电力电子技术的地位

电力电子技术的地位

国民经济可持续发展的重要措施

世界能源日趋紧张,国民经济的可持续发展有赖于节能技术的发展.节约能源已成国际共识。以最少的能源,材料消耗换取最大的成品产出.是在有限能源、有限资源条件下,保持人类生存环境少受污染、保证国民经济可持续发展的重要条件。我国能源消耗和创造的国民经济产值GDP比在全世界是相当低的。电力申子技术在我国各行业现代化技术改造中可以发挥重大作用。

传统机电产品只是在其额定工作点附近运行时效率才比较高,但是多数实际工况均偏离额定。因此高效设备经常处在低效运行状态。这是我国能耗远高于西方发达国家的重要因素之一。

电力电子与微电子计算机技术相结合,改变各种工况下的频率、电压、相位等参数,使整个系统处于高效率运行状态,可大大节约能源,采用变频调速节能一般在10%~30%,有时高达40%。

例如:我国油田长输油管道从20世纪80年代后期到年,安装了12万千瓦的变频器,年节电近2亿千瓦时。

年到年3年间,国家投入风机和水泵等变频调速改造3.5亿元,年节电达7亿千瓦时,两年就能收回投资。全国用电量的62%消耗在电能到机械能转换的电动机传动系统中,10%~12%消耗在电能到光能转换的电气照明系统中,8%~10%消耗在电能到化学能转换的化工电解系统中。因此,电力电子技术在运动控制、工业电源、绿色照明以及在电力系统本身等方面的应用,体现出它是高效节能、省材的高新技术。

实现国民经济信息化的关键接口

随着计算机.数字通信和网络技术的发展。世界已经进入信息社会。当前发达国家在高度工业化的基础上,正进一步实施国民经济的信息化.进入了以信息化带动其他产业发展的时代。为了把信息技术深化应用到各个物质生产领域,以信息流控制能源流/物料流,人们意识到必须加强信息控制、电网供电和生产机械之间的接口——弱电控制强电的电力由子产业。

从技术发展来讲,在发展超大规模集成电路(VLSI)的同时,大力发展有超大面积集成(VLAI)之称的电力半导体器件;在实现信号变频来传递信息的同时,大力推动功率变频,实行电能的优化利用。大力发展现代电力电子应用技术,既可促使传统产业的许多产品更新换代。又可为信息指令指挥物质生产架起桥梁。

通过电源变换,可以使传统的机电设备实现更新换代。以通信用AC/DC电源为例,采用IGBT或功率MOSFET管的现代开关电源,与传统线性电源相比,体积、重量减少90%。老式直流电焊机重-kg,效率只有30%;现代IGBT逆变焊机,重量只有20~30kg,效率却高达85%以上。用电力电子变频技术后,既节约能源和材料,又减小体积、重量,技术含量却增高了,并可方便地同计算机或微处理器、数字信号处理器等接口,采用软件控制,逐步扩大智能化程度。

国民经济的信息化要深入到物质生产中去。未来代替燃油汽车的电动车控制系统几乎是一个包括"电池一电脑-电控电动机"在内的电子系统,传统汽车的变速器、转向器、传动轴被大大简化。信息电子-电力电子一传屈感申,构成了一个"大目千系统"。电源变换运动控制.公全与导航是该由系统工作的三大功能。

各行业也会有专用电子设备,如,汽车电子、航空电子、照明电子、印刷电子,等等,那时电子部门将只提供计算机通用软件基础件(集成电路,电子元器件)和其此通用电子产品。只有弱电电子工业,还不是完整的电子体系,不能直接控制生产机械。只有强电电子,即电力电子发展了,强电弱电融合起来,才能真正实现"机械电子一体化",包括微电子、电力电子在内的大电子技术才能渗透到各行各业中去.那时国民经济的水准才会有质的跃变。

促进高科技发展和国防现代化的基础

IT产品小型化、微型化的一大关键在于高效率、高功率密度的电源变换。巡航导弹、机器人也都是很轻巧的机电一体化系统.它包含了复杂的运动控制——速度、加速度、位置、角度的全面控制,也包含了各种功率的变换——给这些系统的各个部位提供不同的电压、电流、频率、相位等控制。如前所述,运动控制和功率变换正是电力电子技术的主要内容。

航天器上每增加1kg载荷,从地面起航时必须增添kg燃料、设施。电力电子技术能够使各种电磁设备大幅度减轻重量,不言而喻,这对航天、航空、航海等有极大价值。采用全电驱动的船舰,其速度要比内燃机驱动快得多。普通内燃机驱动的轮渡船,时速只有21km/h;换成全电驱动后,速度可达60km/h。

国外某高级全电客轮长m,高73m,排水量15万吨,时速达42~60km/h。美国罗斯福号航空母舰装备了2台A4W核反应堆发电,采用全电控制,时速为60~80km/h,排水量10万吨。可见,现代舰船电气化程越来越高。舰船上的电力负载有各类辅助机械和特种机械的电力传动系统,风机和泵类电动机、电力推进系统、武器和防卫装备的控制系统、通信导航设备、电热、制冷、照明和其他生活用电设备。

这些不同类型的用电设备需要不同的电源.昭明灯工其和恒速运行的电动机要有恒定直流或恒压工频交流电;变速运行的电力传动则要有可变的直流电源或三相交流变频变压电源,有的需要恒频标准正弦波;通信导航设备、舰船指挥仪、声呐、雷达中,部分设备甚至还要求脉冲沿非常陡的高频脉冲电源。由于舰船空间有限,设备密集,条件恶劣,对电源变换装置重量,体积要求又较严格.此外单个用电设备或电力电子变换装置的容量与总的基础电源的容量相比并不小很多,相互影响往往很大,因此舰船电力电子变换装置要求高可靠、低维护性、高效率、低温升、良好的工作特性以及电磁兼容性等。




转载请注明:http://www.chinabathtub.net/ywdjtbx/10555.html

  • 上一篇文章:
  •   
  • 下一篇文章: 没有了