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)展趨勢班級：電氣1302 學號:3130501108 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)與能力提出了更新與更高的要求。未來的幾十年，我國電力系統(tǒng)與電氣工 程會依然保持較快發(fā)展趨勢，核能與其她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：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

2、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與轉(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(lǐng)域。功率半導體元件與數(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)高精度的位置與速度控制。交流驅(qū)動技術(shù)的應用也帶來了 能源節(jié)約與系統(tǒng)效率的提高。電機本體及其控制技術(shù)在近幾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(lǐng)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，到機床與 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與 永磁電機控制器，這兩者在電機驅(qū)動業(yè)的全過程

3、中起著關(guān)鍵性作用。：目前，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采用。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(lǐng)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，其中一個分支即就是以集成電路為代表的微電子器件，而另一類就就是電力電子器件，特點就是功率大、快速化。自20世紀五十年代末第一只品閘管問 世以來，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，就是電氣傳動領(lǐng)域的一次革命，使電能的變換與控制

4、從旋轉(zhuǎn)變流機組與靜止離子變流器進入由電力電子器件構(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、變流電路與控制電路3部分，就是以電力 為處理對象并集電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)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)涉及電子器件與由各種電子 電路所組成的電子設備與系統(tǒng)，控制技術(shù)就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。電力電子器件就是電力電子技術(shù)的基礎，電力電子器件對電能進行控制與轉(zhuǎn)換就就是電子電力技術(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(lǐng)域，因此對對 電子電力技術(shù)

5、的研究具有時代意義。傳統(tǒng)電力電子技術(shù)就是以低頻技術(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、逆變器時代與變頻器時代，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-FETf IGBT為代表的、集高頻、高壓與大電流于一身的功 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、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、

6、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)、傳輸與管理實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)度與自動 化管理。電力系統(tǒng)就是一個地域分布遼闊，由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡與用 戶組成的統(tǒng)一調(diào)度與運行的復雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過程的 自動檢測、調(diào)節(jié)與控制，系統(tǒng)與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)自動化的主要目標就 是保證供電的電能質(zhì)量（頻率與電壓），保證系統(tǒng)運行的安全可靠，提高經(jīng)濟效益 與管理效能。電力系統(tǒng)自動化就是電力系統(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

7、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)中承擔第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，社會的進步科技與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、天然氣、水能等）相比,新能源就是指在科學 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。從世界來瞧，一次

8、化石能源就是有限的，從長久來瞧，新能 源將就是未來人類的主要能源來源，新能源發(fā)電就是指把新能源轉(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)與技術(shù)管理層面存在的問題主要為以下 幾個方面：由于電源結(jié)構(gòu)而導致的調(diào)峰能力問題 ；電網(wǎng)資源配谿能力難以滿足風 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 .信息技術(shù)的決定性影響。2、與物理科學的相互交叉面拓寬。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

9、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(guān)半導 體裝置（如神化錢、碳化硅、氮化錢等）的研究與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(guān)頻率與更小的電能損失。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、想法與設備很適用于從代用能源如太陽能與風能中獲取能量。因此，電力電子學在這些設備中起著重要作用并 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)就是以

10、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、逆變器時代與變頻器時代，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-FETf IGBT為代表的、集高頻、高壓與大電流于一身的功 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、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

11、、高頻化與數(shù)字化的特 點。更能帶來節(jié)能、節(jié)省材料與減少污染的經(jīng)濟效益與生態(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就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)的標準模塊就是器件發(fā)展的必然趨勢，目前先進的模塊，已經(jīng)包括開關(guān)元件與 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 ，并都以標準化與生產(chǎn) 出系列產(chǎn)品，并且可以在一致性與可靠性上達到極高的水平。3、電力系統(tǒng)及其自動化：電力系統(tǒng)自動化就是電力系統(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

12、電自動化，電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化。1、當今電力系統(tǒng)的自動控制技術(shù)正趨向于：(1)在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展。(2)在設計分析上日益要求面對多機系統(tǒng)模型來處理問題。(3)在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論。(4)在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件與遠程通信的應用。(5)在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。2、整個電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展則趨向于：(1)由開環(huán)監(jiān)測向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到 AGC白動發(fā)電控 制)0(2)由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS能量管理系統(tǒng))到DMS配電管 理系統(tǒng))。(3)由單個元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，

13、例如SCAD頌測控制與數(shù)據(jù)采集) 的發(fā)展與區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展。(4)由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動化的發(fā) 展。(5)裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護技術(shù)的演變。(6)追求的目標向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵磁控制、潮流控制。(7)由以提高運行的安全、經(jīng)濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統(tǒng))在電力系統(tǒng)中的應用。近20年來，隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)已 成為一個計算機、控制、通信與電力裝備及電力電子的統(tǒng)一體，簡稱為“CCCP。 其內(nèi)涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統(tǒng)自動化處理的信息量越來越大，考慮

14、的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環(huán)控制的對象越來越 豐富。4、工業(yè)電氣控制：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，特別就是計算機與網(wǎng)絡技術(shù)的應用，以及新型控 制策略的出現(xiàn)，使電氣控制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化。利 用工業(yè)電氣自動化，我們能夠有效的節(jié)約資源，降低成本，獲得更大的經(jīng)濟與社會 效益。其未來將向現(xiàn)代分布就是式，開放被信息化發(fā)展。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。一就是需要建設完備的新能源發(fā)電的資源數(shù)據(jù)平臺與運行數(shù)據(jù)平臺；二就是要進行新能源電 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)；三就是結(jié)合新能源發(fā)電并網(wǎng)

15、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)；四就是新能源并網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)相應的工具軟件。一就是分布式 新能源的配電網(wǎng)的規(guī)劃設計技術(shù)；二就是分布式新能源接入配電網(wǎng)運行控制技術(shù) 三就是在分布式儲能、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，可以瞧出在以后的發(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。電氣自動化水平就是社會經(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。目前, 我國電氣自動化取得了較高的發(fā)展成就，隨著我國