1、电力电子技术在电气控制中的应用 卫昱含 吉林建筑大学城建学院 摘 要： 随着科技的快速发展, 电力电力技术也实现了较快发展, 并在电气控制领域得到了十分广泛的应用, 其不仅能有效提升电气设备的工作质量和效率, 更能进一步提高企业的经济效益。因此, 本文基于电力电子技术的概念和发展历程, 重点探究了其在电气控制领域的应用情况, 以期为相关从业人员提供参考借鉴。关键词： 电力; 电子技术; 电气控制; 电力电子技术的高速发展, 在给人们的生活工作带来更大便利的同时, 也得到了电气控制领域的高度关注。作为电气控制的重要组成部分, 电气自动化控制系统能有效保障电气设备运行的安全性和稳定性。随着科技的进
2、步, 更多先进的电力电子器件应用其中, 对于提高整个电力控制系统的可靠性具有重要意义。1 电力电子技术的概念以发展历程1.1 概念所谓的电力电子技术, 就是指应用于电力领域的技术手段, 其主要功能就是对电力系统中的原件配件实施有效的控制, 以此来实现提升整个系统工作效率的目标。现阶段, 电力电子技术主要分为两大类型, 分别是器件研制技术以及变流技术。在电气控制领域, 电力电子技术起着至关重要的作用, 其通过结合电子学、电工学以及控制技术三大专业学科, 对处于运行状态的电气设备实施有效地控制, 同时也可实现对系统内部线路的信息监测、数据记录以及故障警报等功能, 并对不同性质的电气设备实施实时监控
3、。在实际应用过程中, 电力电子技术表现出了极大的优势, 其中包括有操作的便捷性以及强大的适应性, 不仅能够进一步简化操作流程, 方便工作人员的操作, 提高人员的工作效率, 进而提高电力系统的运行效率, 更能适用于各种类型的工作环境, 从而在根本上保障了电力系统的安全运行。1.2 发展历程电力电子技术这一概念于 20 世纪 60 年代产生, 一般认为 1957 年美国所研发的第一个晶闸管为第一个电力电子器件。1974 年, 美国学者将其描述为由电力学、电子学以及控制学三门学科所组成的全新科学领域。70 年代后期相继出现了以GTO、BJT 以及 PowerMOSFET 为代表的全控型器件, 80
4、年代后期又研发了以IGBT 为代表的复合型器件。现阶段, 为了减小电力电子设备的体积, 将控制、功率、驱动以及保护电路等器件一体化形成了 PIC, 虽然目前 PIC 应用效果较差, 但这是电力电子技术的未来重要发展方向。此外, 在这一领域, 计算机模拟和仿真技术也在持续发展中。2 电力电子技术在电气控制中的应用探究2.1 PWM 控制技术的应用Pulse Width Modulation 技术, 即 PWM 控制技术, 指的是通过调整对脉冲宽度的设置, 以获取相对应波形的技术手段。这一控制技术的应用理论基础就是面积等效原理, 简单来说就是, 面积相同但形状不同的窄脉冲作用于拥有惯性的环节之上时
5、能保证所导出的响应波保持一致性。现阶段, 随着 MOSFET 以及IGBT 技术的发展, PWM 技术已广泛应用于各类变流电路之中, 其中逆变电路在PWM 技术应用上效果最佳, 目前, 除了特大功率的逆变设备之外, 基本上所有的逆变电路都应用了 PWM 技术。2.2 软开关控制装置的应用随着科学技术的不断前进, 电力电子设备的发展趋势也越来越倾向于小型化和便捷化, 因此, 其对于电力系统的电磁兼容度和运作效率也提出了更高的要求。在以往的电力系统之中, 往往应用开关控制来压缩变压器、滤波电感以及电容器配件的所占空间, 但应用这种方式会造成极大的设备损耗, 进而影响电路的正常运作, 严重时甚至还会
6、出现额外的电磁干扰现象, 而通过应用基于电力电子技术的软开关控制装置则可有效解决这一问题, 其可在一定程度上避免设备损耗以及电磁干扰等情况的出现。当开关频率大于 1Mhz 时, 基于电力电子技术的软开关控制装置能达到最佳的工作状态, 能将系统内的各类简单电路进行并联, 以形成工作质量和效率更佳的组合电路, 进而进一步提升整个电力系统的工作性能。现阶段, 软开关控制技术的主要发展趋势如下:(1) 这一技术将更为广泛地应用于 IT 行业, 拓扑数量将不断增大;(2) 谐振电路在开关频率大于 1Mhz 的工作环境中效果十分明显, 因此, 其必将得到更多的关注;(3) 将更多地应用各种电路组合方式,
7、如串联、并联等, 以此来满足不同工作环境的需求。2.3 过电流保护装置的应用在电力电子电力运行过程中, 若出现故障便会引发过电流现象。针对这一现象, 传统的解决方式往往是及时中断熔断器、电流继电器以及直流快速断路器等设备的手段来最大限度地维护电力电子系统中的重要电路。但目前, 随着电力电子器件的小型化, 再加上功率要求的不断提高, 以往的电路保护装置已难以适应当下的保护需求。因此, 驱动控制信号去除自动化技术开始进入人们的实现, 具体来说就是通过安装专门的过电流保护装置, 对过电流进行实时监控并及时对电路进行调整和驱动。例如, 桥臂互锁保护法。当出现信号反复或开关延时过长等问题时, 桥式逆变短
8、路就会产生桥臂短路现象, 通过应用桥臂互锁保护法, 使其能在故障发生使迅速进行驱动信号的切除处理, 应用联锁手段, 通过连接桥臂上的部件来避免短路现象的出现。2.4 静止无功补偿装置的应用社会经济的腾飞, 使得人们的生活水平也稳步提高, 与此同时, 人们对于电力的需求量也越来越大, 因此对于电网功率也提出了更高的要求。若电网中的运作功率出现较为频繁的变动或内部遭受部分负荷的强烈冲击等情况, 这在很大程度上会影响到电网运行的安全性与稳定性, 同时也会使得电网线路难以实现对低频振荡的有效控制。而基于电力电力技术的静止无功补偿装置则可有效提升电力系统的承载力以及相关性能, 同时也能规避电力系统中的功
9、率损耗现象, 从而进一步增强电力系统性能的稳定性, 以满足当今社会对于电量的需求。2.5 有源电力滤波器的应用基于电力电子技术的有源电力滤波器的应用原理是通过分析和检测电力系统补偿元件的运行状态, 进而从中获取相对应的等分量谱波电流, 其后利用补偿装置生成与谱波电流的相反等分量电流, 从而实现谱波电流与生成电流的相互抵消作用。通过应用该种方法, 可以在根本上规避电网系统中谱波电流的产生, 取而代之的是基波电流。基于电力电子技术的有源电力滤波器具有应答速度快、抗干扰性强等诸多优势, 这一设备主要由补偿装置以及具有指令功能的运算电流电路两部分构成。通过应用有源电力滤波器, 可以及时对电力系统中的补
10、偿电流进行检测和分析, 进而实时获取电网系统中的谱波电流以及无功电流的数量, 从而在根本上保障了电力系统运行的安全性和可靠性。2.6 高压直流输电技术的应用现阶段, 我国的大部分发电厂所传输的基本上都是交流电压, 但在交流电压的传输过程中往往会出现能源的大量损耗情况, 同时工作人员也难以有效把控所消耗的能源, 并且管控消耗能源所要投入的资金成本也较高。针对该种情况, 目前已有众多发电厂开始改用直流电输电方式, 通过应用基于电力电子技术的高压直流输电技术能够有效完成交流电与直流电的转换工作。一般情况下, 直流输电方式应用于电压容量较大且所隔距离较远的输电装置之上, 利用高压直流输电技术将交流电压
11、无损耗地转变为直流电压, 其后在经过直流电逆变过程转变为直流电, 以此来为人们提供更为优质的用电服务。3 结论总而言之, 随着电力电子技术的持续进步, 其在电气控制领域所发挥的作用也越发重要。为了更好地应用电力电子技术, 发挥其真正的作用, 相关科研人员必须基于目前的发展现状以及应用需求, 对这一领域进行深入地研究, 找出其存在的不足之处并加以调整和优化, 从而进一步提升电力电子技术的应用效果。参考文献1万志豪.论电力电子技术在电气控制中的应用J.电子技术与软件工程, 2016 (24) :243. 2浦仕琳.电力电子技术在电气控制领域中的应用J.科技创新导报, 2012 (05) :78. 3冯智能.电力电子技术在电气控制中的应用J.电子技术与软件工程, 2017 (06) :226.
