電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)

電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)xxx公司電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度電力電子未來的發(fā)展趨勢及新技術(shù)電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門新技術(shù)，它已經(jīng)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(yīng)用?？梢灶A(yù)見在未來電力電子技術(shù)仍將以迅猛的速度發(fā)展。電力電子新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用技術(shù)高頻化（20kHz以上）、硬件結(jié)構(gòu)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(chǎn)品性能綠色化（無電磁干擾和對電網(wǎng)無污染）是當(dāng)前電力電子新技術(shù)產(chǎn)品的四大發(fā)展方向。電力電子應(yīng)用技術(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)集成模塊化早期的電力電子產(chǎn)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(qū)動、檢測、保護(hù)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(chǎn)品，設(shè)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(chǎn)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(shè)計周期，并減小互連導(dǎo)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(jīng)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(qū)動、保護(hù)、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(qū)動、保護(hù)、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(diào)節(jié)器難以克服的缺點，有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié)，便于通過程序軟件的改變方便地調(diào)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)品性能綠色化電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)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(yīng)力，會產(chǎn)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(shè)備及電波造成嚴(yán)重的電磁干擾，對電力系統(tǒng)的正常運行和設(shè)備構(gòu)成相當(dāng)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(jìn)入高頻化，標(biāo)準(zhǔn)模塊化，集成化和智能時代。從理論分析和實驗證明電氣產(chǎn)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(dāng)我們將50Hz的標(biāo)準(zhǔn)二頻大幅的提高之后，使用這樣工頻的電氣設(shè)備的體積與重量就能大大縮小，使電氣設(shè)備制造節(jié)約材料，運行時節(jié)電就更加明顯，設(shè)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(yuǎn)的。故電力電子器件的高頻化是今后電力電子技術(shù)創(chuàng)新的主導(dǎo)方向，而硬件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)模塊是器件發(fā)展的必然趨勢，目前先進(jìn)的模塊，已經(jīng)包括開關(guān)元件和與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管在內(nèi)及驅(qū)動保護(hù)電路多個單元，并都以標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)出系列產(chǎn)品，并且可以在一致性與可靠性上達(dá)到極高的水平。電力電子設(shè)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(shè)備和系統(tǒng)正朝著應(yīng)用技術(shù)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(nèi)，以各種電力半導(dǎo)體器件為主功率器件的電力電子設(shè)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(shè)備重量、減小體積，將廣泛應(yīng)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(shè)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(shè)備和系統(tǒng)將在中功率領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。諧振變流器技術(shù)將廣泛應(yīng)用，新的控制技術(shù)及手段將在電力電子設(shè)備和系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，并進(jìn)一步提高電力電子設(shè)備和系統(tǒng)的性能和檔次。電力電子設(shè)備和系統(tǒng)中的電磁干擾控制、