有關(guān)電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)探究

1、有關(guān)電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)探究摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力工程也得到了 全面的發(fā)展與進(jìn)步，電子技術(shù)、微電子技術(shù)已廣泛的應(yīng)用在 冶金、機(jī)械制造、石油化工、電子、輕工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。電 氣自動(dòng)化技術(shù)作為我國(guó)技術(shù)改造的重要組成部分，在社會(huì)生 產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用。我國(guó)自上個(gè)世紀(jì)五十年 代以來(lái)，電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)被稱(chēng)之為工業(yè)企業(yè)電氣自動(dòng)化，隨 后經(jīng)過(guò)多次的工作總結(jié)與調(diào)整，其逐步形成了一套系統(tǒng)、專(zhuān) 業(yè)和全面的科目體系。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力 工程電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用逐步廣泛，成為人們工作探討的主 要熱點(diǎn)，本文就有關(guān)電氣自動(dòng)化技術(shù)的一些發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。關(guān)鍵詞：電力工程電氣自

2、動(dòng)化電子開(kāi)關(guān)電子技術(shù)是伴隨著上個(gè)世紀(jì)中期計(jì)算機(jī)技術(shù)的問(wèn)世與 發(fā)展而興起的一門(mén)新興技術(shù)。在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中，高新技術(shù) 的應(yīng)用已成為社會(huì)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是以電子信息技術(shù)為指 導(dǎo)，以生物技術(shù)和空間技術(shù)為核心的社會(huì)發(fā)展歷程。在目前 的電力工程建設(shè)中，電氣自動(dòng)化的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)電力工程建 設(shè)有著重要作用與意義，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引路人。在 社會(huì)發(fā)展的今天，電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的研究與應(yīng)用已成為 衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的主要標(biāo)志之一。一、電氣自動(dòng)化概述電氣自動(dòng)化是基于電氣信息領(lǐng)域形成的一門(mén)新興學(xué)科， 但是由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非 常迅速，現(xiàn)在也相對(duì)比較成熟，在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著重 要地

3、位與作用，成為目前工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防領(lǐng)域中的支柱， 也是目前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中越來(lái)越重要。在目前的電氣自動(dòng)化 中其從傳統(tǒng)的電氣工程及自動(dòng)化逐步朝著各行業(yè)進(jìn)行延伸， 小到開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，大至宇航飛機(jī)等各領(lǐng)域都有應(yīng)用，也都有研 究。它主要包含了微電子技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自 動(dòng)控制和智能化技術(shù)等。在社會(huì)發(fā)展中是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基 礎(chǔ)，信息技術(shù)和智能化技術(shù)為核心的工作流程。二、微電子技術(shù)微電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展不僅促使電力工程朝著系統(tǒng) 化、小型化發(fā)展，更重要的是其在工作中引起了電子設(shè)備和 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、工藝和制造過(guò)程中發(fā)生重大的變革和進(jìn)展。在 電力工程中，所有的元器件都是一個(gè)相互連接、相互影響的 環(huán)節(jié)，同時(shí)在設(shè)

4、計(jì)中各項(xiàng)出發(fā)點(diǎn)都不再局限于傳統(tǒng)的工作流 程模式，在工作中都是以整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備為核心的工作模式。在微電子技術(shù)的應(yīng)用中，在目前表現(xiàn)最為明顯的極為集 成電力控制。集成電力是以微電子技術(shù)為核心的工作流程和 模式，也是電子工業(yè)化發(fā)展的主要能源支柱。在現(xiàn)代化社會(huì) 發(fā)展中，集成電路已經(jīng)發(fā)展成為超大規(guī)模和及高精度以及可 集成數(shù)百萬(wàn)晶體管水平的現(xiàn)代化設(shè)備。目前社會(huì)發(fā)展中，有 人認(rèn)為微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢(shì)發(fā)生了巨大的變化。一方面，企業(yè)的技術(shù)改造引進(jìn)了微電子技術(shù)后大大增加 了生產(chǎn)力，另一方面，微電子技術(shù)與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合而產(chǎn) 生的新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)，又創(chuàng)造了新的生產(chǎn)力。因此，微電子 技術(shù)對(duì)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)

5、技術(shù)現(xiàn)代化水平的提 高具有重要的作用。三、全控型電力電子開(kāi)關(guān)逐步取代半控型晶閘管50年代末出現(xiàn)的晶閘管標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)控制的新紀(jì)元。它是 第一代電子電力器件，在我國(guó)至今仍廣泛用于直流和交流傳 動(dòng)控制系統(tǒng)。隨著交流變頻技術(shù)的興起，相繼出現(xiàn)了全控式 器件一ctr、gto、p-m0seft等。這是第二代電力電子器件。 由于目前所能生產(chǎn)的電流/電壓定額和開(kāi)關(guān)時(shí)間的不同，各 種器件各有其應(yīng)用范圍。gtr的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響 而變化和熱容量小、過(guò)流能力低等問(wèn)題，使得人們把主要精 力放在根據(jù)不同的特性設(shè)計(jì)出合適的保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路 上，這也使得電路比較復(fù)雜，難以掌握。gt0是一種用門(mén)極可關(guān)

6、斷的高壓器件，它的主要缺點(diǎn)是 關(guān)斷增益低，一般為45,這就需要一個(gè)十分龐大的關(guān)斷驅(qū) 動(dòng)電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為zv4.5v, 開(kāi)通di/dt和關(guān)斷dv/dt也是限制gt0推廣運(yùn)用的另一原因, 前者約為500a/us,后者約為500v/us,這就需要一個(gè)龐大 的吸收電路。由于gir、gto等雙極性全控性器件必須要有較大的控 制電流，因而使門(mén)極控制電路非常龐大，從而促進(jìn)廠新一代 具有高輸人阻抗的mos結(jié)構(gòu)電力半導(dǎo)體器件的一切。功率 mosfet是一種電壓驅(qū)動(dòng)器件，基本上不要求穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電 流，驅(qū)動(dòng)電路只需要在器件開(kāi)通時(shí)提供容性充電電流，而關(guān) 斷時(shí)提供放電電流即可，因此驅(qū)動(dòng)電路很簡(jiǎn)單

7、。它的開(kāi)關(guān)時(shí) 間很快，安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是p-mosfet的通態(tài)電壓 降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓 p-mosfet造成了很大困難。igbt是p-mosfet工藝技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)物，它兼有 mosfet高輸人阻抗、高速特性和gtr大電流密度特性的混合 器件。其開(kāi)關(guān)速度比p-mosfet低，但比gtr快；其通態(tài)電 壓降與gtr相擬約為1.5v3. 5v,比p-mosfet小得多，其 關(guān)斷存儲(chǔ)時(shí)間和電流卜降時(shí)間為別為0.2us 04us和 0. 2us1.5us,因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩(wěn)定的 安個(gè)工作區(qū)，較高的效率，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。mos控制晶閘管（mct）是一種

8、在它的單胞內(nèi)集成了 mosfet的品閘管，利用mos門(mén)來(lái)控制品閘管的開(kāi)通和關(guān)斷， 具有晶閘管的低通態(tài)電壓降，但其工作電流密度遠(yuǎn)高igbt 和gtr,在理論上可制成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開(kāi) 關(guān)頻率，且其關(guān)斷增益極高。igbt和mgt這一類(lèi)復(fù)合型電力電子器件可以稱(chēng)為第三代 器件。在器件的復(fù)合化的同時(shí)，模塊即把變換器的雙臂、半 橋乃至全橋組合在一起大規(guī)模生產(chǎn)的器件也已進(jìn)入實(shí)用。在 模塊化和復(fù)合化思路的基礎(chǔ)卜，其發(fā)展便是功率集成電路 pic,在pic,不僅主回路的器件，而且驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)壓過(guò)流 保護(hù)、電流檢測(cè)甚至溫度自動(dòng)控制等作用都集成到一起，形 成一個(gè)整體，這可以算作第四代電力電子器件。四、變換

9、器電路從低頻向高頻方向發(fā)展隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必 然要換代。應(yīng)用普通晶閘管時(shí)，直流傳功的變換器主要是相 控整流，而交流變頻船動(dòng)則是交一直一交變頻器。當(dāng)電力電 子器件進(jìn)入第二代后，更多是采用pwm變換器了。采用pwm 方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對(duì)電岡的影響， 解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題。但是pwm逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出噪聲。為 了解決這個(gè)問(wèn)題，一種方法是提高開(kāi)關(guān)頻率，使之超過(guò)人耳 能感受的范圍，但是電力電子器件在高電壓大電流的情況下 導(dǎo)通或關(guān)斷，開(kāi)關(guān)損耗很大。開(kāi)關(guān)損耗的存在限制了逆變器 工作頻率的提高。五、結(jié)束語(yǔ)21世紀(jì)人類(lèi)將全面進(jìn)入信