電力電子技術(shù)在新能源中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電力電子技術(shù) 在新能源中的應(yīng)用 班級：電氣 姓名：賴寶棋學(xué)號：6專心-專注-專業(yè)電力電子技術(shù)在新能源中的應(yīng)用隨著科技的不斷發(fā)展和人們要求的不斷提高，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。我國的能源供應(yīng)和環(huán)境污染越來越突出。一般估計(jì)，地球上的石油還可供人類開采40年-50年。煤炭約200年。我國的石油剩余開采量僅有全球人均的110，煤炭僅有12?；鹆Πl(fā)電，燃燒大量煤炭，排放S02和C02，汽車尾氣也是城市空氣污染的首要因素。新能源的開發(fā)與利用迫在眉睫，而在新能源的利用中，電力電子技術(shù)扮演重要的角色。什么是電力電子技術(shù)？電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電

2、力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。 電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。 一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出的第一個晶閘管為標(biāo)志的，電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管和晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。70年代后期以門極可關(guān)斷晶閘管，電力雙極型晶體管，電力場效應(yīng)管為代表的全控型器件全速發(fā)展，使電力電子技術(shù)的面貌煥然一新進(jìn)入了新的發(fā)展階段。80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管為代表的復(fù)合型器

3、件集驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，通態(tài)壓降小，性能優(yōu)越使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。而如今為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，體積減小，常常把若干個電力電子器件及必要的輔助器件做成模塊的形式，后來又把驅(qū)動，控制，保護(hù)電路和功率器件集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（PIC）。目前PIC的功率都還較小，但這代表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個重要方向.電力電子器件的發(fā)展 利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模電能變換的技術(shù)，有時也稱為功率電子技術(shù)。一般情況下，它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的工業(yè)電能。例如，將交流電能變換成直流電能或?qū)⒅绷麟娔茏儞Q成交流電能；將工頻電源變換為設(shè)備所需頻率的電源；在正常交流電源中斷時，

4、用逆變器（見電力變流器）將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。一代器件造就一代電力電子裝置與應(yīng)用，新的裝置與應(yīng)用又促進(jìn)著電力電子器件的發(fā)展能源，是人類生存的基本要素，也是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源安全則是國家經(jīng)濟(jì)安全的基本支撐。能源短缺，尤其優(yōu)質(zhì)能源短缺，始終困擾著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國，越來越成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。目前我國能源生產(chǎn)總量居世界第三，能源消費(fèi)總量及溫室氣體排放僅次于美國位居世界第二。實(shí)際上，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國已成為世界第二大能源消費(fèi)國，能源消費(fèi)量約占世界的1l，石油對外依存度超過40。近年來國際油價的不斷上漲，石油領(lǐng)域的競爭遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出純商業(yè)的范圍，成為世界大國經(jīng)

5、濟(jì)、軍事、政治斗爭的武器。 世界排名前20位的西方大型國際石油跨國公司占有了全球已探明優(yōu)質(zhì)石油儲量的81，直接導(dǎo)致國際石油市場壟斷的加劇，而且他們?nèi)栽诶^續(xù)憑借經(jīng)濟(jì)實(shí)力加緊搶占更多最重要的石油產(chǎn)地，中國的石油安全有受制于人的潛在威脅。實(shí)際上，為解決日益增長的能源需求從1993年中國就開始了海外尋找石油的漫長征程， 足跡遍及非洲、拉美、中東。因此不少專家指出，解決我國能源短缺的根本出路在于解決我國能源短缺的根本出路在于發(fā)展新能源。應(yīng)用電力電子技術(shù)能實(shí)現(xiàn)非電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。利用太陽電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。與電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)變換的電能是作為能源而不是作為信息傳感的載體。因此人們關(guān)注的是所

6、能轉(zhuǎn)換的電功率。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、 電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。利用這些電路，根據(jù)應(yīng)用對象的不同，組成了各種用途的整機(jī)，稱為電力電子裝置。這些裝置常與負(fù)載、配套設(shè) 備等組成一個系統(tǒng)。電子學(xué)、電工學(xué)、自動控制、信號檢測處理等技術(shù)常在這些裝置及其系統(tǒng)中大量應(yīng)用。太陽

7、能發(fā)電太陽能是取之不盡，用之不竭的能源。太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。目前太陽能在利用中，主要采用了三種技術(shù)：太陽能光電技術(shù)、太陽能光熱技術(shù)和太陽能光伏發(fā)電技術(shù)：1.太陽能光電技術(shù)是指利用太陽能電池將白天的太陽能轉(zhuǎn)化為電能由蓄電池儲存上在放電控制器的控制下釋放出來，供室內(nèi)照明和其他需要。目前占主流的太陽電池是硅太陽電池，它又分單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池(總稱晶體硅太陽電池)和非晶硅太陽電池。整個光伏系統(tǒng)由太陽能電池、蓄電池、負(fù)載和控制器組成。2.太陽能熱發(fā)電技術(shù)就是利用光學(xué)系統(tǒng)聚集太陽輻射能，用以加熱工質(zhì)，生產(chǎn)高溫蒸汽。驅(qū)動汽輪機(jī)組發(fā)電，簡稱光熱發(fā)

8、電技術(shù)。他與光伏發(fā)電相比，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用比較廣泛的是蔬菜溫室大棚、中藥材和果脯干燥及太陽能熱水器等。 3.將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的過程確切地說應(yīng)叫光伏效應(yīng)。不需要借助其它任何機(jī)械部件，光線中的能量被半導(dǎo)體器件的電子獲得，于是就產(chǎn)生了電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣，是由半導(dǎo)體組成的，它的主要材料是硅，也有一些其他合金。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。完全依靠太陽電池供電的光伏系統(tǒng)，系統(tǒng)中太陽電池方陣受光照時發(fā)出的電力是唯一的能量來源。首先最簡單的獨(dú)立光伏系統(tǒng)是直聯(lián)系統(tǒng)，發(fā)出的直流

9、電力直接供給負(fù)載使用，中間沒有儲能設(shè)備，負(fù)載只在有光照時才能工作。這種系統(tǒng)有太陽能水泵、太陽能風(fēng)帽、太陽能路燈等。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：太陽電池方陣發(fā)出的直流電力經(jīng)過逆變器變換成交流電，且與電網(wǎng)并聯(lián)并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。這類光伏系統(tǒng)發(fā)展很快，在20 世紀(jì)末，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的用量就超過了獨(dú)立光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為兩大類：光伏電站和戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。而在光伏系統(tǒng)中太陽能電池、蓄電池、控制器，都離不開電力電子技術(shù)，在太陽能到電能的轉(zhuǎn)換中，電力電子技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。開發(fā)新能源，電力電子器件的應(yīng)用和先進(jìn)的控制技術(shù)是關(guān)鍵。將最新的電力電子技術(shù)、控制技術(shù)應(yīng)用于新能源系統(tǒng)中，提高新能源的效率

10、和電力變換質(zhì)量、降低新能源成本，使得清潔可再生能源逐步替代傳統(tǒng)的化石燃料，以改善人類生存的環(huán)境，提高人們的生活水平，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值。電力電子技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。近十年來，風(fēng)力發(fā)電在世界上取得了較快的發(fā)展，但是在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的初期，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)歷了從定槳距再到變速變槳距的發(fā)展過程。初期電機(jī)都是采用普通異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，普通異步發(fā)電機(jī)無法控制，并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)來說相當(dāng)于隨機(jī)的擾動源（由于風(fēng)速的隨機(jī)變化）且無法控制，所以無論對電網(wǎng)的電能質(zhì)量還是對電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性都有一定的消極影響。風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展的歷程，今天的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成為結(jié)合了先進(jìn)的空氣動力學(xué)、機(jī)械制造、電子技術(shù)、微機(jī)控

11、制技術(shù)的 高科技產(chǎn)品。當(dāng)前一臺風(fēng)電機(jī)組，比20年前的機(jī)組功率大200 倍，現(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電場生產(chǎn)出來的電量之大，相當(dāng)于常規(guī)電廠。當(dāng)代的電力電子技術(shù)成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，無論對于風(fēng)電機(jī)組的控制、電能的轉(zhuǎn)換還是電能質(zhì)量的改善都起到關(guān)鍵作用。目前，電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用在大、中、小容 量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、塔架、儲能設(shè)備和電氣系統(tǒng)等組裝起來的裝置。在風(fēng)力發(fā)電的整套系統(tǒng)中，風(fēng)能的利用效率是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的首 要問題，與此同事，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一定要能穩(wěn)定安全的發(fā)電、正常安全供電。風(fēng)力發(fā)電是指自然風(fēng)在通過葉輪的旋轉(zhuǎn)面時會帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而將風(fēng)能專變成機(jī)械能最后在專變成電能的過程。在整個過程中，風(fēng)力機(jī)及其控制系統(tǒng)是關(guān)鍵部分，其質(zhì)量的好壞對整個系統(tǒng)的性能、效率的高低、發(fā)電的質(zhì)量有著直接的影響。所以，高性能、高效率的控制系統(tǒng)和優(yōu)秀的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是開發(fā)利用風(fēng)能的重中之重。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)是能量轉(zhuǎn)換的核心部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)按照發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方式來分，主要分為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)兩種。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能的頻率保持恒定，即與電網(wǎng)頻率相等。將最新的電力電子技術(shù)、控制技術(shù)應(yīng)用于新能源系統(tǒng)中，提高新能源的效率和電力變換質(zhì)量、降低新能源成本，使得清潔可再生能源逐步替