電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展 趨勢 標準化文件發(fā)布號：（9456EUATWKMWUB-WUNNINNUL-DDQTY-KII 電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 班級：電氣1302學號：08姓名：儲厚成 一電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀： 概論：我國電力工業(yè)正以“大機組，大電網(wǎng)，高電壓，高參數(shù)，高度自動 化”等“三大三高”的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的模式超長規(guī)模的建設與發(fā)展，因此對工 程技術(shù)員的素質(zhì)和能力提出了更新和更高的要求。未來的兒十年，我國電力系 統(tǒng)和電氣工程會依然保持較快發(fā)展趨勢，核能和其他可再生資源將得到快速發(fā) 展新的電力電子技術(shù)，電工材料，計算機及網(wǎng)絡技術(shù)，控制與管理手段具有巨 大影響潛力。 1. 電機的驅(qū)動及控制

2、： 一個多世紀以前電動機的發(fā)明使其成為工業(yè)革命以后的主要驅(qū)動力之一。它 在各種機械運動中的廣泛應用使生活變得簡單并最終推動了人類的進步。逆變 器的出現(xiàn)推動了交流電機速度和轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展，這使得電機在僅僅30年就應 用到了不可思議的領域。功率半導體元件和數(shù)字控制技術(shù)的進步使得電機驅(qū)動 具有了魯棒性并且能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置和速度控制。交流驅(qū)動技術(shù)的應用也 帶來了能源節(jié)約和系統(tǒng)效率的提高。 電機本體及其控制技術(shù)在近兒年取得相當大的進步。這要歸功于半導體技術(shù) 的空前發(fā)展帶來的電力電子學領域的顯著進步。電機驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利處已經(jīng) 觸及各種各樣的設備，從大型工業(yè)設備像鋼鐵制造廠、造紙廠的軋鋼機等，到 機床

3、和半導體制造機中使用的機電一體化設備。交流電機控制器包括異步電機 控制器和永磁電機控制器，這兩者在電機驅(qū)動業(yè)的全過程中起著關鍵性作 用。：忖前，異步電動機矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)乃至無傳感器的直 接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)已實用化，人工神經(jīng)網(wǎng)絡、自適應控制狀態(tài)觀測器等方法已得 到廣泛釆用。 2. 電力電子技術(shù)的應用： 半導體的出現(xiàn)成為20世紀現(xiàn)代物理學的一項最重大的突破，標志著電子 技術(shù)的誕生。而由于不同領域的實際需要，促使半導體器件自此分別向兩個分 支快速發(fā)展，其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件，而另一類就 是電力電子器件，特點是功率大、快速化。自20世紀五十年代末第一只晶閘管 問世以來

4、，電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術(shù)舞臺，以此為基礎開發(fā)的 可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變 流機組和靜止離子變流器進入山電力電子器件構(gòu)成的變流器時代，這標志著電 力電子的誕生。 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)領域之間的綜合性學科。 電力技術(shù)涉及發(fā)電、輸電、配電及電力應用，電子技術(shù)涉及電子器件和由各種 電子電路所組成的電子設備和系統(tǒng)，控制技術(shù)是指利用外加的設備或裝置使機 器設備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)按照預定的規(guī)律運行。電力電子器件 是電力電子技術(shù)的基礎，電力電子器件對

5、電能進行控制和轉(zhuǎn)換就是電子電力技 術(shù)的利用。在21世紀已經(jīng)成為一種高新技術(shù)，影響著人們生活的各種領域，因 此對對電子電力技術(shù)的研究具有時代意義。 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)展中促進了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應用。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)標志電力電子技術(shù)逐漸形成一門學 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 身的功率半導體復合器件的出現(xiàn)，表明已經(jīng)進入現(xiàn)代電子電力技術(shù)發(fā)展時代。 20世紀以來，電力電子

6、作為自動化、節(jié)材、節(jié)能、機電一體化、智能化的基 礎，正朝著應用技術(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。 3. 電力系統(tǒng)及其自動化控制： 電力系統(tǒng)自動化即對電能生產(chǎn)、傳輸和管理實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)度和自 動化管理。電力系統(tǒng)是一個地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡和 用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運行的復雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化的領域包括生產(chǎn)過 程的自動檢測、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動安全保護，網(wǎng)絡信息的自動傳 輸，系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調(diào)度，以及企業(yè)的自動化經(jīng)濟管理等。電力系統(tǒng)自動化的 主要LI標是保證供電的電能質(zhì)量（頻率和電壓），保證系統(tǒng)運行的安全可靠， 提高經(jīng)濟效益和管理效能。

7、 電力系統(tǒng)自動化是電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向，它包括：發(fā)電控制的 自動化，電力系統(tǒng)信息傳輸自動化，電力調(diào)度的自動化，電力系統(tǒng)反事故自動 裝置，配電自動化，電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化。 4. 工業(yè)電氣控制： 現(xiàn)代電子科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，原有的電力傳動控制概念已無法在全 面概括現(xiàn)代生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中承擔笫一線任務的全部控制。 5. 新能源及發(fā)電技術(shù)： 隨著能源的發(fā)展，社會的進步，科技和信息化水平的不斷提高以及全球資 源與環(huán)境問題的日益突出，能源的開發(fā)利用面臨著新的挑戰(zhàn)。當今世界正在進 行一場以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為顯著標志的能源產(chǎn)業(yè)革命。與長期廣泛使 用，技術(shù)上較為成熟的常規(guī)能源（如煤、石油、天

8、然氣、水能等）相比，新能 源是指在科學技術(shù)基礎上開發(fā)利用的非常規(guī)能源，包括風能、太陽能、海洋 能、地熱能、生物質(zhì)能、氫能、核聚變能。從世界來看，一次化石能源是有限 的，從長久來看，新能源將是未來人類的主要能源來源，新能源發(fā)電是指把新 能源轉(zhuǎn)換為電能的過程。 我國當前在新能源發(fā)電及接入技術(shù)和技術(shù)管理層面存在的問題主要為以下 兒個方面：山于電源結(jié)構(gòu)而導致的調(diào)峰能力問題；電網(wǎng)資源配路能力難以滿足 風電基地遠距離電力外送問題；新能源發(fā)電及接入技術(shù)標準與檢測認證體系問 題；新能源發(fā)電功率預測及調(diào)度決策支撐系統(tǒng)問題；及配電網(wǎng)建設適應新能源 發(fā)電分布式接入問題。 二電氣工程的發(fā)展趨勢： 概述： 1. 信息技

9、術(shù)的決定性影響。2.與物理科學的相互交義面拓寬。3.快速變 化。4.進一步實現(xiàn)接口的標準化。5.實現(xiàn)數(shù)字化與自動化的有機結(jié)合。6.充分 發(fā)揮現(xiàn)場總線技術(shù)的作用。 1電機的控制及驅(qū)動： 電力半導體工業(yè)的發(fā)展進步始于二十世紀六十年代，其發(fā)展直接影響到了電 機驅(qū)動器行業(yè)的發(fā)展。沿著這條直接的紐帶，可以說正在進行中的新型開關半 導體裝置（如碑化稼、碳化硅、氮化稼等）的研究和實驗將很快主宰電機驅(qū)動 器行業(yè)。將實現(xiàn)更高的開關頻率和更小的電能損失。冷卻系統(tǒng)的主要改變有希 望徹底改變電機驅(qū)動器行業(yè)。在電機驅(qū)動行業(yè)中應用的理念、想法和設備很適 用于從代用能源如太陽能和風能中獲取能量。因此，電力電子學在這些設備中

10、 起著重要作用并不驚奇。電機驅(qū)動行業(yè)在解決未來的能源危機中將成為主力 軍，同時也將對環(huán)境保護貢獻卓。 2. 電力電子技術(shù)的應用： 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)展中促進了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的廣泛應用。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)標志電力電子技術(shù)逐漸形成一門學 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 身的功率半導體復合器件的出現(xiàn)，表明已經(jīng)進入現(xiàn)代電子電力技術(shù)發(fā)展時代。 20世紀以來，電力電子作為自動化、節(jié)材

11、、節(jié)能、機電一體化、智能化的 基礎，正朝著應用技術(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。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。 故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術(shù)創(chuàng)新的主導方向，而硬件 結(jié)構(gòu)的標準模塊是器件發(fā)展的必然趨勢，U前先進的模塊，已經(jīng)包括開關元件 和與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管在內(nèi)及驅(qū)動保護電路多個單元，并都以標準化和 生產(chǎn)出系列產(chǎn)品，并且可以在一致性與可幕性上達到極高的水平。 3. 電力系統(tǒng)及其自動

12、化： 電力系統(tǒng)自動化是電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向，它包括：發(fā)電控 制的自動化，電力系統(tǒng)信息傳輸自動化，電力調(diào)度的自動化，電力系統(tǒng)反事故 自動裝置，配電自動化，電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化。 5.新能源及發(fā)電技術(shù)： 光伏發(fā)電將呈現(xiàn)大規(guī)模集中接入與分散接入并舉的發(fā)展態(tài)勢。一是需要 建設完備的新能源發(fā)電的資源數(shù)據(jù)平臺和運行數(shù)據(jù)平臺；二是要進行新能源電 站模型的深化研究，掌握風電、光伏等新能源電站的參數(shù)辨識技術(shù)；三是結(jié)合 新能源發(fā)電并網(wǎng)運行調(diào)度對仿真分析提出的新要求，研究適用于不同時空尺度 下的時序仿真技術(shù)；四是新能源并網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)相應的工具軟件。一是分 布式新能源的配電網(wǎng)的規(guī)劃設計技術(shù)；二是分布式

13、新能源接入配電網(wǎng)運行控制 技術(shù)，三是在分布式儲能、用戶側(cè)的能源高效利用方面進行研究，使得現(xiàn)有配 電網(wǎng)能夠適應供電結(jié)構(gòu)變化帶來的運行方式差異，逐步實現(xiàn)分布式新能源的即 插即用。 三結(jié)論： 隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，電氣工程自動化取得了良好的發(fā)展成 就，這為我國工業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎。在市場經(jīng)濟的競爭環(huán)境下，各個企 業(yè)要依據(jù)生產(chǎn)實際不斷提高自動化水平。綜合分析我國電氣工程自動化發(fā)展趨 勢，可以看出在以后的發(fā)展過程中，這種技術(shù)將朝著自動化、統(tǒng)一化以及規(guī)范 化的方向發(fā)展。 電氣自動化水平是社會經(jīng)濟發(fā)展程度的重要指標。電氣的自動化能夠有效將 大部分人力解放出來，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，保證工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的精確性。U 前，我國電氣自動化取得了較高的發(fā)展成就，隨著我國科學技術(shù)水平的不斷提 高，這種技術(shù)將會取得更好的發(fā)展成就。 參考文獻： 1 許建國.電機與控制M.