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第1篇：電力電子器件論文范文

關鍵詞：建筑工程;電氣自動化;自動化;施工管理

電氣自動化作為自動化技術領域中的一大重點分支，包含著較為繁瑣的工作內容以及較為龐大的施工運行體制。實際電氣自動化施工工程的建設工作也包含著較為廣泛的實際內容，主要包含配電系統、照明系統、動力系統、弱電系統、保護系統、防雷接地六大系統的實際建設工作。就此而言，如此龐大的系統性工程施工如若想要保證其施工工程中工作運行的穩定性以及科學性，對其進行施工管理工作就存在著相應的價值。但現如今，我國在建筑工程電氣自動化的相關施工工作中施工管理工作的建設現狀并不十分完善，在實際施工過程中依舊存在著施工管理的缺失以及施工管理體系建設不完善的現狀，就此來看在建筑工程電氣自動化相關施工工作中進行工程管理有效性的相關研究就具有著一定的積極價值。

一、我國建筑施工中電氣自動化施工管理現狀分析

就我國當前多數建筑工程的實際施工現狀來看，實際工程管理工作中存在著普遍性的缺失。其中，管理體制建設以及管理工作內涵缺失作為我國建筑工程中的實際現狀，具有著較高的研究價值。就其缺失現狀來看，我國建筑工程中存在的相關缺失現狀主要體現在以下兩個方面。現就其實際缺失內容，淺析我國建筑工程電氣自動化施工管理建設工作的主要重點內容。1.缺乏完善健全的管理體制。由于電氣自動化相關施工工程在我國建筑施工單位中具有著工作強度大、工作內容豐富以及實際施工工作覆蓋面較廣的特點，在電氣自動化相關施工工程中進行施工管理就需要對電氣自動化相關工程施工領域的各個細節進行覆蓋。這一施工方式就與傳統的建筑工程施工方式存在著較大的區別，管理工作的實際職能也與傳統建筑工程施工管理的職能存在著較大的差異性。就此看來，傳統的工程施工管理工作在管理內容上以及管理機制的構建方面都需要得到相應的加強。然而就我國建筑工程電氣自動化工程施工管理的現狀來看，多數施工工程的管理者都沒有對管理體制的構建做到較為深化的認識，實際管理機制的構建依舊進行著與傳統管理體制的構建模式完全相同的方式進行。這就使得我國建筑工程在電氣自動化相關施工工作中表現出了較為不完善的實際管理體制，管理工作的實際內涵出現了目的與實際不符的現狀。管理體制的完善性對管理工作的實際進行具有著較為高度的促進作用，進行較為完善的實際管理體制建設也能直接提升我國電氣自動化相關建筑施工工程的質量提升，并直接提高電氣自動化相關建筑工程的品質以及效率。就此看來，缺乏健全的電氣工程自動化相關建筑工程管理體制作為我國建筑施工工程中較為嚴重的缺失，需要得到相關革新。2.缺乏正確的管理方法。由于電氣自動化相關建筑工程在管理機制以及管理模式上均與傳統的建筑施工工程存在著較為明顯的差異性，因而在實際管理方法上也存在著相應的差異性。因建筑工程電氣自動化工程的工程量較多,且涉及面廣等特點,這使得電氣自動化工程施工管理需要負責的內容較多。為了保證施工管理充分發揮作用,通常在具體執行施工管理之前根據建筑工程實際情況及電氣自動化施工特點及要求,合理規劃設計施工管理方案,選用適合的管理方法,以便在電氣自動化施工中有計劃的、有序的執行施工管理。但就我國建筑工程電氣自動化相關施工工程的管理現狀來看，管理的方法以及實際內容與傳統建筑工程依舊存在著較大的相似度。這在提升了實際管理機制的效率同時卻忽視了電氣自動化相關建筑工程與傳統建筑工程之間的體制差異，進而在實際管理工作上存在著重點管理方向缺失的問題。相關管理者在實際管理工作進行之前，往往忽視了對實際管理機制覆蓋面的實際考察，在實際管理方法上也一味采用著較為固定的管理內容與管理手段，這在電氣自動化相關施工工程的實際進行中往往只能降低施工工程的有效性，并降低管理機制發揮的實際效力，進而導致后續電氣自動化施工中按照方案所實施的施工管理方法不盡人意,使施工管理效果不佳,不利于保證電氣自動化工程質量。

二、優化建筑工程電氣自動化的施工管理相關有效措施分析

由于現階段我國在建筑工程相關電氣自動化施工工程中依舊存在著較多方面的缺失，既制約了我國建筑施工領域的實際發展，同時對我國電氣自動化相關領域的施工工程存在著管理工作相關的實際制約性，因而就我國建筑工程領域的實際發展前景而言，對建筑工程相關電氣自動化施工管理進行優化革新具有著較大的積極意義與研究價值。為保證我國建筑工程相關電氣自動化施工工作的高效性，筆者建議從以下方面開展相關優化工作。1.做好電氣自動化相關施工工作的準備工作。良好的準備工作在一定意義上來講能夠為后續施工工作提供有效的管理工作的相關幫助。因此為提升我國建筑工程相關電氣自動化施工管理，對電氣自動化相關施工工程進行施工工作準備階段的監督提升具有著良好的應用價值。首先，應當做好施工工程的前期準備。由于電氣自動化相關施工工程能夠有效在后續施工工作中對管理的實際內容進行優化與簡化。電氣自動化相關施工工作由于其存在著較為廣泛的涉及內容，因而在準備階段如果沒有對實際設計內容進行較為良好的優化，實際施工工作沒有了相應依據則會導致因設計施工不合理而返工或施工工作不達標而引發建筑施工的質量問題。而相應質量問題的變數一旦產生，就會對傳統的建筑施工電氣自動化相關工作的管理問題造成影響。其次，應保證設備選型的科學性。由于建筑工程中電氣自動化相關施工工程的實際內容較為豐富，在設備的使用方面也存在著相應的廣泛需求，因而就建筑施工的實際內涵來看，想要保證工程管理工作的科學性，在設備選型方面同樣應加強相應重視型號、規格不同的電氣設備的性能和標準，進而對采購的電氣設備進行質量檢查、功能測試、使用分析，進而根據不同設備的相應質量來滿足對于施工工作的具體要求。2.電氣工程自動化施工管理。在實際施工管理的直接提升方面，需要管理者對以下兩方面進行管理工作的革新加強。首先，需要監督工作人員加強做好日常的監督檢查工作。在工程施工過程中就需要結合建筑工程實際情況及電氣自動化施工要求,規范化、合理化地實施施工質量管理，可以有效控制電氣自動化施工工藝，避免質量隱患遺留。加強施工管理的實際規范性，不僅能夠促進工程施工相關工作人員提升自我防范意識，在實際施工管理工作中加強對管理工作的重視程度，且就其施工管理的工作內容來看需要使施工人員端正態度，并就實際管理職能來完善其管理的相關體系，做到建筑工程電氣自動化相關施工的科學性與完善性。

作者:黃炎 單位:中國二十二冶集團有限公司

參考文獻：

[1]彭公俊.現代建筑中電氣自動化的應用研究[J].城市建設理論研究(電子版),2016(9):3884.

[2]陳紅燕.電氣自動化施工項目管理研究[J].建筑工程技術與設計,2015(17):1500.

第2篇：電力電子器件論文范文

[關鍵詞]電力企業 人力資源開發 企業文化建設

企業文化建設隨著電力市場改革的逐步實施和我國工業化步伐的不斷加快,電力作為目前我國經濟發展的基礎,同時,它也是人們生活中不可或缺的生產和生活資料。再則,電力企業是國有經濟的一個重要組成部分,電力企業經過近年來的幾輪大規模的電網改造,整體的電網結構、設備等都得到了較大程度的改善,這都為電力企業的發展提供了一個堅實的基礎。隨著統一智能電網的規劃逐步的實施,電力行業技術的更新速度也越來越快,人力資源已經成為電力企業的第一資源。另外,電力的企業文化有國有企業的文化的一些特點,如何將目前的人力資源開發與企業文化相結合,這種新的形勢下討論電力企業人力資源開發與企業文化建設的關聯對電力企業的人力資源開發有很重要的作用。

一、電力企業人力資源開發中人力資源規劃與企業文化中企業戰略的關聯

1、電力企業人力資源規劃是人力資源管理開發的重點和中心內容之―,它的發展是以電力企業的發展戰略作為指導,也是以企業的企業戰略為基礎。在這種新的形勢下,電力企業人力資源管理已經從傳統意義上的維持、輔助型管理上升到一種具有重要戰略意義的管理;人力資源規劃是人力資源管理的一個重要的基礎,電力企業人力資源發展規劃應該與企業的發展戰略相符合,從而構筑能適應時展和需求的人力資源管理體系。它以企業戰略為指導,確定人力資源發展的規劃,隨后才會有與之相適應的新員工招聘計劃、員工職業生涯規劃等。

2、根據企業的發展目標和人力資源的發展規劃,為不同層次、不同類別的員工提供了發展的空間和機會。對新招聘的大學畢業生,用跟蹤制度來培養人才,這樣就細化了人才培養的流程,加強監督和考核,有的放矢地培養人才,使他們能夠盡快的成長起來。以上可見,電力企業人力資源開發中人力資源規劃與企業文化中企業戰略的關系相輔相成,他們之間有指導與被指導的關系,互相促進,共同發展。

二、電力企業人力資源開發中的招競聘與企業文化中的人員管理文化的關聯

現代的電力企業中,雖然信息化人力資源管理的系統得到了廣泛的應用,但電力企業的文化中人員管理文化還有些待完善的地方。如人力資源管理的思想仍然沒有擺脫傳統的人事管理的模式。在這種模式下有的電力企業片面的把財、物等作為重要的資源,缺乏對現代人力資源進行管理與開發的相關理念。再則,有的領導著眼于眼前,習慣的按照長期以來所形成的固定的程序進行操作,這對組織的發展需求、職工的需求缺乏主動性和靈活性,把員工看作是被管理和控制的對象,這些都抑制了員工的積極性和創造性。這些也都體現了這種人員管理文化的弊端限制了人力資源的開發。針對以上存在的問題和二者的關系,筆者就自己的工作經驗和學識做如下解答:

1、用人機制的改革是一切改革和創新的基礎。在科技不斷進步,電力體制改革不斷深入的今天,只有重新按照現代的企業標準,重新定位人才標準和作用,更新人才的觀念和認識,這樣才更有利于形成一種良好的人員管理文化。

2、電力企業的競爭歸根結底是人才的競爭,在電力企業的改革中,人力資源管理受到了前所未有的挑戰。長期以來的計劃經濟下所形成的傳統管理文化與市場壟斷將會被打破,電力的市場化進程會不斷加快,電力企業的人力資源管理應轉變人員管理的觀念。可以從以下幾個方面進行考慮:

(1)合理招聘標準的確定

新員工招聘時,應根據不同的崗位要求來確定相應的標準,這就為崗位的任用和培訓奠定了一個良好的基礎。人力資源部門應根據企業的本身發展的需要,排除外界的干擾,拓寬企業招聘的渠道,汲取優秀人才并為我所用,招聘那些符合電力企業實際工作需要的人才進入企業。

(2)競聘方案的完善

電力企業在地域、從事專業年限等方面都會適當的降低竟聘條件,把崗位競聘和行政手段的調配相結合,以期讓更多的人參與到崗位競聘中來,鼓勵員工從事不同的崗位,加快不同的專業間人才的流動,從而達到優化電力企業人才結構配置目的。

(3)競爭淘汰制和待崗培訓制的建立

這就要求對那些不適應崗位工作要求的員工施行轉崗和待崗的培訓;對那些能力低、業績差、不服從轉崗分配或經培訓還不能勝任其工作的員工,依法應解除其勞動合同。逐步形成企業的內部壓力傳導機制和退出機制。以上可見,電力企業人力資源開發中的招競聘與企業文化中的人員管理文化的關聯中的傳統的電力企業文化的人員管理思想中存在的一些弊端。相反,人力資源開發中通過引入招競聘制度,這則可以促進企業文化中員工管理思想的發展。

三、結語

綜上所述,對于電力企業而言,人力資源開發與企業文化建設的關系緊密。良好的人力資源規劃與企業文化的戰略規劃直接相關,人力資源的招競聘與企業的人員管理文化休戚相關。無論作為人力資源管理部門,還是企業文化管理部分,都應該深刻認識到這一點,以為企業的發展創造更好的條件。

參考文獻:

[1]白玲.電力企業人力資源管理思考[J].中國電力教育,2009;2

第3篇：電力電子器件論文范文

論文摘要 在人類所利用的能源當中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動無疑有著很大的意義，隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術也得到了長足的發展。本文在對大量國內外文獻分析的基礎上，總結和論述了我國在電力電子和電力傳動系統領域的研究現狀。

從學術的角度來看，電力電子技術的主要任務是研究電力電子器件（功率半導體）設備，轉換器拓撲結構，控制和電力電子應用，實現電力和磁場的能量轉換、控制、傳輸和存儲，以便實現合理和有效使用的各種形式的能源，高品質的人力的電力和磁場的能量。

1 電力電子的研究方向

就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術的研究主要包括新的或電力能源的節約和新能源電力電子，軍事和空間應用等作為特殊的電力電子轉換器技術的智能電力電子變換器技術，控制電力電子系統和計算機仿真建模；3）電力電子技術的應用，其研究內容包括超高功率轉換器，在能源效率，可再生能源發電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進應用，電力電子系統的信息化和網絡；電力電子系統的故障分析和可靠性；復雜的電力電子系統的穩定性和適應性；4）電力電子系統集成，其研究內容包括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統設計，集成電力電子系統的穩定性和可靠性。

2 我國電力電子發展中存在的問題

當前的主要問題是：中國的電力電子產品和設備目前生產的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創造一些高科技電子產品和電氣設備，但他們都使用電力電子外國生產設備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口，而許多關系到國民經濟和國家安全，在一些關鍵領域的核心技術，軟件，硬件和關鍵設備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關系國民經濟和國家安全，更多先進水平的核心技術差距的關鍵領域，這種情況正在迅速變化的挑戰和我們的道德律令。

在過去，雖然我國國民經濟的各個部門，先后引進了國外先進技術，已開始注意到國內突出的問題，從表面上看，雖然對引進技術的絕大多數可以在幾年后達到國產化率70％的要求，但只要仔細分析，不難發現，并最終拒絕外國公司轉讓技術和關鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術和動力傳動產品在核心技術。

目前國外和問題的主要區別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內制造的高功率轉換器，低技術，設備可靠性差，電力電子數字控制技術水平仍處于初級階段；應用程序的控制技術和系統控制軟件的水平較低；缺乏經驗的重大項目等。高性能高功率轉換器設備幾乎全部從國外進口。

3 電力傳動系統的發展現狀分析

目前我國電力傳動系統的研究主要圍繞交流轉動系統展開，隨著交流電動機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調速從直流發電機-電動機組調速、晶閘管可控整流器，直流調壓調速逐步發展到交流電動機變頻調速。交流傳動系統之所以發展得如此迅速，和一些關鍵性技術的突破性進展有關。它們是功率半導體器件（包括半控型和全控型）的制造技術、基于電力電子電路的電力變換技術、交流電動機控制技術以及微型計算機和大規模集成電路為基礎的全數字化控制技術。為了進一步提高交流傳動系統的性能，國內有關研究工作正圍繞以下幾個方面展開：

1）輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑

高性能交流驅動系統電壓型PWM逆變器中的應用日益廣泛，PWM技術的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術可分為三類：正弦PWM，優化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關頻率將是一個非常出色的表現，在中小功率交流驅動系統等被廣泛使用。但為大容量的電源轉換設備，高開關頻率將導致大的開關損失，以及高功率設備，如GTO的開關頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術只是滿足的需求該設備。

2）應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代控制理論

交流電機交流驅動系統是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象，變頻調速控制，電機控制的穩定狀態方程的研究動態控制非常令人滿意的結果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現交流電機磁通和轉矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅動系統逐漸向實際使用。高動態性能的電流矢量控制變頻器已成功應用于軋機主傳動，電力牽引系統和數控機床。此外，為了解決系統的復雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術，現代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優控制和雙位模擬調節器控制，可以提高系統的動態性能，滑（滑模）變結構控制可以提高系統的魯棒性，狀態觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態信息不能測量，自適應控制能夠全面提高系統的性能。此外，智能控制技術，如模糊控制，神經網絡控制，也開始在交流變頻調速驅動系統用于提高控制精度和魯棒性。

3）廣泛應用微電子技術

隨著微電子技術的發展，數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。目前適于交流傳動系統的微處理器有單片機、數字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結構形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結構、流水線結構和多處理器結構等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅動信號的產生以及系統的監控、保護功能都可以通過微處理器實現，為交流傳動系統的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標準化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數字化控制系統達到了較高的性能價格比。

4 結論

雖然我國電力電子與電力系統傳動系統技術得到了長足的發展，但與發達國家相比仍然存在較大差距，許多關鍵技術有待突破，關鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。

參考文獻

第4篇：電力電子器件論文范文

論文摘要：“電力電子技術”是我國高等院校電氣工程與自動化類本科專業最為重要的學科基礎課之一。主要介紹浙江工業大學多年來在電力電子技術本科生教學方面取得的一些有益的實踐經驗，如注重建設優秀的教學團隊和培養有前途的青年教師、完善適合學校實際情況的課程設計、以學生為本安排內容豐富的教學活動、運用靈活多樣的教學方法和教學手段等。為了更充分地發揮“電力電子技術”課程的作用，在現有實踐經驗的基礎上提出今后繼續深化電力電子技術本科生教學改革創新的若干設想，如循序漸進地推進電力電子技術的本科生雙語教學模式、繼續完善電氣工程與自動化類本科專業教學鏈等。

論文關鍵詞：電力電子技術；課程設計；教學方法

電力電子技術始于20世紀50年代末、60年代初，主要研究電力領域中使用電力電子器件對電能進行高效的變換和控制，是電力、電子、控制三大學科的交叉學科。目前，“電力電子技術”課程已成為我國高等院校電氣工程與自動化類本科專業最為重要的學科基礎課之一，教學內容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術以及電力電子新技術等多方面知識，理論性和實用性都非常強。為實現良好的教學效果，該課程要求教師能結合各自學校的實際情況合理地設計課程，均衡理論和實驗教學的比例，針對具體不同的授課內容靈活運用多種教學方法和教學手段，注重激發學生的學習興趣，使學生通過學習掌握相關的基本概念、基本分析方法等理論知識并提高他們理論聯系實際和分析解決問題的實踐能力。

浙江工業大學（以下簡稱“我校”）“電力電子技術”課程是全校電氣工程與自動化類本科專業教學鏈中一個承上啟下的重要環節。它的前續課程有“電路原理與實驗”、“模擬電子技術”、“電機學”、“數字電路與數字邏輯”、“電氣工程基礎等”，后續課程有“開關電源設計”、“控制電機及應用”、“現代電氣傳動控制技術”、“DSP原理及應用”、“畢業設計”等。多年來，我校在不斷學習國內外高校教學經驗的同時不斷實踐，豐富自身的教學經驗，積極改革創新，追求高質量和高水平的教學。

本文將主要介紹我校多年來在電力電子技術本科生教學方面所取得的一些實踐經驗以及關于今后如何繼續提高教學質量和水平的一些設想。

一、注重建設教學團隊和培養青年教師

在整個教學過程中，教師不但是知識的教授者、教學活動的組織者，同時還是學生學習效果的評估者。優秀的教師是保證教學高質量和高水平的關鍵，他們為人師表、具有豐富的知識和經驗、富有愛心，能夠激發學生求知的熱情，既教會學生學習方法，又讓學生掌握科學知識。 我校電力電子技術本科生教學團隊自組建以來一直定期召開會議討論并解決教學中遇到的問題，交流并總結教學經驗，共同開展教學和科研課題項目，促進各成員教師特別是青年教師在業務上的進步。在培養教學新生力量上，該教學團隊引入青年教師導師制度，由多位（副）教授級的教師擔任指導教師，對經驗尚淺的青年教師進行全程、全方位的培訓，包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實驗指導、批改作業、學生答疑、擬考試卷、指導畢業設計等。每個階段，指導教師都會對青年教師的表現做出中肯的評價，幫助他們盡快熟悉業務、提高水平。在整個團隊的關心下，青年教師成長很快，在由學院組織的學評教和教學技能比賽中都取得了良好的成績。

二、完善適合學校實際情況的課程設計

三、以學生為本的教學活動實踐

在具體實施電力電子教學的過程中，教師激發學生的學習興趣，創造良好的互動教學氛圍是非常重要的。這就需要教師以學生為本結合具體的授課內容靈活運用多種教學方法和教學手段。

我校“電力電子技術”是“電路原理與實驗”等課程的后續課程，理論性很強。在教授該課程新知識點時，若涉及到相關前續課程重要的舊知識點，教師會采用先溫故后知新的教學方法，通過學生回答問題的方式復習舊知識點，由淺入深幫助學生進入狀態以便教授新知識點。比如，在講述變壓器漏感對整流電路的影響這一節內容的最開始，先溫習理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型，再把簡化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學的整流電路中，然后進入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時，會一再強調電力電子器件的開關工作狀態和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個貫穿整個課程始終的基本概念和基本方法，并現場指導學生獨立完成一部分電路的分析工作，通過加強學生的參與感來促使他們更積極地把外在的基本知識點轉化為內在的電路分析能力。

在傳統的口頭講授過程中，教師會適當地借助“靜動相宜”的PPT課件、具體的實物教具和靈活的板書等來提高“電力電子技術”課程的理論教學效果。此外，教師還會適當地擴充一些教科書以外的電力電子技術內容，如仿真技術等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實時演示電路更真實的工作過程，既拓展了學生的視野又能很形象地解說課程中的知識難點，如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓問題。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣，性能也不盡相同。為了讓學生更真實、更立體地認識電力電子器件，教師除了展示器件照片外還會提供一些器件的樣品讓學生親身接觸。關于教材中重要公式的推導，教師會采用PPT課件與板書相結合的方式幫助學生更容易理解和掌握。

“電力電子技術”課程包含很多基本概念，在講述時教師會根據聽課學生的實際英語能力，有意識地就專業術語部分進行中英文雙語教學。這不但能增強學生的專業英語水平，而且還可以提高學生使用中英文關鍵詞檢索科技文獻的能力，為該課程的后續課程特別是“畢業設計”的教學打下良好的基礎。

在“電力電子技術”的理論教學過程中，強調電力電子技術對國計民生的重要性是非常必要的。比如，在舉例說明電力電子技術的實際應用時，教師會盡量多舉些與學生日常生活以及當前社會熱點相關的例子（如手機電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來的“光源之星”LED照明、節能環保的電動汽車等）。先拋磚引玉讓學生有些感性的認識，再通過啟發性的提問鼓勵學生積極地去發現身邊所遇到的科學技術。在增加學生學習興趣的同時，提高學生對該課程的重視程度。

“電力電子技術”是一門理論性和實踐性都很強的課程。為了更好地銜接理論知識和實驗內容，教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖，還會提供一些電力電子電路的實際波形圖，讓學生自己去發現和思考它們之間的異同。用一連串的疑問激發起學生的強烈求知欲，令他們更主動地去預習實驗，更認真地進行實驗，并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如，反激式電路在電流斷續工作模式下，由教科書提供的開關管S兩端電壓的理想波形和在實驗中用示波器觀察到的S兩端電壓的實際波形在S關斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上，當教師同時給出理論和實驗波形圖加以對照時，學生表現出極大的興趣，躍躍欲試地去尋找實際電路中S兩端電壓在S關斷時刻出現阻尼振蕩現象的原因。此時，教師正好因勢利導，鼓勵他們認真地去完成相關的實驗，通過實驗再結合已學理論知識自主地找出答案。實踐結果表明該教學效果很好。

四、關于今后教學的一些設想

電力電子技術的發展日新月異，關于“電力電子技術”的教學也需要與時俱進，緊跟潮流，與社會接軌。目前，在我校采用全英文教學電力電子技術的條件還不夠成熟。但是，教師可采用循序漸進的方法，從目前以中文為主的雙語授課，到中英文各半的雙語授課，再到以英文為主的雙語授課，最后過渡到全英文授課。目前，最適合我校的辦法是課程的重要章節主要采用中文教學，務必讓學生掌握必要的基本知識；而次重要章節則可主要采用英文教學，這對擴展學生視野很有利。

層出不窮的電力電子新技術不斷豐富著“電力電子技術”的教學內容。全面而系統的“電力電子技術”教學是無法僅通過一門課程來完成的，但它可以通過一系列課程來不斷深化。在現有“電力電子技術”課程的基礎上，按社會就業的需求配套完善其后續課程。除了強化這些課程之間的內在聯系、完善整個教學鏈，教師還應多鼓勵優秀的學生積極參加各類電子設計競賽、申請由學院提供的建龍基金等，在教師指導下開展一些與電力電子技術相關的小課題。通過一系列課程的學習和科研課題的參與，學生能更深入地了解和掌握電力電子技術，對他們今后從事與電力電子技術相關的工作具有積極的意義。

第5篇：電力電子器件論文范文

關鍵詞：電力電子技術；仿真；教學模式；MATLAB；Simulink

作者簡介：龔建芳（1970-），女，上海人，上海電機學院電氣學院，副教授。（上海 200240）

基金項目：本文系2011年上海市重點課程電力電子技術建設項目（課題編號：2012SZDKC-08）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0063-03

“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業的專業基礎課程，[1]該課程的特點在于既有較強的理論性，又有較廣的工程背景；教學內容既多又比較抽象，并且相對于其他的課程，電力電子技術的內容更新較快。[2]課程的主要內容包括電力電子器件、電力電子電路及控制技術三大部分，學習難度較大，比如電力電子電路部分其變換器的電路拓撲形式多樣，并且在不同負載情況下變換器的工作特性和輸出波形也會發生相應改變。在課程教學過程中碰到學生對學習內容不容易理解、容易被本課程表面的繁雜所迷惑甚至感到無所適、總體感覺比較費力等問題時，采用普通的教學方法，形式單調，學生的學習積極性難以提高，很難達到良好的教學效果。

因此，在“電力電子技術”課程的教學過程中，將仿真軟件與課堂理論教學和實踐教學相結合，倡導一種基于仿真平臺的，理論與實踐并進，實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合，課內和課外實驗并進的“電力電子技術”教學模式。其關鍵在于通過仿真電路和畫面顯示，讓學生能夠把各種電力電子變換器的工作原理、物理波形及數學關系等緊密聯系在一起，有效解決電力電子變換電路波形抽象、電路變換復雜等難點，[3]將電力電子技術教學、實驗及仿真有機結合起來。本文從理論教學和實驗教學兩個方面對此進行了探討。

一、仿真軟件的選擇

國內高校電類專業都已引入各種仿真軟件，如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及 PSpice等，[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在電力電子領域使用較多的仿真軟件，并取得了一定成效。仿真軟件的選擇是根據筆者所在上海電機學院（以下簡稱“我校”）的實際情況來確定的。我校的“電力電子技術”課程是這樣設置的：普通班級共64學時，其中理論58學時、實驗6學時，而人才實驗創新實驗區試點班級設置的“電力電子技術”課程共64學時，其中理論48學時、實驗16學時。人才實驗創新實驗區試點班級的教學模式應以不刪減教學內容、不增加學時以及契合我校學生實際情況為前提，因此，仿真軟件必須具有易學易用、運算快速等特點，同時結合我校學生在學習高等數學時已經接觸到了MATLAB 軟件的情況，因此選用MATLAB軟件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型庫，是進行電力電子系統仿真的理想工具，SimPowerSystem模型庫中包含了常用的電源模塊、電力電子器件模塊等。通過使用這些模塊可以搭接各種電路，能方便得到電路中的電流、電壓等各種波形，并能方便改變電路參數而得到不同的波形。

二、MATLAB/Simulink軟件在理論教學活動中的應用

利用MATLAB/Simulink軟件能夠非常容易地構建與實際相符合的教學場景。教師在教學中引入仿真軟件，在講授基本變流理論時，利用 MATLAB/ SIMLINK軟件構建電力電子電路進行仿真演示，電力電子變換與控制領域所遇到的多數典型開關電路均可建立仿真模型，通過對模型的仿真，可直觀展示各種參數變化對電路波形圖的影響以及數值計算，以便學生全面準確理解教學內容，可以為教學現場營造一種真實的電力電子電路工作場景，既具體又生動。除此以外，還可以利用軟件提供的參數設置功能，通過改變器件參數值，學生在學習的時候，可以先自己分析某種參數值條件下電路的工作情況和對應的波形圖，然后再在仿真模型中輸入相應的參數值，把自己分析的結果與仿真結果相對比。同時，在電路仿真時，可以模擬各種電力電子器件故障，如開路、短路或脈沖丟失等，能夠清晰地展示各種電力電子電路的工作過程，使學生能夠直觀、全面地掌握課程學習內容，同時將學習活動情境化、趣味化，這大大加深了學生對所學知識的理解，使學生能夠將隱性的理論知識轉化為顯性的技能。

在教學設計上，教學初期，剛剛講授電路變換時，學生初次接觸，實際的感觀并不多，對電路電壓、電流波形、管子的切換、工作原理等理解有些困難，需要構建一個與實際相符合的情境，并且學生對MATLAB仿真軟件的應用還不熟練，需要在課堂上現場建立仿真模型。以單相半控橋式整流電路為例，把電路圖投影到大屏幕上，教師首先要分析電路的組成和工作原理，然后再一步一步建立MATLAB單相半控橋式整流電路仿真模型，該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設置模型參數和觀察仿真結果。

1.建立仿真模型

（1）建立一個仿真模型的新文件。從MATLAB窗口進入Simulink環境有三種方式，我們選擇其中一種：在MATLAB的菜單欄上點擊File，選擇 New，再在彈出菜單中選擇 Model，這時出現一個空白的仿真平臺，在這個平臺上可以繪制電路的仿真模型。

（2）提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點擊圖標調出模型庫瀏覽器，找到Simulink/PowerSystem的模型窗口，在模型庫中提取所需的模塊放到仿真窗口。組成單相半控橋式整流電路的元器件有交流電源、晶閘管、二極管、脈沖發生器、RLC負載、示波器等。

（3）將電路元器件模塊按單相半控橋式整流電路原理圖連接起來組成仿真電路，如圖1所示。

2.設置模型參數

設置模型參數是保證仿真準確和順利進行的重要一步。有些參數由仿真任務決定，如電壓、電流等，有些參數是需要通過仿真來確定的。設置模型參數可以雙擊模塊圖標彈出參數設置對話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的地方可以借助help幫助。在本例中，參數設置交流電源、晶閘管、二極管、負載、脈沖等。以下以交流電源參數設置為例：雙擊交流電源模塊，彈出對話框，設置電壓為220V，頻率為50Hz，初始相位為0°。

3.觀察仿真結果

在模型開始仿真前還必須首先設置仿真參數。在菜單中選擇Simulation，在下拉菜單中選擇Simulation parameters，在彈出的對話框中設置的項目很多，主要有開始時間、終止時間、仿真類型等。

在參數設置完畢后即可以開始仿真。在菜單Simulation下選擇Start，立即開始仿真，若要中途停止仿真可以選擇Stop。

在仿真計算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結果。在需要觀察的點上放置示波器，雙擊示波器圖標，即彈出示波器窗口顯示輸出波形，同時在Display模塊可以看到輸出電壓的平均值。以下是不同負載時的仿真波形圖。

（1）Rd負載時的仿真波形。如圖2所示為控制角α=60°單相半控橋式整流電路電阻負載時二次側電壓、觸發脈沖、負載的電壓和電流及管子VT1兩端的電壓波形。

（2）Rd+Ld負載時的仿真波形。研究阻感性負載時電路工作情況，只需重新設置負載參數。再次啟動仿真，在單相半控整流電路中，阻感性負載時電路的二次側電壓、觸發脈沖、負載的電壓以及管子二端的電壓波形都同阻性負載時相同，如圖2所示。與阻性負載不同的是負載電流波形不同，阻性負載時負載電流波形為斷續的，而阻感負載時負載電流的波形為連續的。

（3）失控時的仿真。在研究單相半控橋式整流電路電阻電感負載時，當觸發脈沖丟失會發生失控現象，只需斷開一個觸發脈沖，再次啟動仿真，得到如圖3所示波形。

通過這樣一個過程，使學生在腦海里深深留下了電路的各點波形形狀，電壓波形為什么會變化，電壓波形變化同哪些參數有關？控制角與輸出電壓波形有著怎樣的對應關系？怎樣的情況下發生失控，失控時電路的工作情況又是如何？引導學生自然地進入單相半控橋式整流電路的知識學習。

在教學過程的中后期，學生已經熟悉MATLAB/Simulink軟件使用，就不必在課堂上現場建立電路的仿真模型。為了節約時間，把《電力電子技術》教材各個電路的仿真模型都事先建好備用，當講解到哪個電路時就可以運行這個模型，改變參數看電路仿真結果。

通過這樣一個環節，讓學生能夠把電力電子變換器的工作原理、物理波形及數學關系等緊密聯系在一起，從而全面掌握變換器的工作過程，為學生提供一種直接感性的學習方式，幫助學生更深刻地理解這門課程。

三、MATLAB/Simulink軟件在實驗教學活動中的應用

傳統本科電力電子技術實驗大都依托實驗平臺進行，實驗平臺的優點是安全、方便管理。但是依托實驗平臺進行的實驗基本都屬于演示性或驗證性實驗，硬件實驗條件很難覆蓋知識點的各個方面，動手能力提高較慢，同時，學生誤操作多、實驗裝置損壞較嚴重，而且出現問題不知道如何分析解決，只能等老師來解決[4]，其主要原因是學生對所學知識掌握不夠以及對實驗臺和操作缺少感性認識，直接導致誤操作，學生應掌握的知識和應具備的能力沒能落到實處。同時實驗基本上局限于對教材中部分理論的驗證，不能很好地與實際應用相聯系，這使得教學工作比工程實際滯后很多，不能充分實現技術應用型本科人才的培養目標，對于學生能力的培養和將來的就業很不利。

因此，我們在實踐教學中采用實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合的模式，即先仿真實驗后實物實驗的雙實驗環節。在實驗教學環節上，依托實驗平臺進行，每章精選出1-2個實驗作為必做實驗教學內容，使學生通過做這些實驗，熟悉并掌握實驗設備及儀器儀表的使用方法，在掌握理論知識的基礎上進行實驗，各種電力電子器件的性能特性、各種應用電路的工作過程及技術指標也通過實驗得以驗證。同時，在現有條件的情況下，針對電力電子技術實驗中存在的問題，采用計算機模擬仿真的手段進行彌補，用MATLAB/ Simlink仿真軟件對電力電子電路進行測試，根據教學內容設計了相關的仿真實驗內容（10個課外實驗），教師在課內布置要完成的項目，每個項目給學生提出一個設計要求（如設計一個三相交流電到直流電的變換電路，給出這個直流電源的具體性能指標，如輸出電壓的變化范圍、電流大小、電壓紋波系數等等，要求自己選擇元器件，設計電路，并最終實現或仿真驗證），要求學生完成簡單的電路設計，實現所要求的電路功能，可以讓學生在課外利用仿真軟件自主完成。教師驗證結果，做到課內和課外實驗相結合，充分發揮學生的主體作用，培養自信，調動了學生學習的主動性、積極性和創造性。同時，通過對實際電路的仿真分析，可進一步提高學生對電路的認識分析和創新能力，彌補實物實驗的不足。

四、結束語

本文提出的基于MATLAB仿真平臺的“電力電子技術”教學模式，以MATLAB/Simulink仿真技術為工具，探究教學創新模式為手段，形成理論與實踐并進，實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合，課內和課外實驗并進的教學模式，將電力電子技術教學、實驗及仿真有機結合起來，為課程的教與學提供了一種新的思路和模式。

該教學模式已在我校電氣學院人才培養模式實驗創新實驗區試點班級中應用，取得了較好的教學效果，學生在理論知識和實踐動手能力兩方面都得到很大提高，通過應用仿真軟件，還可以幫助學生學會使用計算機仿真軟件進行電路分析和研究，學生可以自己設計電力電子電路并加以驗證，為下一階段的課程設計和畢業設計打下基礎。也能充分發揮學生的創造性，進一步鍛煉了他們自主分析問題和解決問題的能力，提高了學生的知識轉化能力和實際動手能力。

參考文獻：

[1]丘東元，張波.基于仿真平臺的“電力電子技術”教學模式探討[J].電氣電子教學學報，2010，（4）：73-76.

[2]龔建芳.技術應用型本科《電力電子技術》課程教學改革與實踐探討[C].第七屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學教改研討會會議論文集，2010.

第6篇：電力電子器件論文范文

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,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(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,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與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-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體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于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通信用高頻開關電源

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,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變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,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,這種技術被廣泛應用于無軌電車、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、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側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,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,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、通信系統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,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,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的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。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,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

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

逆變焊機電源大都采用交流-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,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。

由于焊機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電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統

分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,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電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,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、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,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,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、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。

3.1高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”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這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電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高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。

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,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。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重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機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的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。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的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,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工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。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來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。

3.3數字化

在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、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)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源。

總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展,新技術的出現又會使許多應用產品更新換代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數字化、綠色化等的實現,將標志著這些技術的成熟,實現高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業的發展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統的國內市場正在啟動,并將很快發展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業電源正在等待著人們去開發。

參考文獻

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

(2)季幼章:迎接知識經濟時代,發展電源技術應用,電源技術應用,N0.2,l998

(3)葉治正,葉靖國:開關穩壓電源。高等教育出版社,1998

張國君,男,1962年生,博士后,副總工程師,1997年5月于天津大學測控博士后流動站出站,現從事通信電源和電力直流操作電源系統的研究開發工作,并在清華大學電力電子研究中心進行第二站博士后研究工作。

第7篇：電力電子器件論文范文

1修改人才培養方案人才培養方案制定得是否合理，關系到本專業的生存和發展。隨著現代科學技術的迅猛發展，電類的各專業的界線越來越模糊，各學科相互交叉、相互滲透，電氣專業傳統的“發電、輸電、用電”知識結構已經不能滿足當今人才培養要求。因此，對人才培養方案和教學計劃要進行適當的修改和調整。由于電氣工程及其自動化專業是一個強電和弱電相結合的寬口徑專業，而電力電子技術是諸多學科相互交集的學科，是由基礎課到專業課過渡的橋梁和紐帶，是強電和弱電的有機結合。因此，在修改和調整人才培養方案和教學計劃時，要體現出電氣專業的“以強電為主、弱電為輔、強弱協調”的主導思想，加大教學力度，要意識到“電力電子技術”課程在電氣工程及其自動化專業教學中重要性和必要性，以拓寬學生的知識面，提高學生的工程實踐能力和創新能力以及擴大學生畢業后的就業面。

2教材內容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材，再參考其他的輔助教材，取長補短，主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗，注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識，還要注重工程實際的應用，要體現電力電子技術發展的新技術，也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁，使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外，還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況，注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用，注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇，還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況，以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。

3課堂教學方式改革教學過程中應以學生為主，教師為輔，避免一人堂和填鴨式教學方法，針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多，課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖，以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多,僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的，所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學，大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是，多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式，二者應該相互協調、相輔相成，各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析，可以充分利用多媒體的音容并茂的特點，使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程，如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等，使學生感到生動而有趣，使學生的課堂學習不再枯燥無味；而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解，還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷，更具親和力，加強了教師與學生間的互動和情感交流。總之，課堂教學十分重要，教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質，充分利用現代化教學手段及互聯網資源，在有限的課堂教學時間內，最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。

4改革實驗教學環節為了提高學生的工程實踐能力，對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造，引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備，對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整，盡量減少簡單的驗證性實驗，增大設計性和綜合性實驗的比例，根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗，囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗，如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識，還增設了開放性實驗和創新性實驗，加強了教師與學生間的知識交流，也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外，對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用；同時，在我院的大學生電子挑戰杯大賽中，部分學生的競賽題目與電力電子技術有關，提高了學生的電力電子技能。另外，我院每個學期舉行教師實踐技能大賽，有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關，大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。

5將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程，將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合，在課堂上，利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面，使學生更直觀地掌握所學的知識，也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費；將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合，是原有的實驗操作的有益補充，同時又具備原有實驗裝置不具備的優點，如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真，既不擔心元器件損壞，也沒有任何危險，學生完全可以在無人指導的情況下，在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗，在此基礎上再進行適當的真實性實驗，這樣不僅激發了學生的學習興趣，更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力，會收到事半功倍的實訓效果。

6課程設計環節的改革“電力電子技術”課程教學改革后，在課程教學的后期,增加了課程設計環節，由主講教師布置該課程的設計任務,為避免雷同，每人一題，主要以電力電子技術的四大電力變換為核心，結合工程實際，根據給出的技術參數和技術指標，要求學生綜合運用所學的相關知識,設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等，并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目，要求制作電路板和元器件焊接，并使用實驗室的儀器和工具進行調試；較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真，最終以論文的形式完成課程設計，并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加，拓寬了學生的知識面，提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力，是理論與實踐相結合的有益補充，同時為后期的畢業設計、就業及將來打下基礎。

7畢業設計環節的改革為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力，近幾年來，在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中，除了到發電廠、變電所參觀實習外，有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習；有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面，除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外，許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目，如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。

二、結束語

第8篇：電力電子器件論文范文

（北京中唐科華電力設備有限公司河北分公司 河北 邯鄲 056003）

【摘要】電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發展，新技術的出現又會使許多應用產品更新換代，還會開拓更多更新的應用領域。

關鍵詞 電力電子技術；發展

現代電源技術是應用電力電子半導體器件，綜合自動控制、計算機(微處理器)技術和電磁技術的多學科邊緣交又技術。在各種高質量、高效、高可靠性的電源中起關鍵作用，是現代電力電子技術的具體應用。

當前，電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎，正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來，電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用，實現高效率和高品質用電相結合。

1.電力電子技術的發展?

現代電力電子技術的發展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、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體復合器件，表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

2.現代電力電子的應用領域?

2.1計算機高效率綠色電源。?

（1）高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。?

（2）計算機技術的發展，提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源，根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星”計劃規定，桌上型個人電腦或相關的外圍設備，在睡眠狀態下的耗電量若小于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通信用高頻開關電源。?

（1）通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中，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變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中，傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代，高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50～100kHz范圍內，實現高效率和小型化。近幾年，開關整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。?

（2）因通信設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，且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上，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，這種技術被廣泛應用于無軌電車、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、快速響應的性能，并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源)，同時還能起到有效地抑制電網側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，開關頻率在500kHz左右，功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展，要求電源模塊實現小型化，因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構，目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊，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、通信系統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，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。?

（2）現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件，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的引入，可以實現對UPS的智能化管理，進行遠程維護和遠程診斷。?

（3）目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速，已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。?

2.5變頻器電源。?

（1）變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速，其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要，已獲得巨大的節能效果。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，用于驅動交流異步電動機實現無級調速。?

（2）國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期，日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年，其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調，96年引進生產線生產變頻空調器，逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外，還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略，精選功能組件，是空調變頻電源研制的進一步發展方向。?

2.6高頻逆變式整流焊機電源。?

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

（2）逆變焊機電源大都采用交流-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，經高頻變壓器耦合，整流濾波后成為穩定的直流，供電弧使用。?

（3）由于焊機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電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題，也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器，通過對多參數、多信息的提取與分析，達到預知系統各種工作狀態的目的，進而提前對系統做出調整和處理，解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。?

（4）國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A，負載持續率60%，全載電壓60~75V，電流調節范圍5~300A，重量29Kg。?

2.7大功率開關型高壓直流電源。?

（1）大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV，電流達到0.5A以上，功率可達100KW。?

（2）自從70年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術，將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻，然后升壓。進入80年代，高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件，將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源，取消了高壓變壓器油箱，使變壓器系統的體積進一步減小。?

（3）國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制，市電經整流變為直流，采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓，然后由高頻變壓器升壓，最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到15mA，工作頻率為25.6kHz。?

2.8電力有源濾波器。?

（1）傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時，將向電網注入大量的諧波電流，引起諧波損耗和干擾，同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象，即所謂“電力公害”，例如，不可控整流加電容濾波時，網側三次諧波含量可達(70~80)%，網側功率因數僅有0.5~0.6。?

（2）電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置，能克服傳統LC濾波器的不足，是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是：(l)不僅反饋輸出電壓，還反饋輸入平均電流；(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。?

2.9分布式開關電源供電系統。?

（1）分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件，利用最新理論和技術成果，組成積木式、智能化的大功率供電電源，從而使強電與弱電緊密結合，降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力，提高生產效率。?

（2）八十年代初期，對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期，隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現，結合大規模集成電路和功率元器件技術，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電源系統研究的展開。自八十年代后期開始，這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點，論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。?

（3）分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納，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、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發展趨勢?

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關電源技術，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，更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術，更是各種大功率開關電源(逆變焊機、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。?

3.1高頻化。

理論分析和實踐經驗表明，電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz，提高400倍的話，用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機，還是通訊電源用的開關式整流器，都是基于這一原理。同樣，傳統“整流行業”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這一原理進行改造，成為“開關變換類電源”，其主要材料可以節約90%或更高，還可節電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高頻設備固態化，帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益，更可體現技術含量的價值。?

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，包括開關器件和與之反并聯的續流二極管，實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去，構成了“智能化”功率模塊(IPM)，不但縮小了整機的體積，更方便了整機的設計制造。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重，對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性，有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM)，它把一臺整機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的引線連接，這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計，達到優化完美的境地。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的散熱器上，就構成一臺新型的開關電源裝置。?

（2）由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，更重要的是取消傳統連線，把寄生參數降到最小，從而把器件承受的電應力降至最低，提高系統的可靠性。另外，大功率的開關電源，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工作，采用均流技術，所有模塊共同分擔負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔負載電流。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來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統可靠性，即使萬一出現單模塊故障，也不會影響系統的正常工作，而且為修復提供充分的時間。?

3.3數字化。

在傳統功率電子技術中，控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是，現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要，數字信號處理技術日趨完善成熟，顯示出越來越多的優點：便于計算機處理控制、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)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調，也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統的設計來說，模擬技術還是有用的，特別是：諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決，離不開模擬技術的知識，但是對于智能化的開關電源，需要用計算機控制時，數字化技術就離不開了。?

3.4綠色化。?

（1）電源系統的綠色化有兩層含義：首先是顯著節電，這意味著發電容量的節約，而發電是造成環境污染的重要原因，所以節電就可以減少對環境的污染；其次這些電源不能(或少)對電網產生污染，國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上，許多功率電子節電設備，往往會變成對電網的污染源：向電網注入嚴重的高次諧波電流，使總功率因數下降，使電網電壓耦合許多毛刺尖峰，甚至出現缺角和畸變。20世紀末，各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生，有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。?

（2）現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現，現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下，由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性，使器件性能對開關電源性能的影響減至最小，新型的電源電路拓撲和新型的控制技術，可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態，從而可大大的提高工作頻率，提高開關電源工作效率，設計出性能優良的開關電源。

4.總而言之?

第9篇：電力電子器件論文范文

【關鍵詞】有源電力濾波器；諧波；補償；PWM變流器

隨著科學技術的發展，大量的電力電子裝置廣泛的應用于工業的各個領域，給工業帶來了翻天覆地的變化，但大量電力電子裝置的廣泛應用，同時也給電力系統這個環境帶來了嚴重的“污染”，其根本原因就是電力電子裝置是非線性負荷，在系統中運行會產生諧波，造成十分嚴重的危害。治理諧波污染已成為當今電工科學技術界所必須解決的問題，開發和研制高性能的諧波抑制裝置迫在眉睫。

有源電力濾波器（Active Power Filter）是目前研究比較深入的一種裝置，它是一種用于動態補償，既可抑制諧波，又可以補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點。

1.有源電力濾波器的基本原理

1）機理：通過一定的控制算法使有源電力濾波器發出與諧波源所產生的諧波的幅值相等，相位恰好相反的量，抵消諧波源中的諧波成分，使其剩下基波成分，其本質就是一個諧波源。

2）基本原理：最基本的有源電力濾波器系統構成圖如圖1[4]：

圖1中表示交流電源，負載為諧波源，它產生諧波并消耗無功。有源電力濾波器系統大體上由兩大部分組成，即指令電流運算電路和補償電流發生電路。其中指令運算電路的核心部分就是諧波和無功電流檢測電路，其主要作用就是檢測出需要補償對象電流中的諧波和無功等電流分量；補償電流發生電路由電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路三部分組成。其作用是根據指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產生實際的補償電流，主電路多為橋式PWM變流器[1]。

圖1 并列型有源濾波器系統構成說明圖

2.有源電力濾波器的基本特點

1）動態補償，可對頻率和大小都變化的諧波進行補償，動態響應快。

2）補償諧波時所需儲能元件容量較小。

3）即使補償對象電流過大，APF也不會發生過載，并能正常發揮補償作用。

4）受電網阻抗的影響不大，不易和電網阻抗發生諧振。

5）能跟蹤電網頻率的變化，補償性能不受電網頻率變化的影響。

6）對較高次諧波濾除困難，需要與無源高通濾波器配合。

3.有源電力濾波器的設計

有源電力濾波器的設計大致可分為五個部分：

1）主電路設計

2）指令電流運算

3）電流跟蹤控制

4）直流電壓的控制

5）APF的控制方式

（1）主電路

作為主電路的PWM變流器，在產生補償電流時，主要作為逆變器工作，因此可稱為逆變器。但它不僅僅是單獨作為逆變器而工作的，當在電網向有源電力濾波器直流側儲能元件充電時，它就作為整流器工作，即它既可以工作在逆變狀態，也可工作在整流狀態，所以多以變流器稱之[5]。

在應用中主電路多以三相橋式變流器為主，三相橋式變流器又可分為電壓型和電流型兩種。而電壓型應用較為廣泛。隨著電力電子器件技術和控制技術的發展，先進的功率器件的應用給主電路性能帶來了很大變化。

常用的PWM變流器多為電壓型變流器，單個電壓型PWM變流器基本拓撲結構如下圖所示：

圖2 單個電壓型PWM變流器

基本拓撲結構圖

其中VT1～VT6表示電力電子功率器件，Udc表示直流側電壓。電壓型PWM變流器的基本特點是：

1）直流側為電壓源或并聯有大電容，在正常工作時，其電壓基本保持不變，可看作電壓源。

2）對電壓型PWM變流器，為保持直流側電壓不變，需要對直流側電壓進行控制。

3）電壓型PWM變流器的交流側輸出電壓為PWM波。

控制各個開關器件輪流導通和關斷，同時使另一個器件導通，就實現了兩個器件之間的換流，電路的環流方式分為180度導通型和120度導通型。

所謂180度導通型是指同一橋臂上、下兩管之間互相換流。而120度道通型是指在同一排不同橋臂的左、右兩管之間進行的。但180度導通型應該注意防止上、下橋臂的直通。

本設計中，主電路形式選擇為電壓型PWM型變流器，功率器件選擇為IGBT，直流側電壓選擇：一般選擇為直流電壓的大小等于交流線電壓峰值的1.5倍。對于380V等級系統，直流側電壓為選擇為800V。APF的容量為：

其中E為電網相電壓有效值，Ic為補償電流的有效值。該設計中給出的數據額定線電壓為380V，容量為10KVA 則可以計算出額定電流

。

連接電感的選擇：可按下式近似取值：

其中為補償電流指令信號的最大值。為載波周期，取為10KHz，括號里面的值取0.35，結合計算出來的計算得額定電流值，帶入上面公式計算得L=0.0067H。

（2）指令電流運算部分

實質上就是諧波電流檢測部分，諧波檢測的方法很多，早期的模擬法，到后來的傅里葉分析法，還有人工神經網絡法，瞬時無功功率理論等，但應用較為廣泛的還是瞬時無功功率理論，該理論的產生為有源電力濾波器的發展注入了新鮮的活力。

現在依舊采用瞬時無功功率理論來檢測諧波電流。基于瞬時無功功率理論的檢測方法中的-變換法的檢測框圖如下圖3：

（3）電流跟蹤控制部分

該部分作用是：根據補償電流指令信號和實際補償電流之間的差別，得出控制補償電流發生電路中主電路各個器件通斷的PWM信號，控制的結果應保證補償電流跟蹤其指令信號的變化——電流型功率放大器。

目前應用較為廣泛的跟蹤型PWM控制方式有以下三種方式：滯環比較方式、定周期瞬時值比較方式和三角波比較方式。

這里還是選擇比較常用的三角波比較方式。其基本控制框圖如圖4：

圖4 控制系統結構圖

其中K多為PI調節器，其參數直接影響著逆變電路的電流跟蹤特性。三角波比較方式的基本特點是：

1)硬件電路較為復雜；

2)比例調節控制方式，電流響應稍慢；

3)跟蹤誤差較大；

4)功率器件的開關頻率等于載波頻率；

5)輸出電流所含諧波少。

（4）直流電壓控制

基本思想：通過控制APF與交流電源的能量交換來調節直流電壓。

（5）APF控制方式

基本方式包括檢測電源側電流和檢測負載側電流，還有兩者結合的混合型控制方式。這里采用檢測電源側電流控制方式。其基本的控制框圖如圖5[3，4]：

圖5 檢測電源側電流控制方式原理圖

4.結束語

有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進行補償。和傳統的無源濾波器相比，有突出的優點。本文分析了有源電力濾波器的系統結構和工作原理，對其主電路的參數設計給出了理論上的依據。

參考文獻

[1]王兆安,楊君,劉進軍,王躍編著.諧波抑制和無功功率補償(第二版)[M].北京:機械工業出版社,2006.

[2]王兆安,黃俊主編.電力電子技術(第四版)[M].北京:機械工業出版社,2005.

[3]肖湘寧編著.電能質量分析與控制[M].北京:機械工業出版社,2005.

[4]陳仲.并聯有源電力濾波器實用關鍵技術的研究[D].浙江大學工學博士論文,2005.

[5]姜齊榮,趙東元,陳建業編著.有源電力濾波器——結構.原理.控制[M].北京:科學出版社,2005.

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