"

bt365体育投注拥有全球最顶尖的原生APP,每天为您提供千场精彩体育赛事,bt365体育投注更有真人、彩票、电子老虎机、真人电子竞技游戏等多种娱乐方式选择,bt365体育投注让您尽享娱乐、赛事投注等,且无后顾之忧!

  • "
    欢迎浏览能华电源公司网站!
    服务热线:0531-68684888
    电力电子装置发展综述
    您当前所在的位置:主页 > 新闻中心 > 维修保养 >

    电力电子装置发展综述

    作者:   发布日期:2016-04-19 22:47   信息来源:http://www.1greatlook.com/

        

      1、 概述

      一般来讲,采用功率半导体器件作为开关器件,构成电压和电流变换电路,实施电磁能量可控变换的装置称为电力电子装置,从变换类型来看主要分为DC-DC斩波器、AC-DC整流器、DC-AC逆变器和AC-AC等。

      电力电子装置不但实施电能的可控变换、传输、处理和控制,而且是将能量与信息高度集成于一体的装置。无论是传统产业,还是高技术产业,特别是在电力节能领域,都迫切需要提供高质量可控的电能。采用电力电子装置是将各种能源高效率地变换成高质量电能和节能的重要手段,它已经成为弱电控制与强电运行之间,信息技术与先进制造技术之间,传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化之间的桥梁。因此,电力电子装置被广泛应用于能源、交通、通讯、国防、工业制造、航空航天、环境;、家电等领域,已经成为国民经济发展、国家安全和人民日常生活中不可缺少的关键性装置。

      在近年美国总统科技顾问委员会提交的咨询报告中[1],列举了6项关系到国民经济发展和国家长久安全的国家关键技术,即材料、制造业、信息和通讯、生物技术、航空和运输、能源和环境。从中我们可以看到,除生物技术一项外,其他5项技术都与电力电子装置有关。在我国制定的“国家中长期科学和技术发展规划纲要”中[2],电力电子装置将被广泛地应用和渗透到所规定的“重点领域及其优先主题”中的能源、环境、装备制造业、交通运输、国防;“前沿技术”中的先进能源技术、技术、航空航天技术;及“重大专项”中的核心电子器件、高档数控机床与基础制造技术等许多重要领域。目前,电力电子装置的主要应用领域包括:

      1) 能源领域

      电力系统中的直流输电;柔性交流输电系统,其中包括:静止无功补偿器、静止无功发生器、统一潮流调节器、短路电流限流器等;定制电力设备,其中包括:动态电压恢复器、有源电力滤波器、电力扰动发生器等;可再生能源领域的兆瓦级风力发电并网逆变器、太阳能发电系统用并网逆变器,包括:大功率变流器及其控制系统、大功率风力发电机励磁、风力发电用永磁电机变频装置等。

      2) 交通领域

      高速铁路机车交流牵引变流器,牵引供电系统中的电能质量控制设备;城市轨道交通牵引传动设备,新型节能供电系统;全电驱动舰船中的分布式供电系统、高效驱动器、推进器和电源;电动汽车供电系统及变流器;战斗机和大飞机的全电化机载综合电力系统等。

      3) 制造业

      冶金行业应用的超大功率高压直流电弧炉电源、控制轧机的大容量变频器;精加工行业大功率激光加工使用的大功率激光脉冲电源;电镀、电解行业使用的大功率开关电源;快中子堆,磁约束核聚变用高精度电源等;离线及在线式不间断电源。

      4) 航空航天和军事领域

      超大功率电弧等离子体加热器电源、各种航空电源等。

      5) 环境;ち煊

      等离子体熔炉的高压大功率直流电源;污水处理系统中调节流量、水位的大容量变频器;火力发电厂中应用的高压除尘设备等。

      6) 家电领域

      变频空调、变频洗衣机中的电机控制器;电脑及液晶电视等家用电器中的开关电源等。

      由此可见,无论在电力、机械、矿冶、交通、船舶、石油化工、轻纺等传统产业,还是在通信、激光、机器人、环保、原子能、航空航天等高技术产业中,无不出现电力电子装置的踪影。作为基础和支撑技术,基于电力电子技术的装置在我国国民经济命脉产业和国家安全的关键领域中正起着极其重要的作用[3]。

      2、 电力电子装置研究发展规律和现状

      电力电子装置研究发展的动力是日益提高的应用领域的需求。电力电子装置应用领域的扩大推进了相关研究在广度上的扩展;各个应用领域对电力电子装置共同的要求是高可靠性、高功率密度、高性能和低成本,同时具体应用领域和背景对电力电子装置还有其它更具针对性的要求,这些要求促使电力电子装置相关研究的不断深入。另一方面,现有电力电子器件、储能元件、控制芯片等电力电子装置组件所用原材料和工艺水平所决定的硬件性能又限制着电力电子装置达到上述应用要求的程度。除此之外,电力电子装置的可靠性、功率密度、性能和成本等需求指标之间在不同程度上存在难以调和的矛盾。因此,受上述因素影响,电力电子装置研究的发展体现出在现有电力电子器件等硬件条件限制下尽可能满足应用领域对电力电子装置可靠性、功率密度、性能和成本等指标的要求,并根据应用背景在各需求指标间力求达到最优折中的特点和规律。

      电力电子器件是电力电子技术及装置的基础。继晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)之后,绝缘栅晶体管(IGBT)成为近年来电力电子装置使用的主流器件,并正在不断向高开关频率和大功率方向发展。同时,功率MOSFET由于其较高的开关频率,在小容量电力电子装置中有广泛的应用;集成门极换流晶闸管(IGCT)由于其突出的电流关断能力而在大容量电力电子装置中占有一席之地。除此之外,碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽禁带半导体电力电子器件在耐压和工作温度等方面的优势使其成为未来电力电子装置所应用电力电子器件的热点。

      在电力电子装置研究领域,美国、欧洲和日本具有国际领先水平。这些国家和地区在电力电子装置研究上具备的共同特点是:

      1) 研究起步早、基础雄厚、资金充沛;

      2) 具有高水平的电力电子器件研发和制造能力,为电力电子装置研究提供了技术和硬件基础;

      3) 电力电子装置生产企业具备较强的自主研究能力和充足的技术储备;

      4) 高校、科研院所在基础理论研究、系统研究和前瞻技术研究等方面投入较大,取得的前沿成果可以有效推动电力电子装置研究的发展。

      我国电力电子装置的研究已有50年历史,但原有研究基础薄弱,研究经费有限,与国外电力电子装置研究先进水平相比还存在较大差距。许多重大电力电子装备我国尚不掌握关键和核心技术,甚至整个装置的设计和制造能力为空白。正由于研究水平的滞后和核心技术的缺乏,在电力电子装置的应用上,我国不可避免地处于受制于人的境地,不是需要花费数倍于合理价格的经费购买,就是干脆受到禁运,严重限制了我国能源、交通、国防等诸多重要领域的发展。目前我国电力电子装置研究方面存在的不足之处主要包括:

      1) 电力电子器件研究水平落后

      对电力电子器件的半导体材料、制造工艺、结构和特性缺乏全面的掌握和深入的了解,无法为装置和系统研究提供足够的硬件支持和器件信息;

      2) 对电力电子装置关键问题的研究不够

      大部分国内企业自主研究能力还比较薄弱,再加上经费来源等方面的原因,国内许多科研院所和高校不得不将大部分研究力量集中在产品试验开发上,使得在电力电子器件、电力电子装置基础理论、分析方法和系统优化设计方法等电力电子装置关键问题上的研究难以取得突破。

      3) 重复研究较多,缺乏前瞻性和创新性研究

      由于关键技术的滞后和投入力量的不足,与国外先进水平相比较,国内电力电子装置的研究多年来始终处于追赶和跟随的状态,许多工作仅仅是在一定程度上模仿国外企业和研究机构的研究内容。此外,由于缺乏合理的资源分配、有效的分工调控及有力的知识产权;,国内不同单位之间存在大量的重复研究工作。因此,国内在引领电力电子装置研究前沿的创新性研究工作方面投入不够,也难以取得有价值的研究成果。

      3、 电力电子装置研究发展趋势与前沿[4]

      应用领域对电力电子装置的要求及现有电力电子器件制造水平共同决定了电力电子装置研究发展的趋势和方向。近年来,电力电子装置研究呈现出以下发展趋势:

      1) 高可靠性

      电力电子装置越来越多地应用在重要领域的关键环节,电力电子装置的可靠运行直接与能源、交通、冶金、钢铁、化工、石油等重要工业和通信、军事等重要部门的正常运行密切相关。因此,电力电子装置及其组件的可靠性受到特别关注,对装置的安全运行提出了越来越高的要求。

      2) 高性能

      在满足可靠性要求的前提下,如何提高电力电子装置的控制精度、加快系统的动态响应速度一直是电力电子装置研究中的重点。

      3) 绿色化

      由于电力电子装置在电力系统、各工业部门及家用电器中的应用日益广泛,其产生的谐波干扰已成为电网谐波的主要来源,谐波造成的危害也日益严重,谐波污染问题已成为电力电子装置应用和进一步推广的重大障碍。所以,世界各国都十分重视谐波问题,研究各种有源或无源谐波治理方法和策略均可以大大促进电力电子装置应用的推广。

      4) 大容量

      虽然中小功率电力电子装置的技术已经相对比较成熟,但随着电气节能、新能源发电、电力牵引和智能电网等应用领域的高速发展,对大容量电力电子装置的需求越来越大,在电力电子器件功率等级、电力电子装置电压等级、电磁干扰、防雷、高性能控制、接地技术等方面存在的问题也越来越明显,相关技术已经成为电力电子装置研究的一个重点。

      5) ?榛、集成化

      以降低体积、重量、成本和提高可靠性为主要目的的系统集成方法是当今和未来电力电子装置研究的重要方向。系统集成方法是以集成电力电子?榈男问绞沟缌Φ缱釉头庾凹际醣曜蓟。应用这一方法可以提高元件集成化的程度,将器件、电路、控制、检测和执行机构等集成为一个可制造的标准组件和?,进一步可按照特殊应用来定做,减少开发费用,并改进电力电子装置的可靠性。

      要使电力电子装置研究在以上发展方向上取得实质性的进展,必须涉及和掌握的前沿技术包括:器件串并联技术、?樽楹霞际、变换器群控技术、功率脉冲控制技术、瞬态能量平衡技术以及测试技术等。

      4、 电力电子装置重点研究内容

      大力发展电力电子技术,开展电力电子装置关键技术的研究,对于解决我电力电子产业所面临的困境、保障国家的国防安全和经济发展具有重大的意义。针对电力电子领域的重大问题和关键技术,我国应优先发展以下重点研究内容:

      1) 电力电子装置基本理论

      经典的非线性电路理论和非线性控制理论无法完全解决电力电子装置中的理论分析问题。电力电子装置及其应用的发展对电工学科也提出了许多新的基本理论课题,如非线性电路理论分析建模,非线性电路瞬时功率理论,非正弦量测理论和方法,电磁场与电路、磁路结合的研究方法,电力电子装置系统的电、磁、热、EMC综合研究等等。

      2) 高频电力电子系统应用基础研究

      为了减小电力电子装置的体积和重量、提高功率密度、提高控制精度和改善动态响应,提高电力电子装置的工作频率是重要的手段。高频化的结果是导致电力电子器件的开关损耗及无源元件损耗增大、寄生参数影响增大、EMI增加。因而,必须在新型高频开关器件、集成功率?、新型高频磁元件、软开关技术等基础研究方向上展开深入研究。

      3) 大功率中、高压变流技术

      大功率中、高压电力电子装置主要应用于能源、交通、制造、环保等重要领域。与此相关有许多挑战性的前沿课题,如开关容量大、耐压高、大电流的新型大功率电力电子器件基础研究;新型变频器拓扑研究;多电平变换器及其控制策略研究;大容量绿色变频器研究;电力电子与电机及控制集成化研究;大功率变换器的可并联性、可级联性、容错性和动态投切性能研究;大功率变换系统的EMC;ぜ翱刂;电网电能质量控制研究等。

      4) 电力电子装置的电磁兼容研究

      电力电子装置中的电磁兼容问题具有其特殊性。通常,它涉及到开关过程产生的高di/dt和dv/dt,引起强大的传导型电磁干扰和谐波干扰,有些高频、大功率电力电子装置还会引起强电磁场辐射,不但严重污染周围电磁环境,对附近的电气设备造成电磁干扰,还可能危及附近操作人员的安全。专门针对电力电子设备的电磁兼容问题,存在许多交叉学科的前沿课题有待研究。如电力电子装置的近场、传导干扰和辐射干扰建模;电力电子装置及其组件的EMC优化设计方法;大功率电力电子装置EMC测量方法;低中频、高频及超高频强磁场对人体健康的影响等。

      5) 谐波抑制理论与方法研究

      围绕谐波治理这一主题的研究内容包括:具有时变或多个不同谐波源复杂电网的谐波和谐波潮流分析;新型谐波抑制理论、策略等。

      6) 环境;さ缌Φ缱幼爸糜τ没⊙芯

      工业社会面临能源紧缺、资源紧缺和环境污染三大;。应用电力电子装置不仅可以节能,而且可以减少燃煤发电和汽车尾气排放造成的污染?稍偕茉慈绶缒、太阳能、潮汐能、地热能利用;燃料电池的开发利用;储能系统如SMES、抽水蓄能、飞轮储能等的推广应用均需要大量电力电子装置。除此之外,电力电子装置在直接用于;ど肪撤矫嬗凶殴憷挠τ们熬,如臭氧发生器、超声波污水处理装置、烟气去硫装置、高压静电除尘装置等。在这些装置中涉及的电力电子变换技术应用基础研究是亟待开展的工作。

      7) 电力电子器件与材料研究

      我国电力电子装置研究比较落后的一个重要原因是电力电子器件基础工业的水平比较落后。为了使我国电力电子装置的研究开发水平尽快赶上国际先进水平,必须重视IGBT、IGCT、IPM等主流电力电子器件的研究和开发。除此之外,SiC、GaN等新型器件已经成为电力电子器件研究领域的主要趋势,需要在降低晶片成本和器件机理、理论、制造工艺等方面重点开展深入研究。

      8) 电力电子装置可靠性研究

      电力电子装置的可靠性具有其特殊性,器件所承受的电压、电流应力、dv/dt、di/dt、工作环境温度、湿度和洁净程度等都会影响装置的可靠性。因此,电力电子装置的可靠性分析设计应与热分析、电应力、机械应力、EMI及减小寄生参数的电力电子封装技术等综合考虑。这方面的研究内容包括:电力电子器件与装置的失效机理、可靠性预测和建模;高新技术在可靠性试验中的应用基础研究;电力电子装置可靠性设计方法研究等。

      5、 电力电子装置市场现状以及发展趋势

      电力电子装置在各个应用领域中越来越大量的需求带动了电力电子装置市场的发展。国际上电力电子开发和制造商主要集中在欧洲、美国和日本。德国西门子、ABB,法国阿尔斯通、美国GE、日本东芝等电气公司的产品代表当前电力电子及电力传动技术和制造的世界水平。虽然表面上看,电力电子及电力传动产品在整个电子产品市场销售额所占的份额并不算很高,但是它们常常是现代自动化工业体系中最关键的部件。所以,发达国家对电力电子技术的发展十分重视,如美国政府在1998年9月批准由美国国家科学基金委员会投资,建立美国电力电子系统中心CPES(Center for Power Electronics System),该中心由五所高校,十几个研究所和100多个公司参加,为期15年,该中心的核心任务之一就是研究和开发“集成电力电子?椤盜PEM(Integrated Power Electronics Modules),广泛地应用于高性能电力传动、分布式配电系统、电源设备等领域的应用系统,并在工业、民用,特别是军事领域内加速这项高技术产品的发展;美国能源部于2000年9月专门制定了至2020年的美国分布式能源发展计划,将重点发展电力电子列为关键战略措施之一;2002年美国海军部已正式立项发展电力电子中的PEBB,用于舰船驱动电气化;2009年,美国政府又启动了新一轮电力电子与分布式能源相结合的重大基础研究课题。欧洲和日本在发展分布式能源和绿色照明方面都制定了相应的专门发展规划。

      过去,我国国民经济各部门均引进了不少国外技术,但是纵观我国已引进的许多项目,尽管它们中的绝大多数几年后都可以达到国产化率70%的要求,可是只要我们仔细分析一下就不难发现,凡是涉及到高技术的电力电子及电力传动产品中的核心技术,国外公司均是拒绝转让的。

      我国电力电子市场发展十分迅速,每年以12%的速度迅速增长。中国大量的基础设施建设,冶金、煤炭、化工、石油等制造业领域的大量投资为中国电力电子市场创造了巨大的需求,市场前景广阔。

      尽管过去我们已经取得了长足的进步,但是我们与国外先进水平的差距还是很大的,目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要属于低端产品,或是采用引进国外电力电子器件和组件,以组装集成的方式制造的。许多关系到国民经济命脉和国家安全的若干关键领域中的核心技术,国外均是对我国进行控制和封锁的。

      6、 我国电力电子装置产业的现状

      我国国民经济的发展对电力电子装置具有十分巨大的需求。为了迅速改变我国电力电子装置的落后状况和适应国际市场严峻的竞争形势,政府也下了很大的决心和采取了很多措施大力发展电力电子装置产业。但是,总的来说我国电力电子装置产业化的发展还远落后于国际先进水平,也跟不上国民经济发展的需要。面对缺乏核心器件、关键技术以及自主创新能力支持的窘境,我国电力电子装置产业的竞争力受到严重制约,主要表现在:

      1) 关键部件受制于人,严重威胁相关产业自主创新能力的发展。

      由于电力电子器件产业的高投入、高技术和高风险,国际上电力电子器件的生产制造技术集中在少数企业手中。我国电力电子装置产业还不具备与国外企业竞争的实力。虽然电力电子器件的采购还不困难,但国际上具备电力电子器件开发和生产实力的企业往往同时也是电力电子装置的制造商,一旦国内电力电子装置产业发展到可以对国外企业形成竞争的阶段,而最关键的部件到时却完全掌握在竞争对手手中,这种形势对国内企业而言是十分不利的。很多国内电力电子装置制造企业普遍感到自主研发过程困难重重、发展前景充满变数,大多不愿冒险投入自主研发,从而极大地制约了自主创新能力的发展。

      2) 电力电子器件主要依赖进口,国内电力电子装置难以形成竞争实力。

      电力电子器件成本在电力电子装置成本中占有较大比重,特别是在大功率电力电子装置中,电力电子器件的成本往往占到总成本30%~50%以上。国内企业的电力电子器件主要依赖进口,没有成本上的优势,常常陷入电力电子装置研发成功,却无法形成产业规模的窘境。电力电子器件的进口,不但供货周期长、价格高,而且高性能的电力电子器件产品在中国的销售还受到很多限制,相关的核心技术完全掌握在国外几个垄断企业手中。

      3) 国外电力电子器件的集成化趋势将逐渐蚕食国内企业的利润,消耗创新动力。

      为了追求最大化利润,国外电力电子器件的生产制造企业依靠掌握核心器件技术的优势,逐渐将电力电子器件的外围电路和零部件进行集成化开发和设计,例如将IGBT器件和驱动电路、;さ缏、电流检测甚至散热器都集成在一起。推出的产品从用户的角度看,固然是使用越来越简单、可靠性越来越高,但同时留给国内设备制造企业的利润空间却越来越少。另外,由于集成化的器件已经将大多数关键技术纳入其中,使用者可以发挥和进行技术创新的空间非常有限。国内众多企业一起在低端市场竞争,仅仅赚取低廉的加工费,高端市场和大量利润却拱手让给与他人。

      4) 目前我国生产的大多数电力电子产品和装置还主要是低端产品。

      虽然我国电力电子产品和装置生产厂家的数量增加很快,产量也不少,但主要集中在低端产品范围,如变频器生产,全国至少已经有数百多家生产制造厂家,但主要是生产开环的、适用于风机水泵调速应用的变频器,对于高性能的、四象限运行的变频器主要还是国外大公司的产品。许多关系到国民经济命脉的核心技术和装备,基本上是从国外进口,特别是涉及到国家安全等关键领域中,国外更是对我国进行控制和封锁。我国虽然引进了不少国外电力电子产品和装置,并强调了国产化的问题,可是只要我们仔细分析就不难发现,最终国外公司拒绝转让的重要部件,均是涉及到电力电子的核心技术。

      7、 电力电子装置产业的发展前沿与趋势[5]

      电力电子技术可将粗放电能转变成高质量的精细电能并达到效率最优,在节能减排和精确控制等方面有着重大意义。当前,我国电力电子装置产业化的发展趋势主要体现在如下几个方面:

      1) 电气节能

      电动机作为电能最大的消费载体,具有很大的节电潜力。我国“十五”和“十一五”计划将电机系统节能列为节能的重点项目。当前电机系统节能重点对象包括采用变频调速的风机、水泵系统,如在发电厂主要是针对20万kW以上活力发电机组中的鼓风机、冷却水泵、加热炉风机等设备的变频调速改造;在工业自动化系统中的除尘系统自动化控制及风机变频调速;在工业企业中的空调和通风、楼宇集中空调的电动机变频调速系统改造等;诘缌Φ缱蛹际醯谋淦灯鞒晌涔丶璞。变频器的应用量大面广,减低成本和提高可靠性是其关键。目前变频器技术正在向高性能化和专用化发展。

      2) 新能源发电

      电力电子技术在可再生能源发电和分布式发电上得到广泛的应用。目前应用比较多的可再生能源主要有风能、太阳能、地热能、生物能和燃料电池等。新能源发电中的电力电子技术应用特点为:一次能源供给随机性大,风能、太阳能都随天气情况而有很大变化;并网发电要求高,电网侧要求输入电能波动小,电能质量高等。而目前我国的现状为:并网变换器以进口产品为主,普遍运行经验不够,国产产品仍在摸索中前进。其中主要的问题仍然是装备可靠性差,有关功能和性能还满足不了要求,标准不统一。进一步的发展包括:1)向大容量发展。风机发电系统单机容量已经达到5兆瓦,且正在向更大容量发展,光伏并网发电系统也已经开始向兆瓦级方向发展;2)直接变换。如双馈式风机系统正在向直驱式或混合式系统方向发展;3)高性能。主要体现在高效率、高可靠性,以及为适应电网需求的低电压穿越和孤岛;さ。

      3) 电力牵引

      电力牵引主要基于电力电子变换及其控制技术,目前正成为世界各国交通的发展重点。目前我国用在电力牵引的电力电子变换器仍以进口产品为主,国产产品也正在快速成长之中。但主要问题仍然是适应性差,动态性能不够,可靠性差。当前在电力牵引中的电力电子技术主要发展方向包括:1)提高电力电子变换器装置的效率和功率密度,主要发展集成技术和冷却技术;2)实施精确控制,应用高性能的闭环控制,特别是针对低速和高速下的矢量控制和直接转矩控制一直是热点研究课题;3)保证可靠运行,采用冗余控制以及能量综合管理技术等。

      4) 智能电网

      随着我国特高压电网的建设和电力体制改革的深入,智能电网也成为我国电网发展的一个新方向。其中电力电子技术技术将是其中核心技术之一。如特高压输电技术是我国电网的一个特色,其研究始于上世纪60年代末。特高压输电具有传输距离远,传输损耗小、输电成本经济等特点,是理想的输电途径。第一条1000kV交流特高压输电示范工程陕北-晋东南-南阳-荆门已正式运行。而云南-广东、向家坝-上海800kV直流特高压输电示范工程也正在建设中。国家电网在2020年之前将在特高压输电建设方面投入超过6000亿元。这中间已经采用和将要采用大量的大容量电力电子装置,包括固态、固态断路器、统一潮流控制器、静止无功补偿器、TCSC、有源滤波器、动态电压恢复器、静止同步补偿器等FACTS装置。其中的电力电子器件、主电路结构以及控制仍然是瓶颈问题。

      8、 我国电力电子装置产业的发展重点

      电力电子装置产业化的发展是我国电力电子行业发展的关键。建议在发展布局、支持原则、优先发展重点以及实施措施上考虑以下几点:

      1) 形成电力电子装置生产产业链

      电力电子装置中包含了半导体功率有源开关器件、无源储能器件(电感、电容等)、无源开关器件(高低压开关、、接触器等)、数字信号处理器(DSP)、各种传感器、母排导线、散热器风扇及其机箱等。目前,各种元器件匹配不齐,缺乏有机连接和完整的产业链?梢钥悸窃谝恍┑缌Φ缱硬当冉霞械牡胤街氐阒С植盗吹男纬。

      2) 建立公共的电力电子装置检测试验平台

      电力电子装置的可靠性和控制性能的设计和确定是以试验为检测依据的,目前各个厂家生产的电力电子装置水平参差不齐,可靠性和控制性能难以得到保证,最大的问题是没有一个高水平的试验平台。建议工信部集中财力,独立建立或者委托有资质的第三方建立一个公共的、高水平的、多功能的电力电子装置试验平台,以作为提高装置水平、建立认知系统的硬件系统基础。

      3) 产业化中的关键技术问题研究

      电力电子装置产业化有其自己的关键性技术,如装置与应用环境的适应关系,装置的系统特性与各部件特性之间的关系,系统优化问题,装置应用标准和检测,等等。这些问题在装置样机单独研制中难以考虑到,但在产业化中却具有重要意义。建议列出相应的产业化研究课题,进行课题攻关研究。

      4) 电力电子装置的专用应用标准研究

      目前国家已经有一些通用的关于电力电子装置的标准,各个企业也相应有一些针对具体产品的企业标准,但是国家标准一些指标过于陈旧和过时,如电力电子装置的效率,定义一直不清楚,带变压器还是不带变压器,平均效率还是最大效率,以及与谐波含量和功率因数之间的关系。另外,电压制度也一直沿用早期电力系统中的220V、380V和6000V等,缺少中间等级的电压标准。而实际应用中,690V、1000V、2000V、3300V、4600V等电压等级已经有越来越多的应用,但缺乏相应电压等级的标准。另外,在一些专门应用中,如挖掘机用变换器、风力变流器、光伏逆变器、电动汽车充放电器、基于电力电子开关器件的功率放大器等都缺乏相应的专门标准。建议针对目前已经有较多实际应用的专门装置制定相应的专门标准。

      5) 围绕国家需求重点研究相关装置

      当前,国家在电气节能、新能源发电、电力牵引和智能电网等方面对电力电子装置形成重大需求,建议针对这些需求,提出具体装置目标,形成重点装置课题进行攻关研究。

      6) 加强器件生产单位与装置生产单位的紧密合作

      历史上,器件生产厂家与装置生产厂家分属两个不同的行业,在学科上也是两个不同的学科,相互之间沟通和合作不多。而电力电子装置是一个多行业、多学科的集合体,研制装置的单位必须了解器件特性,而研制器件的厂家必需了解装置的需求,只有这两方面紧密合作,才有可能研制和生产出高水平、高质量的电力电子装置。而国外大公司基本上是同时生产器件和装置。建议组织器件与装置研制和生产单位的协调机构,加强沟通,密切合作。

      9、结语

      电力电子装置产业化是我国电力电子行业发展的终极目标。各类电力电子装置与系统的主要研究基础是电力电子技术,并和其它许多相邻学科密切相关,要彻底改变我国目前电力电子装置研究的落后状况,必须结合我国国民经济发展的重大工程项目,加大投入,合理分工,以电力电子技术为核心,组织好跨学科、跨行业联合研究攻关,克服过去不重视基础研究和创新性研究、各自为政重复研究等种种弊端。

      基于当前国际上电力电子装置研究的最新动态,发展我国电力电子装置研究的重点应着眼于加强诸多关键共性技术的研究,紧密结合应用实际并大力促进创新。制定相关标准,促进器件与装置的结合,建设集中的电力电子装置试验平台,解决产业化中的关键问题,实现电力电子装置的科学、跨越式发展。

      参考文献

      [1] Bimal K. Bose,Global Energy Scenario and Impact of Power Electronics in 21st Century,IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 60, NO. 7, JULY 2013

      [2] 钱照明,李崇坚,电力电子—现代科学、工业和国防的重要支撑技术,变流技术与电力牵引,2007,2,1-5

      [3] Li Chongjian “Research on the variable speed system of large power alternating current motor” Engineering Sciences,Vol.10 No.1,Feb.2012,P31-38,

      [4] 赵争鸣, 邹高域. 大容量电力电子应用系统及其关键问题综述. 大功率变流技术, 2010,(02):1-5.

      [5] 赵争鸣. 电力电子技术应用系统的一些新发展. 电力电子, 2010,(01):6-10.

      [6] 赵争鸣,李崇坚,“十一五”国家十大重点节能工程之一—电机系统节能,电气时代,2006,10,16-20

    关于我们

    新闻中心

    产品中心

    服务支持

    人力资源

    联系我们

    bt365体育投注