電力電子技術節(jié)能

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上。電子信息產(chǎn)業(yè)推出的新技術和新產(chǎn)品，例如電源管理芯片、新型半導體照明技術等有助于節(jié)能，應該大力推廣這些產(chǎn)品和技術實現(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，促進工藝和技術升級，加快整個產(chǎn)業(yè)的技術進步。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，節(jié)

2、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)易技術壁壘。為了打破壁壘，注重節(jié)能，進行技術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，國家應起到絕對的主導作用。全國人大代表、皇明太陽能集團有限公司董事長黃鳴建議國家應該出臺強制措施確保國家節(jié)能

3、降耗目標的實現(xiàn)。他認為應該從五個方面著手加強節(jié)能工作：進一步健全相關法規(guī)和標準體系，加強執(zhí)法監(jiān)督；完善相關政策，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總監(jiān)Loe 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

4、，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)能技術水平的提升，電子信息產(chǎn)業(yè)將為建設節(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

5、、減緩全球變暖速度的重要途徑。在最為行業(yè)關注的效益問題方面，根據(jù)國際能源機構的減排戰(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。 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)，闡述電力電子技術在提高能源利用率方面所起的關鍵作用，重點介紹了使用電力電子技術進行節(jié)能的一些相關的關鍵技術，并分析了現(xiàn)在所成形的節(jié)能產(chǎn)品。同時，文章的最后也對現(xiàn)階段電力電子技術在能源方面的應用情況做了介紹，并作出合理的展望。 關鍵詞：電力電子，節(jié)能，變頻

6、第一章 引言11電力電子技術 電力電子技術是一項綜合了控制、電力、電子等技術于一體的技術，它利用大功率電子器件對能量進行高效變換，控制其輸出，從而為各種用電設備提供所需要的電。它的核心是電能形式的轉換，它的主要特征是控制和變換的高效率。 1源 12 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，它關系到經(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。13 電力電子與能

7、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。電能經(jīng)過電力電子技術處理之后，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，電力電子技術有很大的發(fā)揮余地。 2% 第二章 電力電子節(jié)能的關鍵技術 21開關變頻技術 開關變頻技術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備的最佳頻率，因而導致許多設備長期處于低效率、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

8、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在提高能源利用率方面有非常明顯的效果,同時這個技術也在不段發(fā)展,將來的開關變頻技術對于電能的利用將越來越有良好的效果.據(jù)統(tǒng)計,早期開關電源剛設計出的時候其效率有6570，而現(xiàn)在其效率可以達到更高，小功率開關電源的效率可達到8085，在通信電源中甚至可達到

9、93，而在開關電源之前的線性電源的工作效率只有3040 。開關技術使電源效率翻了兩番. 4h5%開關電源由于效率高、性能好、體積小等優(yōu)點，已成為電力電子裝置的一個典范，應用十分廣泛，發(fā)展相當快。同時，開關變頻技術也被業(yè)界稱為“節(jié)能之冠”。 22軟開關技 6術前面我們提到了通過開關電源來節(jié)約電能，但是開關在開通到關斷和從關斷到開通的過程中引起的開關損耗隨帶也引起了能耗，如何再把這些能耗降低，那就要采用軟開關技術。 軟開關技術可以降低開關損耗和開關噪聲，進一步提高開關頻率。軟開關技術是相對于硬開關技這種方法導致電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯的過沖，導致了開關噪聲。 而軟開關技術是在原電路中增加了

10、小電感、電容等諧振元件，在開關過程前后引入諧振，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)轉換，從而把器件的開關損耗降到最低，即可以降低開關損耗和開關噪聲。通過降低開關損耗,可以更有效的通過開關技術提高電源利用效率,從而達到節(jié)能的目的. 23高頻技術 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，用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5-10%。

11、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，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 24 有源功率因數(shù)校正技術 功率因數(shù)，是指任意二端網(wǎng)絡兩端電壓U與其中電流I之間的位相差的余弦，功率因數(shù)的高低，對于電氣設備的利用率和分析、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 I cos 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。 我們知道，任何用電設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，

12、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。 使用電力電子技術提高功率因數(shù)，將有效的提高電能的利用率。 25 其他提高能源利用率的技術 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（比如可以使設備進行自動待機省電的電源）等等，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 電力電子技術在節(jié)能方面的典型應用 41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

13、電源主電路采用AC-DC-AC方案，它利用電力電子技術,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 42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。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

14、闊的應用前景。 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電源，計算機相對于其他用電設備來說，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,桌上型個人電腦或相關的外圍設備,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，

15、其電源設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)過電力電子的設備轉換才得到的，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去轉換，人類至少可節(jié)省約l3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 電力電子技術的誕生和發(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

16、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，電力電子技術可以達到高效節(jié)能的目的，具有非常高的實用性，應用范圍非常的廣，每個用電產(chǎn)品幾乎都可以牽涉到電力電子技術?，F(xiàn)在的用電設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，如果這些用電設備都使用電力電子技術來實現(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

17、傳動應用技術具有巨大的、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，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在提高能源利用率方面的技術和應用，介紹了相關技術，并通過應用和前景分析，指出了電力電子技術在這方面的巨大應用舞臺，并提出通過電力電子技術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沒有作深入的研究，只是較表面的介紹了這些技術以及它們對節(jié)能所做的貢獻。參考文獻 1應建平，林渭勛，黃敏超。電力電子技術基礎。機械工業(yè)出版社，2003年2月。 2李澤元。21世紀