電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術

電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術xxx公司電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術電力電子技術是20世紀后半葉誕生和發(fā)展的一門新技術，它已經在工業(yè)、交通運輸、電力系統(tǒng)、電子裝置用電源和家用電器等方面得到的廣泛的應用。可以預見在未來電力電子技術仍將以迅猛的速度發(fā)展。電力電子新技術的發(fā)展應用技術高頻化（20kHz以上）、硬件結構集成模塊化（單片集成模塊、混合集成模塊）、軟件控制數(shù)字化和產品性能綠色化（無電磁干擾和對電網(wǎng)無污染）是當前電力電子新技術產品的四大發(fā)展方向。電力電子應用技術高頻化我們知道，工頻(50Hz～60Hz)是發(fā)電的最佳頻率，但它不是用電的最佳頻率。如果電源頻率提高，磁路截面積可以減小，從而電機體積減小，重量減輕。這種效果對諸如變壓器、電抗器、鎮(zhèn)流器等各種電磁元件都是適用的。為此，電力電子器件高頻化是今后電力電子技術一個不容忽視的發(fā)展方向。頻率越高，發(fā)出來的波形就越接近理想值，這個可以用屏幕的分辨率來比喻，分辨率越高，顯示效果越好越接近真實值。硬件結構集成模塊化早期的電力電子產品用分立元器件組成，功率器件安裝在散熱器上，附近安裝驅動、檢測、保護等硬刷板，還有分立的無源元件。用分立元器件制造電力電子產品，設計周期長，加工勞動強度大，可靠性差，成本高。因此電力電子產品逐步向模塊化，集成化方向發(fā)展，其目的是使尺寸緊湊，實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的小型化，縮短設計周期，并減小互連導線的寄生參數(shù)等。電力電子器件的模塊化和集成化，先后經歷了功率模塊、單片集成模塊、智能功率模塊等發(fā)展階段。其中功率模塊與驅動、保護、控制電路是分立的，而單片集成和智能功率模塊中的功率器件與驅動、保護、控制等功能集成為一體。軟件控制數(shù)字化用數(shù)字化方法代替模擬控制，可以消除溫度漂移等常規(guī)模擬調節(jié)器難以克服的缺點，有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調節(jié)，便于通過程序軟件的改變方便地調整控制方案和實現(xiàn)多種新型控制策略，同時可減少元器件的數(shù)目、簡化硬件結構，從而提高系統(tǒng)的可靠性。此外，還可以實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的自動存儲和自動診斷，有助于實現(xiàn)電力電子裝置運行的智能化。產品性能綠色化電力電子設備的廣泛應用同時，它給電力系統(tǒng)帶來的諧波污染和電磁干擾問題也不容忽視。其危害性日益暴露。此外，硬件電路中電壓和電流的急劇變化，使得電力電子器件承受很大的電應力，會產生頻段很寬的電磁干擾信號，這些電磁干擾信號給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾，對電力系統(tǒng)的正常運行和設備構成相當大的危害。電力電子器件的最新發(fā)展在未來，電力電子器件已進入高頻化，標準模塊化，集成化和智能時代。從理論分析和實驗證明電氣產品的體積與重量的縮小與供電頻率的平方根成反比，也就說，當我們將50Hz的標準二頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設備制造節(jié)約材料，運行時節(jié)電就更加明顯，設備的系統(tǒng)性能亦大為改善，尤其是對航天工業(yè)其意義十分深遠的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術創(chuàng)新的主導方向，而硬件結構的標準模塊是器件發(fā)展的必然趨勢，目前先進的模塊，已經包括開關元件和與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管在內及驅動保護電路多個單元，并都以標準化和生產出系列產品，并且可以在一致性與可靠性上達到極高的水平。電力電子設備和系統(tǒng)發(fā)展趨勢由于環(huán)境、能源、社會和高效化的要求，電力電子設備和系統(tǒng)正朝著應用技術高頻化、智能化、全數(shù)字控制、系統(tǒng)化及綠色化方向發(fā)展。在未來的一段時間內，以各種電力半導體器件為主功率器件的電力電子設備和系統(tǒng)將展開競爭且共同發(fā)展。以IGBT為主功率器件的整流器和逆變器可提高效率、減小噪聲、減輕設備重量、減小體積，將廣泛應用于工業(yè)、家用電器和新能源等方面。以IGCT為主功率器件的電力電子設備和系統(tǒng)將有可能逐步取代晶閘管。以MOSFET為主功率器件的電力電子設備和系統(tǒng)將在中功率領域發(fā)揮巨大的作用。諧振變流器技術將廣泛應用，新的控制技術及手段將在電力電子設備和系統(tǒng)中獲得應用，并進一步提高電力電子設備和系統(tǒng)的性能和檔次。電力電子設備和系統(tǒng)中的電磁干擾控制、