電力電子技術(shù)節(jié)能

1、共享知識分享快樂。電子信息產(chǎn)業(yè)推出的新技術(shù)和新產(chǎn)品，例如電源管理芯片、新型半導(dǎo)體照明技術(shù)等有助于節(jié)能，應(yīng)該大力推廣這些產(chǎn)品和技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能。 電子信息產(chǎn)業(yè)的節(jié)能不光是為了降低成本和少用能源， 更重要的是為了以此來促進提高設(shè)備利用效率， 提高產(chǎn)品的成品率。用更少的投入取得同樣的甚至更多的效益就要求電子信息產(chǎn)業(yè)提高效率， 促進工藝和技術(shù)升級， 加快整個產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。 目前我國的能源利用率與發(fā)達國家和地區(qū)相比差距很多，單位產(chǎn)出下我國消耗的能源是美國的2 . 5倍、歐盟的 4 .9 倍、日本的 8 倍以上。能耗高必然帶來高污染，經(jīng)驗表明，污染減少的 70% 是靠降低能耗實現(xiàn)的，也就是說少用少排放。因此

2、，節(jié)能對于降低污染意義重大。 目前，國際上貿(mào)易壁壘林立， 電子信息產(chǎn)業(yè)的節(jié)能則有助于打破貿(mào)易壁壘。 例如，電視機出口歐美時有待機功耗限制， 要求待機功耗低于 1W ，目前很多國內(nèi)電視機的待機功耗高達 15W ，平均為 8W ，出口到國際市場時面臨著巨大的貿(mào)易技術(shù)壁壘。 為了打破壁壘， 注重節(jié)能， 進行技術(shù)升級就成為必然的選擇。讓廠家執(zhí)行節(jié)能措施， 很現(xiàn)實的問題就是廠家的成本要增加，綜合競爭力要降低。 這就需要一個切入點， 既要照顧到廠家的成本優(yōu)勢， 又必須兼顧國家節(jié)能及歐盟和美國等地的環(huán)保節(jié)能要求。 在推進節(jié)能工作方面， 國家應(yīng)起到絕對的主導(dǎo)作用。 全國人大代表、 皇明太陽能集團有限公司董事長

3、黃鳴建議國家應(yīng)該出臺強制措施確保國家節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)。 他認為應(yīng)該從五個方面著手加強節(jié)能工作： 進一步健全相關(guān)法規(guī)和標準體系， 加強執(zhí)法監(jiān)督； 完善相關(guān)政策，包括價格政策、稅收政策、投融資機制以及引入市場機制大力發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)；健全社會監(jiān)督機制； 適當調(diào)整能源資源價格； 深入開展節(jié)能降耗宣傳教育。 國外半導(dǎo)體巨頭對于中國如何更好地開展節(jié)能工作給出了建議。飛兆半導(dǎo)體公司亞太區(qū)總裁兼董事總經(jīng)理郭裕亮建議中國可以設(shè)立一系列鼓勵政策來鼓勵消費者和制造商，讓他們能夠更好地利用能源，提升能源的利用效率， 他認為政府對節(jié)能工作的指導(dǎo)非常重要。英飛凌科技 ( 中國 ) 汽車、工業(yè)及多元市場高級技術(shù)總監(jiān) Loe

4、 Lorenz 認為中國政府最好出臺一些政策，鼓勵企業(yè)實施節(jié)能方案，也就是說給企業(yè)一些節(jié)能補貼。在這方面，國外的經(jīng)驗值得借鑒。例如，美國環(huán)保署從 1991 年開始實施綠色照明計劃，每年投資 10 億多美元用于推廣高效照明產(chǎn)品；美國能源政策法規(guī)定， 2004 年起國家每年撥款 3. 4 億美元給州政府，用于鼓勵購買節(jié)能新產(chǎn)品；從 2000 年起，德國實行“稅收返還” 政策，給太陽能產(chǎn)品提供商每千瓦時電力輸出 50 歐元補助，以此降低銷售價格幫助產(chǎn)品普及?？上驳氖?，信息產(chǎn)業(yè)“十一五” 規(guī)劃明確表示將鼓勵新型元器件和半導(dǎo)體照明產(chǎn)品等節(jié)能產(chǎn)品的發(fā)展， 隨著全行業(yè)節(jié)能意識的提高以及節(jié)能技術(shù)水平的提升，電

5、子信息產(chǎn)業(yè)將為建設(shè)節(jié)約型社會做出更大的貢獻。 ，提高能源效率還是減少二氧化碳排放量、 減緩全球變暖速度的重要途徑。 在最為行業(yè)關(guān)注的效益問題方面，根據(jù)國際能源機構(gòu)的減排戰(zhàn)略， 在提高能源效率方面每投入 1 美元就能省下超過 4 美元，而且回報期通常不超過4 年。頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂能源問題和資源問題, 環(huán)境問題 , 人口問題 , 糧食問題并稱當今世界共同關(guān)注的五大問題。因此節(jié)約能源，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，對于一個國家來說尤為重要。本文從能源有效利用的角度出發(fā)，闡述電力電子技術(shù)在提高能源利用率方面所起的關(guān)鍵作用，重點介紹了使用電力電子技術(shù)進行節(jié)能的一些相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并分析了現(xiàn)在所成形的節(jié)能產(chǎn)

6、品。同時，文章的最后也對現(xiàn)階段電力電子技術(shù)在能源方面的應(yīng)用情況做了介紹，并作出合理的展望。關(guān)鍵詞：電力電子，節(jié)能，變頻第一章引言1 1電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)是一項綜合了控制、電力、 電子等技術(shù)于一體的技術(shù)，它利用大功率電子器件對能量進行高效變換， 控制其輸出， 從而為各種用電設(shè)備提供所需要的電。它的核心是電能形式的轉(zhuǎn)換，它的主要特征是控制和變換的高效率。1 源1 2 能源與節(jié)能能源與水、 土地一樣都是人類賴于生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，它關(guān)系到經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。如今，能源危機已經(jīng)成為未來全球發(fā)展一個必須面對和必須解決的大問題。在我國， 人均占有的能源遠遠低于世界平均水平，在未來，中國經(jīng)濟的快速增長

7、對能源的需求將有越來越高的要求，在能源相對緊缺的情況下，節(jié)能和開發(fā)利用可再生能源是保障經(jīng)濟發(fā)展的必由之路。1 3 電力電子與能源目前在所有的能源中電力方面的能源約占40 ，因此，降低電能消耗對于解決能源問題具有相當重要的意義， 而提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。而如何提高電源效率？這就要運用電力電子技術(shù)。 電能經(jīng)過電力電子技術(shù)處理之后，不僅可以提高效率， 優(yōu)化性能，還節(jié)約原材料，因此在節(jié)約能源方面，電力電子技術(shù)有很大的發(fā)揮余地。2 %第二章 電力電子節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)2 1開關(guān)變頻技術(shù)開關(guān)變頻技術(shù)是針對固定的工頻而采取的高效節(jié)能措施。工頻可謂發(fā)電的最佳頻率，但它并不是所有用電設(shè)備的最佳頻率，

8、因而導(dǎo)致許多設(shè)備長期處于低效率、低功率因數(shù)運行的現(xiàn)狀。據(jù)統(tǒng)計，占全國總耗電量近2/3 的交流電動機目前大多數(shù)處于全壓、額頻、恒速下運行，運行效率只有60%左右，功率因數(shù)僅為0.7 左。3 右電力行業(yè)中的變頻技術(shù)改造，可在很大程度上提高用電效率，降低用電率，降低線損，減少污染物的排放量，提供持續(xù)、可靠、優(yōu)質(zhì)的電能。有研究表明， 三臺 300kW的水泵用 1臺 400kVA的變壓、 變頻裝置進行變頻調(diào)速，調(diào)節(jié)流量的大小， 一年運行 8000h，可節(jié)約電 600kW。這個數(shù)字足以說明變頻技術(shù)在提高能源利用率方面有非常明顯的效果, 同時這個技術(shù)也在不段發(fā)展, 將來的開關(guān)變頻技術(shù)對于電能的利用將越來越有

9、良好的效果. 據(jù)統(tǒng)計 , 早期開關(guān)電源剛設(shè)計出的時候其效率有65 70，而現(xiàn)在其效率可以達到更高，小功率開關(guān)電源的效率可達到80 85，在通信電源中甚至可達到93，而在開關(guān)電源之前的線性電源的工作效率只有30 40 。開關(guān)技術(shù)使電源效率翻了兩番.4 h5 %頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂開關(guān)電源由于效率高、性能好、體積小等優(yōu)點，已成為電力電子裝置的一個典范，應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展相當快。同時，開關(guān)變頻技術(shù)也被業(yè)界稱為“節(jié)能之冠 ”。2 2軟開關(guān)技6 術(shù)前面我們提到了通過開關(guān)電源來節(jié)約電能， 但是開關(guān)在開通到關(guān)斷和從關(guān)斷到開通的過程中引起的開關(guān)損耗隨帶也引起了能耗，如何再把這些能耗降低，那就要采用軟開關(guān)技

10、術(shù)。軟開關(guān)技術(shù)可以降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，進一步提高開關(guān)頻率。軟開關(guān)技術(shù)是相對于硬開關(guān)技 這種方法導(dǎo)致電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯的過沖，導(dǎo)致了開關(guān)噪聲。而軟開關(guān)技術(shù)是在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件， 在開關(guān)過程前后引入諧振，消除電壓、電流的重疊。如下圖：這樣做使得器件在零電壓或零電流條件下進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而把器件的開關(guān)損耗降到最低，即可以降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。通過降低開關(guān)損耗, 可以更有效的通過開關(guān)技術(shù)提高電源利用效率 , 從而達到節(jié)能的目的.2 3高頻技術(shù)之前我們說過， 變頻可以提高電源的利用率， 基于變頻， 如果把頻率再提高，那么對于能源和材料的的利用將更加的充分。理論分析

11、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 -10%。根據(jù)這一原理，對傳統(tǒng)行業(yè)的電鍍、電解、電加工、充電等各種電源進行改造，不僅其主要材料可以節(jié)約90或更高， 還可節(jié)電 30或更。 因此采用高頻技術(shù)，還可更進一步的提高電能的利用率, 而相對于變頻之前, 其效果將更為明顯。7 多2 4 有源功率因數(shù)校正技術(shù)功率因數(shù)， 是指任意二端網(wǎng)絡(luò)兩端電壓U與其中電流 I 之間的位相差的余弦，功率因數(shù)的頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂高低， 對于電氣設(shè)備的利用率和分析

12、、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。我們知道有功功率的計算公式為：P=U Icos可見，電路中消耗的功率P，不僅取決于電壓U與電流 I 的大小，還與功率因數(shù)有關(guān)。我們知道， 任何用電設(shè)備都是工作在一定的額定電壓和額定電流下的，超過了額定值， 其工作狀態(tài)是不安全的。所以如果提高了功率因數(shù)，那么輸出的有功功率就越大，同時無功功率將越小 , 說明電能被充分利用了。使用電力電子技術(shù)提高功率因數(shù)，將有效的提高電能的利用率。2 5 其他提高能源利用率的技術(shù)使用電力電子實現(xiàn)節(jié)能的手段有很多種，除了以上這些外，還可以開發(fā)新型磁性元件，開發(fā)新型變壓器，開發(fā)智能電源（比如可以使設(shè)備進行自動待機省電的電源）等等

13、，這些方法都可以有效的實現(xiàn)能源的高校利用，達到節(jié)能的目的。第三章電力電子技術(shù)在節(jié)能方面的典型應(yīng)用4 1變頻器全世界的用電量中有60 左右是通過電動機來消耗。因此變頻器在提高電動機電能利用率上有很大的作用。它主要用于交流電動機的變頻調(diào)速，它的電源主電路采用AC-DC-AC方案，它利用電力電子技術(shù) , 通過改變頻率 , 提高能源利用效率,消除有害的高次諧波和電壓波動 , 達到節(jié)能目的 , 輸出高質(zhì)量的電能, 其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位非常重要，同時它所帶來的節(jié)能效果也是非常明顯的。7 的4 2高頻逆變焊 7 機高頻逆變式整流焊機電源是一種新型的焊機電源，它相比于原來的焊機電源來說，性能優(yōu)良，高效

14、。逆變焊機電源大都采用AC一DC一 AC一DC變換的方式。 由于焊機經(jīng)常在野外工作，條件惡劣，能源儲備有限，如何節(jié)約能源是它必須考慮的問題. 采用高頻變換的焊機電源不僅節(jié)約材料， 而且可以有效改善焊接耗電量大的弱點，提高能源利用率， 是當今焊機電源的發(fā)展方向，有著廣闊的應(yīng)用前景。4.3 計算機綠色電源 我們知道， 現(xiàn)在的計算機都是采用開關(guān)電源，計算機相對于其他用電設(shè)備來說， 率先完成節(jié)能電源換代。在本文第二章我們提到了智能電源的開發(fā)，現(xiàn)在的智能電源已經(jīng)有部分用在了計算機上，使電腦成為“綠色產(chǎn)品 ”（根據(jù)美國環(huán)境保護署l992 年6月 17日 “能源之星 " 計劃規(guī)定 , 桌上型個人電

15、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）。在電腦這樣使用非常廣泛的產(chǎn)品上上采用智能型電腦，對于能源的節(jié)約來說是相當有好處的。4.4其他產(chǎn)品其他采用電力電子節(jié)能的產(chǎn)品目前已經(jīng)開發(fā)出的還有很多， 但是現(xiàn)在的很多現(xiàn)實生活種使用的家電、洗衣機、電動機等，其電源設(shè)計都沒有考慮到如何有效的節(jié)能，因此電力電子要開發(fā)的產(chǎn)品還有很多。第四章現(xiàn)階段利用電力電子節(jié)能情況目前所有的能源中電力方面的能源約占 40 ，而電力能源中有 40 是經(jīng)過電力電子的設(shè)備轉(zhuǎn)換才得到的，其中 55 以上是用在馬達和馬達控制方面， 20 是用在照明方面 。目前能源情2 況如果用很好的電力電子技術(shù)

16、去轉(zhuǎn)換，人類至少可節(jié)省約l 3的能源， 1/3 的能源到底有多少呢 ?目前的統(tǒng)計數(shù)字表明，13的能源相當于840個發(fā)電廠發(fā)出的電。 由此可以看出電力電子對節(jié)能所起到的巨大作用。2 能頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂電力電子技術(shù)的誕生和發(fā)展， 改變了人類利用電能的傳統(tǒng)觀念， 增強了人們對于抵抗能源危機的信心。 在世界范圍內(nèi)， 用電總量中經(jīng)過電力電子裝置變換和調(diào)節(jié)的比例已經(jīng)成為衡量用電水平的重要指標。目前，全球范圍內(nèi)該指標的平均數(shù)為40 ， 而到 2010年將達到80。這對電力電子技術(shù)來說，既是一個很好的機遇，又是一個嚴峻的考驗。8 %第五章前景通過以上的分析我們可以知道，電力電子技術(shù)可以達到高效節(jié)能的目

17、的，具有非常高的實用性， 應(yīng)用范圍非常的廣，每個用電產(chǎn)品幾乎都可以牽涉到電力電子技術(shù)?，F(xiàn)在的用電設(shè)備的供電很多都沒有考慮到節(jié)能，主要是成本以及人們觀念的原因，如果這些用電設(shè)備都使用電力電子技術(shù)來實現(xiàn)高效節(jié)能的目的，那么可想而知， 電力電子的發(fā)展空間有多大！因此在一個相當長的時期內(nèi)，我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和巨大的用戶市場對電力電子與電力傳動應(yīng)用技術(shù)具有巨大的、 持久的需求，這就意味著我國電力電子產(chǎn)業(yè)面臨著良好的發(fā)展機遇和前景。同時，由于電力電子理論的不斷更新完善，新型電力半導(dǎo)體器件的不斷發(fā)現(xiàn)，以及更具有高效節(jié)能性質(zhì)的電路拓撲的不斷出現(xiàn)，電力電子技術(shù)未來還有非常大的發(fā)展空間，這個行業(yè)也必將進一步得到發(fā)展， 必將節(jié)省更多的能源， 為國民經(jīng)濟服務(wù)， 成為國民經(jīng)濟中的一個重要產(chǎn)業(yè) .第六章本文通過資料的查閱， 了解了電力電子技術(shù)在提高能源利用率方面的技術(shù)和應(yīng)用，介紹了相關(guān)技術(shù)， 并通過應(yīng)用和前景分析， 指出了電力電子技術(shù)在這方面的巨大應(yīng)用舞臺，并提出通過電力電子技術(shù)來改善電力方面的能源危機。本文的不足之處在于作者對部分技術(shù)沒有作深入的研究， 只是較表面的介紹了這些技術(shù)以及它們對節(jié)能所做的貢獻。參考文獻1應(yīng)建平，林渭勛，黃敏超。電力電子技術(shù)基礎(chǔ)。機械工業(yè)出版社，2003年2月。2李澤元。 21世紀的電力電子技術(shù)