1.3 电力电子技术的应用

电力电子技术是以功率处理和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等各领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制与高效的处理，所以电力电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。

电力电子技术应用范围十分广泛，国防军事、工业、能源、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的新成果。下面简单介绍：电力电子技术的七个应用。

1.一般工业

工业中大量应用各种交、直流电动机。直流电动机具有良好的调速性能，为其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电动机的调速性能可与直流电动机相媲美。因此，交流调速技术也得到了大量应用，并且占据主导地位。大到数千千瓦的各种轧钢机，小到几百瓦的数控机床的伺服电动机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。对一些调速性能要求不高的大型鼓风机等，近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。作为节能控制主要采用交流电动机的变频调速，它带来了巨大的节能效益。在各行各业中，风机、水泵多采用异步电动机拖动，其用电量占我国工业用电的50%以上，占全国用电量的30%。我国的风机、水泵，全面采用变频调速后，每年节电可达数百亿度。家用电器的空调，采用变频调速技术后可节电30%以上。

电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。

电力电子技术还大量应用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2.交通运输

电气化铁路中广泛采用电力电子技术，电气机车中的直流机车采用整流装置供电，交流机车采用变频装置供电。直流斩波器也广泛应用于铁道车辆，磁悬浮列车中的电力电子技术更是关键。

电动汽车的电动机是靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制的，其蓄电池的充电也离不开电力电子技术。一台高级汽车中需要许多控制电动机，它们也要依靠变频器和斩波器驱动并控制。

飞机、船舶需要各种不同要求的电源，因此航空、航海都离不开电力电子技术。

3.电力系统

发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中是离不开电力电子技术的。

高压直流输电在长距离、大容量时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型的直流输电主要采用全控型的IGBT器件。柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission Systems，FACTS）的作用是对发电输电系统的电压和相位进行控制，这也是依靠电力电子装置才得以实现的。

无功补偿和谐波抑制对电力系统具有重要意义。晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor，TCR）、晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC）都是重要的无功补偿装置。静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）、有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）等新型电力电子装置具有更优越的无功和谐波补偿的性能。在配电网系统中，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

4.电源

电力电子技术的另一个应用领域是在各种各样的电源中。电器和电子装置电源需求是千变万化的，因而电源的需求和种类非常多。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源，但由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，因此现在在很多应用场合已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术的电子装置都需要电力电子装置提供稳定电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。在有大型计算机等场合，常常需要不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供电，不间断电源实际上就是典型的电力电子装置。

在军事中需要应用雷达脉冲电源、声呐及声发射系统、武器系统及电子对抗等系统的电源。航天、航海、矿山及科学研究等各个领域都离不开各种电源，所以各行各业都离不开电力电子技术。

5.照明

在各个国家，照明用电占发电量的数量也是比较大的，其中美国为24%，中国为12%。白炽灯发光效率低、热损耗大，故现在广泛使用荧光灯，但荧光灯必须有辉光启动器，全部电流都要流过镇流器的线圈，因而无功电流较大。电子镇流器的出现，较好地解决了这个问题。在相同功率的情况下，电子镇流器比普通镇流器的体积小，可减少无功和有功损耗。采用电力电子技术既可以实现照明的电子调光，也可以节约能源，因此被称为节能灯，它正在逐步取代传统的白炽灯和荧光灯。

6.新能源开发和利用

传统的发电方式是火力、水力以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风能发电的发展较快，燃料电池更受关注。太阳能、风能发电受环境条件的制约，发出的电能质量较差。利用电力电子技术可以进行能量储存和缓冲，改善电能质量。同时，采用变速恒频发电技术，可以将新能源发电与电力系统联网，这些新能源开发和利用都离不开电力电子技术。

7.环境保护

随着工业、农业迅速发展，特别是火力发电和水泥业的发展对自然环境的污染越来越严重。为了净化环境，提高人们的生活质量，在某些行业采用高压静电除尘措施是十分有效的，其关键也是计算机和电力电子技术。

总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索到国防，从军事到国民经济的各个领域，再到人们的衣食住行，无处不应用电力电子技术。这就是激发一代又一代专家、学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术的巨大魅力之处。 IdaZycsYjj0ODnMG6a3de9ZAVYLtaZwMzLOrr47+BniziblL9MzXXF43LmMQ5YLT