现代电力电子论文（多篇）

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现代电力电子论文范文 篇一

[关键词]现代电子技术 应用 发展趋势

中图分类号：TM1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0260-01

前言：作为信息技术发展的产物，电子技术在过去几年主要被用于电控装置、电气自动化系统等方面，而伴随较多传感测控、接口技术以及微电子技术等先进技术的融入，使电子技术的应用范围得以拓展，包括电力、交通以及工业等。然而较多行业在应用现代电子技术中，并未完全将其发展特点凸显出来，一定程度上影响现代电子技术作用的发挥。因此，本文对现代电子技术的具体应用研究，具有十分重要的意义。

一、现代电子技术的发展研究

（一）现代电子技术智能化发展

现代电子技术本身以控制理论作为依托，将较多现代化理论与学科融入其中，如生理学、心理学、模糊数学、计算机科学、运筹学以及人工智能等，同时将所有功能依托于计算机系统实现，智能化特点极为明显。从现行较多领域中现代电子技术的应用情况看，其利用计算机智能技术对人类智能进行模拟，具有自主决策、推理判断以及逻辑思维等能力，以较多行业中的电子产品为例，完全满足现代精密机械、计算技术以及自控技术等要求。由此可见，现代电子技术发展中，智能化特征极为明显[1]。

（二）现代电子技术模块化发展

当前电子技术在较多领域应用时，多以集成系统形式呈现出来，该系统又可细化为应用系统、电子子系统方面，尽管该系统研发中需投入较大成本，但能够使用户需求得以满足。而对于其中的集成，主要将企业管理集成、加工技术集成以及其他现代技术集成融入其中，具有一定的模块化特点。加上集成系统设计中引入较多标准芯片，有利于使电子产品向系列化、标准化等方向发展。另外，模块化特点下的系统，也有利于系统各部分结构得以优化，使系统综合性能进一步提升。

（三）现代电子技术人性化发展

现代电子技术的的不断发展，无论技术的应用或产品的发展，都以人作为对象，确保产品使用者给予电子技术最大的认可，这样才可使电子技术得以发展，并发挥其优势。现代许多电子设备投入使用后，为满足用户需求，多注重在产品自动化程度上不断提高，且电子设备精度也需得到保障。以家用电子产品为例，实际设计中往往从其舒适度、造型以及色彩等各方面着手，使产品整体得到用户的认可，与用户个性化需求相适应。因此，现代电子技术在实际应用中，更应注重体现出人性化特点。

（四）现代电子技术网络化发展

互联网时代的到来为现代电子技术的应用注入新鲜的活力，较多电子技术产品在设计过程中，融入较多监控技术、远程控制技术等，而这些技术实现的关键在于有互联网技术作为依托。尤其现行较多企业、家庭更注重计算机系统的运用，利用计算机集成系统对所有家用设备或企业生产设备等进行连接，可取得的控制效果极为明显。因此，互联网技术在电子技术中的体现，实质可为群众生产生活带来更多便利，所有的电子产品在未来发展中都将被赋予明显的网络化特征。

（五）现代电子技术绿色化发展

近年来国内经济发展步伐较快，特别城市中的工业化发展，都为社会创造较多价值，然而在工业化发展道路上，存在的环境污染问题也极为明显。以电子技术产品为例，其本身可能将较多有害物质融入其中，很大程度上制约电子技术产品的进一步推广。在此背景下，便要求电子技术发展中应体现出绿色化特点，包括产品设计、生产、应用以及销毁等，都需避免对环境带来威胁。这种环境下，电子技术未来发展中，势必会强调最大程度的利用所有资源，减少对环境的危害，绿色化特征较为明显。除此之外，现代电子技术发展中也逐步趋于微型化，原因在于较多智能技术如纳米技术、模糊控制等逐渐引入其中，这样以往大、重、厚等特点的电子元件将表现为短、小与轻薄。加上电子产品设计中较多如镁合金、钛合金等材料的应用，更易使产品在体积上不断减小[2]。

二、现代电子技术的具体应用研究

（一）电力系统中现代电子技术的应用

电力系统中电子技术的应用的极为常见，如当前电动机变频调速、发电机励磁系统等，实质都是电子技术的应用表现。以抽水蓄电站为例，将电子技术引入其中，可保证水泵水轮机的可靠运行，整个电力系统运行包括发电、输电与配电都有电子技术作为支撑。再如较多电子装备在电子系统中的应用，其能够使电网瞬间断电问题得以解决，保证整个电力机组可靠运行。

（二）工业领域中的电子技术的应用

以往工业行业中的电子技术运用，多表现在直流电动机供电方面，较多电力电子装置都充当直流斩波电源、可控整流电源。而现代电子技术在使用中，更侧重于变频技术的应用，其可提升交流电机整体调速性能。此外，在电化学领域中，要求将大容量整流电源提供给电解食盐水、电解铝等，而该电源功能的实现便需依托于电力电子技术。再以制造工业为例，电子技术的应用也极为广泛，如电子开关电路在数控机床、轧钢机中的体现。除此之外，由于电子技术融入较多模糊控制、互联网技术等，其也被引入到其他领域中，如气象通信领域中的电子技术可满足收集、传输与处理气象信息的需求，或医疗事业中的较多检测仪器，这些都能充分说明电子技术应用极为广泛[3]。

结论：

电子技术的快速发展为现代较多行业领域如工业领域、电力系统等方面提供坚实的技术保障。从现代电子技术发展特征看，多表现在智能化、人性化、网络化、模块化以及绿色化等特征，实际应用中应保证将电子技术的优势凸显出来，赋予现代电子技术产品智能化以及网络化等特征，以此推动电子技术在各行业领域中的应用。

参考文献：

[1] 刘志刚。现代测控技术的发展及其应用探析[J].机电信息，2012，12：120-121.

现代电力电子技术范文 篇二

关键词：软开关 谐振现象 变换器

一、引言

电力电子技术利用无源功率器件和半导体功率器件、大规模集成电路和微处理器、传感与信息处理技术、现代控制理论、计算机仿真与辅助设计技术，以功率变化电路为对象，研究对电能进行变换和控制的规律，以其独特的、不可取代的特殊功能，广泛应用于国民经济的各个领域。

开关电源的高频化是实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性，减小体积和重量的重要途径。开关电源的高频化增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声。

软开关（softswitching）技术是近年来电力电子学领域中的一个主要研究方向。对软开关理论的深入研究，使软开关技术成为电力电子变换技术的核心内容尤其是能有效地减小电能变换装置引起的环境污染（噪声等）和电磁污染（EMI），为发展无公害电力电子产品提供了有效的方法和途径。

二、谐振软开关的工作原理，种类及特点

谐振软开关是八十年代提出并用于DC-DC变换器中[2]。它利用电路发生谐振时，电流或电压形成周期性地过零点，并使开关器件在在零电流或零电压条件下接通或切断，因此理论上它的开关损耗为零，避免了硬开关由于电压电流波形交叠而产生开通及关断损耗。

软开关包括软关断和软开通。按驱动信号的时序来分又可以分为零电压开通、零电压关断与零电流开通、零电流关断。各种软开关与硬开关的波形比较如下：

图1 软开关和硬开关的波形比较

图中零电流关断信号在t2或t2以后发出，零电压关断信号在t1发出。零电流开通信号在t2或t2以后发出，零电压开通信号在t1发出。

谐振软开关电路中的零电流和零电压条件是由辅助的谐振电路提供的，辅助电路一般由辅助谐振元件L和C和电力电子开关器件S构成。辅助谐振电路中的开关器件S也是在零电流或零电压条件下实现通断。

对于软开关逆变器来说，有两种拓朴结构：一是谐振发生在直流母线上，通过谐振使直流母线上的电流或电压过零点，提供给逆变桥一个零电流开关（ZCS）或零电压开关（ZVS）条件。二是谐振发生在逆变桥桥臂的每一个有源开关两端，通过谐振使得在每个开关需要切换的时候它两端的电压或电流过零点。

软开关技术实际应用中需要解决的主要关键问题：

谐振电路在谐振时所产生高电流应力和高电压应力；

（2）如果谐振电感处于主功率传输通道上时引起感性损耗；

（3）辅助谐振环节及其辅助器件的引入使得电路变得复杂，增加了电路控制的难度；

（4）将PWM技术和谐振软开关技术结合是一个关键问题。采用谐振过渡技术，即把谐振电感移出主功率通道，通过辅助开关控制谐振的发生和终止，使得逆变主开关在过渡的瞬间由谐振产生一个ZVS或ZCS[2]。

三、几种典型的谐振软开关变换器

利用谐振现象，使电子开关器件上电压或电流按正弦规律变化，以产生零电压关断或零电流开通的条件，采用这种技术以实现开关器件之间的转换的变换器称为谐振变换器。它有三种类型：

1、全谐振变换器：即谐振变换器（Resonant converters），实际上是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器（Series resonant converters， SRCs）和并联谐振变换器（Parallel resonant converters，PrcS）两类。

2、准谐振变换器（Quasi-reonant converters，QRCs）：谐振元件参与能量变换的某一个阶段，而不是全程参与。由于正向和反向等电路参数不同，谐振振荡频率和电流幅值也不同，因此振荡不对称。一般情况下正向正弦半波大过负向正弦半波，所以称为准谐振。具有此特点的变换器称为准谐振变换器。准谐振变换器分为零电压开关准谐振变换器（Zero-voltage-switching Quasi-resonant converters，ZVS QRCs）和零电流开关准谐振变换器（Zero-current-switching Quasi-resonant converters，ZCS QRCs）。

3、多谐振变换器（Multi-resonant converters，MRCs）：它和准谐振变换器一样，谐振元件参与能量变换的某一个阶段，而不是全程参与。不同之处是多谐振变换器的谐振回路和参数要均多于两个，因此称为多谐振变换器。

谐振变换器是一个调频系统，这是为了保持输出电压不随输入电压变化而变化，或者不随负载变化而变化，依靠调整谐振变换器开关器件的开关频率来实现。作为一个调频系统，不如PWM开关变换器那样容易控制，导电损耗增加，功率器件所受的电流与电压的应力较大，且随电路的Q值和负载变化而变化。此外变换器的输出靠改变开关器件的开关频率来实现，开关频率大范围变化使得干扰难以抑制，滤波器、变压器设计难以优化，而且当负载变化大时，变换电路不能达到零电压或零电流开关条件。

为了克服调频系统的缺点和充分发挥PWM的优点，出现了零开关—PWM变换器和零转换—PWM变换器等一批新颖的谐振变换器。

四、几种典型的谐振软开关变换器

1、零开关PWM变换器（Zero switching PWM converter）

零开关PWM变换器是在准谐振变换器的基础上，加入一个辅助开关管，来控制谐振元件的谐振过程，实现恒定频率控制，即实现PWM控制。这样，变换器已有电压过零（或电流过零）控制的软开关特点，又有PWM恒频调宽的特点。谐振网络中的电感是与主开关串联的。与准谐振变换器不同的是，谐振元件的谐振工作时间与开关周期相比很短，一般为开关周期的1/10～1/5。

零开关PWM变换器可分为零电压开关PWM变换器（Zero-voltage-switching PWM converters）和零电流开关PWM变换器（Zero-current-switching PWM converters）。

文献[3]提出了一种新颖的混合式全桥PWM变换器，它不但能在不增加导通损耗的情况下实现空载下ZVS条件，而且能使输入输出的滤波波形几乎为理想的，从而减少了输入输出的滤波装置。

2、零转换PWM变换器（Zero transition converters）

零转换PWM变换器与零开关PWM变换器并无本质差别，不同之处是谐振网络与主电子开关并联。在开关转换期间，并联的谐振网络产生谐振以获得零开关条件。开关转换结束后，电路又恢复到正常的PWM工作方式。因此，零转换PWM变换器综合了硬开关PWM和谐振技术的优点，又克服了它们的缺点：

①采用PWM控制方式，实现恒定频率控制；

②辅助电路与主功率回路相并联，仅在开关管开关时工作，其他时候不工作，不需要处理很大的环流能量，从而减小了辅助电路的损耗；

③辅助电路的工作不会增加主开关管的电压和电流应力。

该类变换器可分为ZVT PWM变换器和ZCT PWM变换器，在中大功率的场合得到广泛应用。

参考文献

1.《软性开关逆变电路及其应用》。王聪 机械工业出版社 1993.

2. 明正锋，钟彦儒，宁耀斌。极谐振开关过渡三相PWM逆变器研究新进展。电源技术应用，2000（4）：145-148

现代电力电子技术范文 篇三

关键词：电力电子技术；开关电源

现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。

当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来，电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。

1.电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1.1整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

1.2逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。

1.3变频器时代

进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

2.现代电力电子的应用领域

2.1计算机高效率绿色电源

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署l992年6月17日"能源之星"计划规定，桌上型个人电脑或相关的设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高频开关电源

通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。

2.3直流-直流(DC/DC)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率在500kHz左右，功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。

2.4不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对UPS的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

2.5变频器电源

变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期，日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年，其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调，96年引进生产线生产变频空调器，逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外，还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略，精选功能组件，是空调变频电源研制的进一步发展方向。

2.6高频逆变式整流焊机电源

高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。

逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流，IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波，经高频变压器耦合，整流滤波后成为稳定的直流，供电弧使用。

由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器，通过对多参数、多信息的提取与分析，达到预知系统各种工作状态的目的，进而提前对系统做出调整和处理，解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

2.7大功率开关型高压直流电源

大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上，功率可达100kW。

自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。

国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。在电阻负载条件下，输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。

2.8电力有源滤波器

传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时，将向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓"电力公害",例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，能克服传统LC滤波器的不足，是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是：(l)不仅反馈输出电压，还反馈输入平均电流；(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。

2.9分布式开关电源供电系统

分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力，提高生产效率。

八十年代初期，对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期，随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现，结合大规模集成电路和功率元器件技术，使中小功率装置的集成成为可能，从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始，这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点，论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。

分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳，也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合，如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

3.高频开关电源的发展趋势

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

3.1高频化

理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。同样，传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造，成为"开关变换类电源",其主要材料可以节约90%或更高，还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益，更可体现技术含量的价值。

3.2模块化

模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了"智能化"功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接，这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计，达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的开关电源装置。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。这样，不但提高了功率容量，在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供充分的时间。3.3数字化

在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是：诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。

3.4绿色化

电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。

总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年，随着通信行业的发展，以开关电源技术为核心的通信用开关电源，仅国内有20多亿人民币的市场需求，吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

参考文献：

[1]林渭勋：浅谈半导体高频电力电子技术，电力电子技术选编，浙江大学，384-390,1992。

现代电力电子技术范文 篇四

一、电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1、整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

2、逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。

3、变频器时代

进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6、其他

现代电力电子论文范文 篇五

【关键词】电子信息工程；现代化技术；刍议

0 引言

21世纪是一个信息技术快速更新变化和发展的时代，电子信息技术受到了社会各界极为广泛的关注和重视。毫无疑义，电子信息工程的发展受到人们广泛关注和热议的主要原因在于：我国不断加强科研方面的投资力度，科学技术蒸蒸日上，取得了前所未有的突破性进展和成效。从目前看来，相当一部分行业领域对各自的电子信息技术进行了深化改革和完善，最大限度地提升了我国社会的生产力水平，十分有效地促使我国社会经济水平大幅度攀升。在信息技术中，电子信息工程是其十分重要的组成部分之一，对科学技术的进步和社会长远发展起到至关重要的推动和促进作用。

1 电子信息工程的概念及内容概述

一般来说，采用一定的先进技术，科学、合理地控制和处理电子信息的学科被称为电子信息工程。资料显示，电子信息工程研究涉及的范围十分广泛。从某种程度上说，信息系统和电子设备的集成、涉及和开发是信息工程研究内容十分重要的组成部分。随着当今时代的迅猛发展和变化，与传统的电子工程研究内容相比，现有的电子信息工程的范围越来越广，涉及的研究内容越来越丰富。值得肯定的是，相当一部分电子信息工程内容与电子信息工程现代化技术有着十分密切的联系。这些电子信息工程内容包括：信息数据传递、手机声音、网络数据传递、电话信号处理和图像传递等等。实践表明，只有注重和强调在新产品的研发上投入十足的精力、人力、物力，才能十分有力地促使我们更好地掌握的了解这些电子信息工程内容。

2 电子信息工程的发展现状

对电子信息工程的概念及内容概述进行了较为系统地了解和阐述之后，接下来，我们全面、深入地探讨电子信息工程的发展现状，希望能够对电子信息工程的现代化技术刍议的实践工作起到一定的启示和帮助作用。

从目前看来，电子信息工程已经渗透到各个领域。在相当一部分领域中，电子信息技术取得了较为广泛的应用和认可，一定程度上加快推动了社会现代化的发展进程。这些领域包括：第三产业、农业和工业等等。随着当前经济水平的大幅度攀升，相当一部分新产品和新技术顺利将行业之间的界限打破和割裂，促使新技术业务的产业链取得了前所未有的突破性进展和成功。从某种程度上说，相关方面只有对大行业管理模式进行较为深入、细致地探讨和了解，才能最大限度地促使行业间的合作更加和谐，共同谋求利润的最大化。实践证明，我国政府在充分尊重市场调节的基础上，科学、合理地制定和完善相应的货币政策和财政政策，十分有利于大大增强电子信息化工程的实用性和科学性，有利于为信息化工程的健康、稳定、长久发展创造比较良好的外部环境。不可否认的是，电子信息工程现代化技术进行深入研究具有一定的必要性和重要性。在实践中，我们不难发现，电子信息工程现代化技术应用的过程中，存在着不少问题和难点，有待我们进一步分析解决和妥善处理。这里需要明确的是，产品市场环境恶劣和国家政策支持力度不够是最为主要的难点问题，应该引起有关方面的关注。

3 推动电子信息工程现代化技术发展的措施

对电子信息工程的概念及内容概述进行了较为系统地了解和阐述之后，我们全面、深入地探讨电子信息工程的发展现状，提出了推动电子信息工程现代化技术发展的两点有效措施，希望能够加快推动电子信息工程的现代化技术研究的发展进程。

3.1 加强国家政策扶持力度，优化电子信息资源环境

为了加快推动电子信息工程现代化技术发展，为了有效地对电子信息资源环境进行优化和改善，为了进一步确保电子信息产业的长久、稳定发展，中央和地方政府应该最大限度地加强政策方面的支持力度，设立相应的电子信息工程基金，进一步打开融资和投资渠道。从某种程度上说，中央和地方政府只有系统、全面地引导相关工程，并且对这些工程进行科学、合理地适度开发，才能进一步促使技术改造项目和产业自主创新能够顺利进行。这些工程包括：软件信息服务、电子通信产业、数字电视、电影推广和互联网应用等等。

3.2 加强现代化技术投资力度，培养创新思维的专业人才

实践表明，只有大力培养电子信息工程的现代化技术创新型人才，才能进一步促使我国电子信息工程更好、更快、更稳地发展。对于广大企业来说，通过不断优化和改善现有的企业环境，不断加强现代化技术投资力度，这在一定程度上给企业的整体印象和实力加分，为相当一部分高素质人才打造了一个充分展示自我，发挥自己才智的平台，从而更好地吸引相关方面的高素质人才积极投身到企业的建设中。更进一步说，企业不断加强现代化技术投资力度，注重培养具有创新思维的技术型人才，能够十分有效地为我国的电子信息工程技术研发注入一定的催化剂，能够促使这些电子信息工程的创新型人才更好地掌握和了解先进的科学知识和前沿理论，能够最大限度地拓宽我们电子信息技术知识面。这里需要明确指出的是，加强电子信息知识产权保护力度，提升产品的服务意识不容忽视。

4 结语

毫无疑问，计算机应用具有一定的优势和特点，它作为一种全新的信息传播方法，能够十分有力地推动整个社会经济向制度化、规范化、信息化发展。值得肯定的是，拥有比较强的计算能力是计算机应用的主要优势之一。本文较为系统、全面地阐述了电子信息工程的概念及内容概述，对电子信息工程的发展现状进行了细致地论述，接着，提出了一系列推动电子信息工程现代化技术发展的措施，希望能够进一步实现电子信息工程的现代化技术刍议的预期效果。

【参考文献】

[1]陈鸿。关于实现电子信息工程的现代化技术的探究[J].电子制作，2013（02）.

[2]徐周乐。新形势下电子文件及档案信息化的管理策略[J].科技创业家，2011（06）.

现代电力电子技术范文 篇六

[关键词]物联网技术；跨境电子商务；模式升级；途径

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.06.120

物联网是基于互联网所实现的通过红外感应器、激光扫描器、射频识别（RFID）、全球定位系统等信息传感设备，并依据约定协议实现物物相联的网络平台，并对具体活动进行智能监控与管理，完成通讯与信息的交换。[1]在物联网应用逐渐频繁的整体环境下，现代物流也不断发展与兴起，而跨境电子商务则是在现今的整体环境下而兴起的全新物流发展模式，实现物流活动与应用的全球化布局，这在经济全球化的整体环境下有显著的应用优势。

1 现代物联网技术助力跨境电子商务模式的影响

1.1 物联网提升了产业供应链的跨境配套能力

基于现代物联网技术的应用，并充分结合国际贸易的运作特点，能够合理有效缩减贸易货物供应链，实现国际贸易中商品的快速流转。并且在基于互联网技术的应用下，能够合理控制并降低成本损耗，优化企业经营效益。如现今应用最为广泛的国家贸易电子交易，基于互联网技术的助力，其能够有效改善交易双方企业间的经营效益，进而创造良好社会效益。

1.2 物联网游离拓展跨境电子商务贸易范围

基于物联网技术应用下，商品相关信息能够更加及时地查询和获取，诸如产地、贸易优惠条款、商品集散分布等，为消费者提供更多的消费依据与基本保障，进而有力拓宽经营活动中的交易范围。[2]如我国最著名的义乌小商品批发市场，其为提高自身的现代化信息水平与经营及服务范围和领域，推出了小商品二维信息码，实现小商品批发产业到物联网时代的过渡，而且有数据显示，义乌小商品市场的外贸出口额已经超过400亿美元，并且在社会经济形式及贸易全球化的环境下，其外贸范围还会继续扩大。

1.3 物联网能够合理保障跨境电子商务结算的安全性

在电子商务化的整体交易运作环境下，现代物联网技术在国家贸易中的应用也愈加频繁，使其交易流程更加简单高效的同时，商品交易效率不断提升。电子商务模式下实现物联网技术的应用，不仅能够将原有交易活动中的线下交易转移至线上平台，简化原有交易流程，且操作活动相对简易，仅需贸易双方完成指令与信息交换，并且在物联网技术智能化操作下带队整个贸易交易流程进行实时监控，充分掌握商品的实际流转情况，且能够及时有效地发现贸易过程中的突发问题，并采取迅速有效的解决措施，确保贸易活动正常进行。整体而言，基于现代化物联网助力下的跨境电子商务模式想着更加有效、便捷的动态机制运行，有效确保了贸易货物的即时发货、物流及时配送、价款快速交易等，缩短了原有贸易过程中的花费时间，体现了现代化国际贸易便捷、智能等显著特征。[3]

1.4 物联网为跨境电子商务客户提供信息安全保障

传统国际贸易中，交易双方需面对面会见，在实现跨境电子商务模式后，则改变了传统运行模式，交易活动具有明显的开放性特征，但其运行状态下客户的信息安全并不能得到充分保障，并且在电子商务模式下，贸易过程中的交易活动相对烦琐，充分推动了国际贸易电算化。在该模式状态下，实现现代化物联网技术的应用，能够将贸易活动中烦琐的价款给付、商品物流、债务清偿等操作流程，应用物联网平台进行操作，实现系统化的管理，优化贸易安全性。如在物联网应用平台下，不再是传统的专人指派询问，而可便快捷地实现商品物流的查询、债务清偿、价款给付等基本活动，并且依据客户群体设置查询权限，并将非公开交易事项进行智能屏蔽，确保核心商业机密不被泄露。

2 现代物联网技术助力跨境电子商务模式升级的途径

2.1 优化互联网应用成本

有调查数据显示，当前，我国的跨境电子商务平台已超过5000家，商务业务也已逾20万家参加企业。该数据表明，当前环境下跨境电子商务在我国处理蓬勃发展的“市场启动期”，但在实际发展中，其所存在的一些问题，也为消费者所不满，如配送时间长、破损丢失、清关障碍、无法退换等，这在一定程度上制约和阻碍了跨境电子商务的健康可持续发展。[4]在逐渐的发展中，在跨境电子商务中实现了现代物联网技术的应用，其有效地解决了原有发展中存在的问题，但由于应用过程中，物联网技术产业中存在的协同不力、技术封锁等问题，而导致应用成本相对较高，产生新的制约跨境电子商务现代化发展的问题。故而，需采取针对性的有效措施以实现跨境电子商务模式升级，政府可通过制定物联网技术产业的中长期发展规划，为行业内部系统整合创建良好环境，优化企业发展过程中的物联网产业布局，合理实现技术协同，降低应用成本。

2.2 加大物联网信息技术研发力度

物联网是基于互联网技术而实现衍生与发展的，故而实现电子数据的网络交换是其发展的必经阶段，其中包括跨境电子商务贸易中的商业机密，在此虚拟路径中传播时会存在较大安全隐患。故而在设备方面进行信息安全强化，如可以引进国外成熟的技术设备，以满足实际发展的需求，此外，国家物联网发展规划中也需将信息安全放到应有的重视高度。如，在国家创建良好政策环境的情况下，可由相关企业成立物联网信息安全的技术研发机构，进行技术软件及相关设备的研发，并同国际相协同，进行资源共享，有效提高基于现代物联网技术应用下跨境电子商务应用中的信息安全，实现模式升级。

2.3 构建统一的法律机制

在跨境电子商务中实现现代物联网技术的应用，就实际发展来看，其将物物相联扩展至全球范围，在实现模式升级过程中就需加大国际间的协同。基于此，需在应用发展过程中，有效解决物联网技术应用与电子商务隐匿性方面的不足，为商品物流、交易结算、信息安全等基本活动提供良好的运行平台，故而，需在实现国际间协同的基础上，创建具有全球统一性的法律机制，从法律层面优化物联网技术应用下带给跨境电子商务发展的问题。[5]如对于传播木马、病毒等恶意攻击程序，影响物联网在跨境电子商务模式发展中的事件，由贸易各国进行协同配合，打击违法行为，构建良好物联网运行平台，实现电子商务模式安全升级。

3 结 论

跨境电子商务是经济全球化环境下对国家的对外贸易发展起着重要作用，并在其贸易模式的实现下，改变了传统贸易发展方式渠道，合理突破固有营销方式的制约，为贸易企业探索多样化的营销渠道提供了基点，在贸易增长点的创造方面发挥重要作用，但其发展至现代化贸易环境下，实现物联网技术的应用是顺应时展潮流，并在物联网技术同现代化贸易环境相契合的状态下，对于实现跨境电子商务模式升级具有显著促进作用。

参考文献：

[1]严圣阳。以物联网技术改善跨境电子商务模式的思考[J].对外经贸实务，2015（5）：38-40.

[2]金虹，林晓伟。我国跨境电子商务的发展模式与策略建议[J].宏观经济研究，2015（9）：40-49.

[3]聂林海。我国电子商务发展的特点和趋势[J].中国流通经济，2014（6）：97-101.

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