淺析基于我國電力電子與電力傳動(dòng)系統的發(fā)展狀況分析

論文關(guān)鍵詞 電力工程　電力電子　電力傳動(dòng)系統 
　　論文摘要 在人類(lèi)所利用的能源當中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動(dòng)無(wú)疑有著(zhù)很大的意義，隨著(zhù)電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)也得到了長(cháng)足的發(fā)展。本文在對大量國內外文獻分析的基礎上，總結和論述了我國在電力電子和電力傳動(dòng)系統領(lǐng)域的研究現狀。 
　　從學(xué)術(shù)的角度來(lái)看，電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件（功率半導體）設備，轉換器拓撲結構，控制和電力電子應用，實(shí)現電力和磁場(chǎng)的能量轉換、控制、傳輸和存儲，以便實(shí)現合理和有效使用的各種形式的能源，高品質(zhì)的人力的電力和磁場(chǎng)的能量。 
　　1 電力電子的研究方向 
　　就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究?jì)热葜饕�包括�?）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節約和新能源電力電子，軍事和空間應用等作為特殊的電力電子轉換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù)，控制電力電子系統和計算機仿真建模；3）電力電子技術(shù)的應用，其研究?jì)热莅�括超高功率轉換器，在能源效率，可再生能源發(fā)電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進(jìn)應用，電力電子系統的信息化和網(wǎng)絡(luò )；電力電子系統的故障分析和可靠性；復雜的電力電子系統的穩定性和適應性；4）電力電子系統集成，其研究?jì)热莅�括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統設計，集成電力電子系統的穩定性和可靠性。 
　　2 我國電力電子發(fā)展中存在的問(wèn)題 
　　當前的主要問(wèn)題是：中國的電力電子產(chǎn)品和設備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創(chuàng )造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設備，但他們都使用電力電子外國生產(chǎn)設備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進(jìn)的全控型電力電子器件全部依賴(lài)進(jìn)口，而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟和國家安全，在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù)，軟件，硬件和關(guān)鍵設備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國民經(jīng)濟和國家安全，更多先進(jìn)水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域，這種情況正在迅速變化的挑戰和我們的道德律令。 
　　  在過(guò)去，雖然我國國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén)，先后引進(jìn)了國外先進(jìn)技術(shù)，已開(kāi)始注意到國內突出的問(wèn)題，從表面上看，雖然對引進(jìn)技術(shù)的絕大多數可以在幾年后達到國產(chǎn)化率70％的要求，但只要仔細分析，不難發(fā)現，并最終拒絕外國公司轉讓技術(shù)和關(guān)鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動(dòng)力傳動(dòng)產(chǎn)品在核心技術(shù)。 
　　目前國外和問(wèn)題的主要區別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內制造的高功率轉換器，低技術(shù)，設備可靠性差，電力電子數字控制技術(shù)水平仍處于初級階段；應用程序的控制技術(shù)和系統控制軟件的水平較低；缺乏經(jīng)驗的重大項目等。高性能高功率轉換器設備幾乎全部從國外進(jìn)口。 
　　3 電力傳動(dòng)系統的發(fā)展現狀分析 
　　目前我國電力傳動(dòng)系統的研究主要圍繞交流轉動(dòng)系統展開(kāi)，隨著(zhù)交流電動(dòng)機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動(dòng)機的調速從直流發(fā)電機-電動(dòng)機組調速、晶閘管可控整流器，直流調壓調速逐步發(fā)展到交流電動(dòng)機變頻調速。交流傳動(dòng)系統之所以發(fā)展得如此迅速，和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進(jìn)展有關(guān)。它們是功率半導體器件（包括半控型和全控型）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動(dòng)機控制技術(shù)以及微型計算機和大規模集成電路為基礎的全數字化控制技術(shù)。為了進(jìn)一步提高交流傳動(dòng)系統的性能，國內有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)： 1）輸入電流為正弦和四象限運行開(kāi)辟了新的途徑 
　　高性能交流驅動(dòng)系統電壓型PWM逆變器中的應用日益廣泛，PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開(kāi)啟和關(guān)閉，成為一個(gè)在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實(shí)現頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類(lèi)：正弦PWM，優(yōu)化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開(kāi)關(guān)頻率將是一個(gè)非常出色的表現，在中小功率交流驅動(dòng)系統等被廣泛使用。但為大容量的電源轉換設備，高開(kāi)關(guān)頻率將導致大的開(kāi)關(guān)損失，以及高功率設備，如GTO的開(kāi)關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術(shù)只是滿(mǎn)足的需求該設備。 
　　2）應用矢量控制技術(shù)、直接轉矩控制技術(shù)及現代控制理論 
　　交流電機交流驅動(dòng)系統是一個(gè)多變量、非線(xiàn)性、強耦合、時(shí)變控制對象，變頻調速控制，電機控制的穩定狀態(tài)方程的研究動(dòng)態(tài)控制非常令人滿(mǎn)意的結果的特點(diǎn)。 70年代初提出研究交流電機的控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)，不僅要控制每個(gè)變量的振幅，而控制的階段，為了實(shí)現交流電機磁通和轉矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅動(dòng)系統逐漸向實(shí)際使用。高動(dòng)態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應用于軋機主傳動(dòng)，電力牽引系統和數控機床。此外，為了解決系統的復雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個(gè)新的控制方法，如直接轉矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術(shù)，現代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優(yōu)控制和雙位模擬調節器控制，可以提高系統的動(dòng)態(tài)性能，滑（滑模）變結構控制可以提高系統的魯棒性，狀態(tài)觀(guān)測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測量，自適應控制能夠全面提高系統的性能。此外，智能控制技術(shù)，如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制，也開(kāi)始在交流變頻調速驅動(dòng)系統用于提高控制精度和魯棒性。 
　　3）廣泛應用微電子技術(shù) 
　　隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統的微處理器有單片機、數字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專(zhuān)用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結構形式采用超高速緩沖儲存器、多總線(xiàn)結構、流水線(xiàn)結構和多處理器結構等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅動(dòng)信號的產(chǎn)生以及系統的監控、保護功能都可以通過(guò)微處理器實(shí)現，為交流傳動(dòng)系統的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標準化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數字化控制系統達到了較高的性能價(jià)格比。 
　　4 結論 
　　雖然我國電力電子與電力系統傳動(dòng)系統技術(shù)得到了長(cháng)足的發(fā)展，但與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，關(guān)鍵部件還長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面還沒(méi)有打破。 
　　參考文獻 
　　[1]孔秋林.電力傳動(dòng)系統的應用分析[J].機械論壇，2008(2)：12-13. 
　　[2]董正衛.電力電子的發(fā)展與技術(shù)分析[J].北京電子工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010. 

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