電力電子技術(shù)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(shù)和新產(chǎn)品，例如電源管理芯片、新型半導(dǎo)體照明技術(shù)等有助于節(jié)能，應(yīng)該大力推廣這些產(chǎn)品和技術(shù)實(shí)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(jìn)提高設(shè)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(jìn)工藝和技術(shù)升級(jí)，加快整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。目前我國(guó)的能源利用率與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比差距很多，單位產(chǎn)出下我國(guó)消耗的能源是美國(guó)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(yàn)表明，污染減少的70% 是靠降低能耗實(shí)現(xiàn)的，也就是說少用少排放。因此，節(jié)

2、能對(duì)于降低污染意義重大。目前，國(guó)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(jī)出口歐美時(shí)有待機(jī)功耗限制，要求待機(jī)功耗低于1W ，目前很多國(guó)內(nèi)電視機(jī)的待機(jī)功耗高達(dá)15W ，平均為8W ，出口到國(guó)際市場(chǎng)時(shí)面臨著巨大的貿(mào)易技術(shù)壁壘。為了打破壁壘，注重節(jié)能，進(jìn)行技術(shù)升級(jí)就成為必然的選擇。讓廠家執(zhí)行節(jié)能措施，很現(xiàn)實(shí)的問題就是廠家的成本要增加，綜合競(jìng)爭(zhēng)力要降低。這就需要一個(gè)切入點(diǎn)，既要照顧到廠家的成本優(yōu)勢(shì)，又必須兼顧國(guó)家節(jié)能及歐盟和美國(guó)等地的環(huán)保節(jié)能要求。在推進(jìn)節(jié)能工作方面，國(guó)家應(yīng)起到絕對(duì)的主導(dǎo)作用。全國(guó)人大代表、皇明太陽能集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)黃鳴建議國(guó)家應(yīng)該出臺(tái)強(qiáng)制措施確保國(guó)家節(jié)能

3、降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。他認(rèn)為應(yīng)該從五個(gè)方面著手加強(qiáng)節(jié)能工作：進(jìn)一步健全相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)督；完善相關(guān)政策，包括價(jià)格政策、稅收政策、投融資機(jī)制以及引入市場(chǎng)機(jī)制大力發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)；健全社會(huì)監(jiān)督機(jī)制；適當(dāng)調(diào)整能源資源價(jià)格；深入開展節(jié)能降耗宣傳教育。國(guó)外半導(dǎo)體巨頭對(duì)于中國(guó)如何更好地開展節(jié)能工作給出了建議。飛兆半導(dǎo)體公司亞太區(qū)總裁兼董事總經(jīng)理郭裕亮建議中國(guó)可以設(shè)立一系列鼓勵(lì)政策來鼓勵(lì)消費(fèi)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(rèn)為政府對(duì)節(jié)能工作的指導(dǎo)非常重要。英飛凌科技(中國(guó))汽車、工業(yè)及多元市場(chǎng)高級(jí)技術(shù)總監(jiān)Loe Lorenz 認(rèn)為中國(guó)政府最好出臺(tái)一些政策，鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施節(jié)能方案

4、，也就是說給企業(yè)一些節(jié)能補(bǔ)貼。在這方面，國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。例如，美國(guó)環(huán)保署從1991 年開始實(shí)施綠色照明計(jì)劃，每年投資10 億多美元用于推廣高效照明產(chǎn)品；美國(guó)能源政策法規(guī)定，2004 年起國(guó)家每年撥款3. 4 億美元給州政府，用于鼓勵(lì)購(gòu)買節(jié)能新產(chǎn)品；從2000 年起，德國(guó)實(shí)行“稅收返還” 政策，給太陽能產(chǎn)品提供商每千瓦時(shí)電力輸出50 歐元補(bǔ)助，以此降低銷售價(jià)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(lì)新型元器件和半導(dǎo)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(shí)的提高以及節(jié)能技術(shù)水平的提升，電子信息產(chǎn)業(yè)將為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。，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(guān)注的效益問題方面，根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)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(bào)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(dāng)今世界共同關(guān)注的五大問題。因此節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于一個(gè)國(guó)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(shù)在提高能源利用率方面所起的關(guān)鍵作用，重點(diǎn)介紹了使用電力電子技術(shù)進(jìn)行節(jié)能的一些相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并分析了現(xiàn)在所成形的節(jié)能產(chǎn)品。同時(shí)，文章的最后也對(duì)現(xiàn)階段電力電子技術(shù)在能源方面的應(yīng)用情況做了介紹，并作出合理的展望。 關(guān)鍵詞：電力電子，節(jié)能，變頻

6、第一章 引言11電力電子技術(shù) 電力電子技術(shù)是一項(xiàng)綜合了控制、電力、電子等技術(shù)于一體的技術(shù)，它利用大功率電子器件對(duì)能量進(jìn)行高效變換，控制其輸出，從而為各種用電設(shè)備提供所需要的電。它的核心是電能形式的轉(zhuǎn)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(chǔ)，它關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。如今，能源危機(jī)已經(jīng)成為未來全球發(fā)展一個(gè)必須面對(duì)和必須解決的大問題。在我國(guó)，人均占有的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，在未來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)對(duì)能源的需求將有越來越高的要求，在能源相對(duì)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(jì)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(duì)于解決能源問題具有相當(dāng)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(yùn)用電力電子技術(shù)。電能經(jīng)過電力電子技術(shù)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(shù)有很大的發(fā)揮余地。 2% 第二章 電力電子節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù) 21開關(guān)變頻技術(shù) 開關(guān)變頻技術(shù)是針對(duì)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(shè)備的最佳頻率，因而導(dǎo)致許多設(shè)備長(zhǎng)期處于低效率、低功率因數(shù)運(yùn)行的現(xiàn)狀。據(jù)統(tǒng)計(jì)，占全國(guó)總耗電量近2/3的交流電動(dòng)機(jī)目前大多數(shù)處于全壓、額頻、恒速

8、下運(yùn)行，運(yùn)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(shù)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(tái)300kW的水泵用1臺(tái)400kVA的變壓、變頻裝置進(jìn)行變頻調(diào)速，調(diào)節(jié)流量的大小，一年運(yùn)行8000h，可節(jié)約電600kW。這個(gè)數(shù)字足以說明變頻技術(shù)在提高能源利用率方面有非常明顯的效果,同時(shí)這個(gè)技術(shù)也在不段發(fā)展,將來的開關(guān)變頻技術(shù)對(duì)于電能的利用將越來越有良好的效果.據(jù)統(tǒng)計(jì),早期開關(guān)電源剛設(shè)計(jì)出的時(shí)候其效率有6570，而現(xiàn)在其效率可以達(dá)到更高，小功率開關(guān)電源的效率可達(dá)到8085，在通信電源中甚至可達(dá)到

9、93，而在開關(guān)電源之前的線性電源的工作效率只有3040 。開關(guān)技術(shù)使電源效率翻了兩番. 4h5%開關(guān)電源由于效率高、性能好、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已成為電力電子裝置的一個(gè)典范，應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展相當(dāng)快。同時(shí)，開關(guān)變頻技術(shù)也被業(yè)界稱為“節(jié)能之冠”。 22軟開關(guān)技 6術(shù)前面我們提到了通過開關(guān)電源來節(jié)約電能，但是開關(guān)在開通到關(guān)斷和從關(guān)斷到開通的過程中引起的開關(guān)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(guān)技術(shù)。 軟開關(guān)技術(shù)可以降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，進(jìn)一步提高開關(guān)頻率。軟開關(guān)技術(shù)是相對(duì)于硬開關(guān)技這種方法導(dǎo)致電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯的過沖，導(dǎo)致了開關(guān)噪聲。 而軟開關(guān)技術(shù)是在原電路中增加了

10、小電感、電容等諧振元件，在開關(guān)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(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而把器件的開關(guān)損耗降到最低，即可以降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。通過降低開關(guān)損耗,可以更有效的通過開關(guān)技術(shù)提高電源利用效率,從而達(dá)到節(jié)能的目的. 23高頻技術(shù) 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(duì)于能源和材料的的利用將更加的充分。 理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz，提高400倍的話，用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5-10%。

11、根據(jù)這一原理，對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)的電鍍、電解、電加工、充電等各種電源進(jìn)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(shù)，還可更進(jìn)一步的提高電能的利用率,而相對(duì)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(shù) 功率因數(shù)，是指任意二端網(wǎng)絡(luò)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(duì)于電氣設(shè)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(jì)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(guān)。 我們知道，任何用電設(shè)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(shí)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(shù)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(shù) 使用電力電子實(shí)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(shè)備進(jìn)行自動(dòng)待機(jī)省電的電源）等等，這些方法都可以有效的實(shí)現(xiàn)能源的高校利用，達(dá)到節(jié)能的目的。 第三章 電力電子技術(shù)在節(jié)能方面的典型應(yīng)用 41變頻器 全世界的用電量中有60 左右是通過電動(dòng)機(jī)來消耗。因此變頻器在提高電動(dòng)機(jī)電能利用率上有很大的作用。它主要用于交流電動(dòng)機(jī)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(shù),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(dòng),達(dá)到節(jié)能目的,輸出高質(zhì)量的電能,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位非常重要， 同時(shí)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(jī)高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種新型的焊機(jī)電源，它相比于原來的焊機(jī)電源來說，性能優(yōu)良，高效。逆變焊機(jī)電源大都采用AC一DC一AC一DC變換的方式。由于焊機(jī)經(jīng)常在野外工作，條件惡劣，能源儲(chǔ)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(jī)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(diǎn)，提高能源利用率，是當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向，有著廣

14、闊的應(yīng)用前景。 4.3計(jì)算機(jī)綠色電源 我們知道，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都是采用開關(guān)電源，計(jì)算機(jī)相對(duì)于其他用電設(shè)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(jì)算機(jī)上，使電腦成為“綠色產(chǎn)品”（根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)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(duì)于能源的節(jié)約來說是相當(dāng)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(shí)生活種使用的家電、洗衣機(jī)、電動(dòng)機(jī)等，

15、其電源設(shè)計(jì)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(shè)備轉(zhuǎn)換才得到的，其中55 以上是用在馬達(dá)和馬達(dá)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(shù)去轉(zhuǎn)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(jì)數(shù)字表明，13的能源相當(dāng)于840個(gè)發(fā)電廠發(fā)出的電。由此可以看出電力電子對(duì)節(jié)能所起到的巨大作用。 2能 電力電子技術(shù)的誕生和發(fā)展，改變了人類利用電能的傳統(tǒng)觀念，增強(qiáng)了人們對(duì)于抵抗能源危機(jī)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(biāo)。目前，全球范圍內(nèi)該指標(biāo)的平均數(shù)為40 ， 而到2010年將達(dá)到 80。這對(duì)電力電子技術(shù)來說，既是一個(gè)很好的機(jī)遇，又是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 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(shù)可以達(dá)到高效節(jié)能的目的，具有非常高的實(shí)用性，應(yīng)用范圍非常的廣，每個(gè)用電產(chǎn)品幾乎都可以牽涉到電力電子技術(shù)?，F(xiàn)在的用電設(shè)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(shè)備都使用電力電子技術(shù)來實(shí)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(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和巨大的用戶市場(chǎng)對(duì)電力電子與電力

17、傳動(dòng)應(yīng)用技術(shù)具有巨大的、持久的需求，這就意味著我國(guó)電力電子產(chǎn)業(yè)面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇和前景。同時(shí)，由于電力電子理論的不斷更新完善，新型電力半導(dǎo)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?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，電力電子技術(shù)未來還有非常大的發(fā)展空間，這個(gè)行業(yè)也必將進(jìn)一步得到發(fā)展，必將節(jié)省更多的能源，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)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(shù)在提高能源利用率方面的技術(shù)和應(yīng)用，介紹了相關(guān)技術(shù)，并通過應(yīng)用和前景分析，指出了電力電子技術(shù)在這方面的巨大應(yīng)用舞臺(tái)，并提出通過電力電子技術(shù)來改善電力方面的能源危機(jī)。本文的不足之處在于作者對(duì)部分技術(shù)沒有作深入的研究，只是較表面的介紹了這些技術(shù)以及它們對(duì)節(jié)能所做的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn) 1應(yīng)建平，林渭勛，黃敏超。電力電子技術(shù)基礎(chǔ)。機(jī)械工業(yè)出版社，2003年2月。 2李澤元。21世紀(jì)