)融入到變電站的運行中，中國的變電站系統(tǒng)正向著自動化的方向發(fā)展著，并且要繼續(xù)實行無人監(jiān)控的工作方式。真正地實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化、自動監(jiān)控、自動記錄。
3 現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展前景
（1）現(xiàn)代電力系統(tǒng)的綜合自動化。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的綜合自動化就是通過對整體系統(tǒng)的優(yōu)化方式作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)信息的資源共享，使自動化技術(shù)水平不斷地提高，從而實現(xiàn)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的集成分布。并且今后的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)會這樣繼續(xù)發(fā)展，把傳統(tǒng)的分散型等一些系統(tǒng)進(jìn)行集成化，應(yīng)用世界前沿的高端化的科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)一個統(tǒng)一的信息綜合系統(tǒng)。
（2）現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化技術(shù)在監(jiān)控方面不斷走向科學(xué)化、合理化、自動化。將單一的設(shè)備零件實現(xiàn)向系統(tǒng)化發(fā)展。并且需要應(yīng)用多種自動化來對模型進(jìn)行分析研究，應(yīng)用現(xiàn)代化的高端科技來更新現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)。
（3）根據(jù)開放性的電力系統(tǒng)和國家的要求發(fā)展現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動化，讓其能夠適應(yīng)現(xiàn)代的電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)與市場的發(fā)展需求。用戶可以根據(jù)需要，隨意地調(diào)配自動化系統(tǒng)，將所使用的電力系統(tǒng)或者自動化設(shè)備所造成的技術(shù)與發(fā)展的落后情況進(jìn)行分析和解決。盡管現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)已經(jīng)融入到了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的主要運行階段，但是由于我國的電力的需要量很大，并且現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展又比較遲，因此，需要不斷地完善技術(shù)，提高現(xiàn)代化電力系統(tǒng)自動化的水平。
4 結(jié)語
現(xiàn)代化電力系統(tǒng)自動化技術(shù)目前還在不斷地向前發(fā)展著，并且它應(yīng)用與很多工業(yè)領(lǐng)域，對與我國這樣一個對電力需求量很大的國家來說，現(xiàn)代化電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的水平是很重要的，因此，需要借鑒國際電力系統(tǒng)的自動化技術(shù)，吸收他們的應(yīng)用經(jīng)驗，根據(jù)我國的實際情況來實施。提高我國的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的水平，給人們提供一個科學(xué)的、安全的、合理的用電服務(wù)和供電環(huán)境。
參考文獻(xiàn)：
[1]車挺，劉帥鋒.試論電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用[J].中華民居，2012（6）.
[2]易林海.對電力系統(tǒng)自動化的淺析[J].大科技，2012（01）.
在企業(yè)信息集成系統(tǒng)中，永平銅礦檔案館使用清華企業(yè)檔案管理系統(tǒng)軟件，根據(jù)永平銅礦檔案館的實際情況，設(shè)置了：檔案查詢子系統(tǒng)、服務(wù)器設(shè)置工具、光盤制作子系統(tǒng)、借閱管理子系統(tǒng)、權(quán)限設(shè)置子系統(tǒng)、收集整編子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、統(tǒng)計報表子系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置子系統(tǒng)、銷毀管理子系統(tǒng)。我們檔案工作者將發(fā)現(xiàn)企業(yè)檔案發(fā)生了巨大變化。
檔案載體的轉(zhuǎn)變。
首先是企業(yè)檔案載體的轉(zhuǎn)變。在企業(yè)實現(xiàn)計算機(jī)全程管理后，適時實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)近傳遞交換和處理。在企業(yè)各項管理活動中，電子文件以其快捷的辦文進(jìn)度和傳遞速度逐步取代了紙質(zhì)文件。電子圖紙也以手工制作所無可比擬的優(yōu)勢大量出現(xiàn)。通過計算機(jī)輔助設(shè)計使產(chǎn)品圖紙的設(shè)計、存儲、查詢和修改變得快捷又方便。例如生產(chǎn)或開發(fā)一項較大項目的產(chǎn)品就需產(chǎn)生上萬份的圖紙，而其中許多又要承襲老產(chǎn)品的大部分成果，因此電子圖紙顯示了其比紙質(zhì)圖紙更旺盛的生命力，保存電子圖紙要比保存底圖方便、省時、省力并且有意義得多。
其次是企業(yè)檔案的分類變化。原有的企業(yè)關(guān)于文書檔案、科技檔案、產(chǎn)品檔案、基建檔案、會計檔案、人事檔案等傳統(tǒng)分類方案將被打破，取而代之以企業(yè)信息集成系統(tǒng)中各個管理模塊、流程的設(shè)置。一份完整的檔案信息分散在幾個管理系統(tǒng)中，計算機(jī)依照規(guī)定指令根據(jù)工作目標(biāo)隨時設(shè)立和調(diào)整類目。各企業(yè)檔案信息的分類不盡相同，但可以肯定的是計算機(jī)管理過程中企業(yè)的檔案分類更能貼近企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等各方面狀況，分類也將更詳細(xì)、更科學(xué)、更規(guī)范。此外，在企業(yè)檔案接收和保管上也有所改變。以往的企業(yè)檔案工作者以參加科研產(chǎn)品鑒定、重要設(shè)備開箱及重要建設(shè)項目、技術(shù)改造竣工驗收作為對其企業(yè)檔案的監(jiān)督、指導(dǎo)和接收就顯得有些滯后了。
隨著辦公自動化的普及，如果不對隨時大量產(chǎn)生的電子文件加以管理，勢必帶來以下風(fēng)險：
（1）導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓或?qū)е氯魏稳司蔁o控制地存取信息而使系統(tǒng)變得不安全。
（2）大規(guī)模的、無系統(tǒng)的、隨時可能產(chǎn)生的違法破壞的風(fēng)險增加。
（3）使有價值的公文與檔案丟失。
（4）安全措施遭到破壞的風(fēng)險增加。
（5）造成文件被非法變更與刪除，從而使數(shù)據(jù)丟失。
（6）給社會帶來麻煩。
（7）造成不必要的延遲與公務(wù)處理故障。
（8）造成不必要的在量人力、物力、財力的浪費。
在傳統(tǒng)檔案管理理論指導(dǎo)下，人們只能將電子文件再轉(zhuǎn)換為紙質(zhì)文件，然后按紙質(zhì)文件管理方式加以整理、歸檔和保存。目前的這種電子文件管理方法不但沒有減少管理人員的工作量，反而增加了負(fù)擔(dān)，在某種程度上，還制約了加快檔案現(xiàn)代化管理的步伐。
被轉(zhuǎn)化為紙質(zhì)文件后的電子文件被人們存入光盤中，放入檔案柜內(nèi)加以保存，而很少再去利用，由此造成數(shù)據(jù)丟失與資源浪費。有人甚至將這類電子文件當(dāng)成書寫數(shù)據(jù)庫的工具，依工作需要隨時對原數(shù)據(jù)加以修改、補(bǔ)充，致使原文件被弄得面目全非。例如，人事部門每年的職工基本情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計都在上一年度的文件上修改，這既是因為單機(jī)容量有限，也因為圖個工作方便。再有，機(jī)要打字員因打印文件數(shù)量太多，不再統(tǒng)統(tǒng)存盤，或保存一段時間后便以刪除。既然檔案部門未規(guī)定電子文件歸檔，這樣做也無不妥，反正已有一份紙質(zhì)文件歸檔了。由此，造成大量電子文件損毀。
由此可見，對電子文件的產(chǎn)生不加管理或以傳統(tǒng)文件管理方式來對電子文件進(jìn)行管理會帶來許多不良后果，如使文件無法充分地滿足本部門責(zé)任要求與其他部門要求；產(chǎn)生的文件被破壞或當(dāng)需要它們時找不到；當(dāng)文件有多個版本存在時，無法對真實可靠的版本進(jìn)行識別與檢索；產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無法資源共享等。
以紙質(zhì)為主體的傳統(tǒng)檔案的管理方法與技術(shù)，是經(jīng)過長期實踐、不斷豐富才成為一門科學(xué)的。但電子文件與傳統(tǒng)文件各有其特點，在許多地方是完全不同的，因而在管理方法上如果照搬紙質(zhì)文件管理方法，就會造成電子文件的文件價值、利用價值的損失。
傳統(tǒng)檔案可以不管文件的形成、承辦過程的具體情況，只要對具有長期保存價值的文件，在它完成文件階段使命后，對其進(jìn)行收集、整理、歸檔、保管就行。但電子文件的歸檔，檔案人員必須在文件的設(shè)計與形成階段就要進(jìn)行指導(dǎo)，承辦過程中檔案人員要參與對其管理并進(jìn)行監(jiān)督，否則將無收集、整理、歸檔可言。
在電子環(huán)境中，如果檔案人員不積極介入文件的形成和保管過程，文件很可能不存在或至少不可能被鑒定、保存、編目或者提供利用。這就是說企業(yè)檔案人員如果不進(jìn)入到企業(yè)信息集成系統(tǒng)中去，則很難掌握到企業(yè)信息的核心部分甚至接收不到檔案。的確，無時無刻不在產(chǎn)生的電子文件、電子圖紙使企業(yè)檔案工作者再也無法坐等檔案的最后形成與歸檔了。他們必須在產(chǎn)生電子文件的源頭就行使檔案的監(jiān)督指導(dǎo)職能。參照國家有關(guān)文件制定出本企業(yè)的《電子文件管理辦法》，提請企業(yè)信息集成系統(tǒng)的編制人員在其系統(tǒng)的設(shè)計和運行過程中加入電子檔案文件的鑒定、歸檔、保存、利用等檔案管理內(nèi)容。例如在計算機(jī)輔助設(shè)計過程中，要求計算機(jī)詳細(xì)記錄設(shè)計、加工過程中的原始資料及相應(yīng)的更改信息，要在不同的版本上注明當(dāng)前的有效資料，以確保最終歸檔使用的是正確版本的圖形或圖紙。
企業(yè)檔案工作者必須在專業(yè)人員的指導(dǎo)下，學(xué)會運用專門的檔案信息接收管理平臺，要懂得如何控制和維護(hù)檔案信息資源的有效性、可靠性和實時性，掌握電子檔案信息的收集、管理。
