电力电子技能的主要应用领域

电源设计中的电力电子技能

当代打算机和通信等都依赖于开关模式变换器的直流电源，这些电源装置可以是条记本电脑的电池管理变换器，也可以是做事器簇的冗余供电的多变换器电源，或是程控交流机的电源。
它们具有多路独立输出、多电压等级的特点，以供给打算机及其外设和显示屏之需。

分布式供电技能。
给打算机系统供电的分布式构造电源.包括个离线式有源功率因数校正（PFC）电路和后级的不同负载点的多个DC/DC.变换器。
这种构造因利用中间电压级来进行功率分N而不同干传统的隆压功率变换构造。
近期会采取12V的电压总线或 48V 的电压总线，通过各 DC/DC. 变换器把能量通报到各独立的功能板或子系统中。

高动态相应、低电压（2 V以下，乃至1V以下）输出的高性能打算机电源系统正在开拓之中。
这就须要高功率密度、低功耗、高效率的性能指标，以及同步整流、多相多重、板上功率变换以及板级互联等新技能。
到 2004年初，国外实验室已开拓出70 A/1.2V、效率87%的局性能电源。
在不久的将来，一种更前辈的芯片级的互联技能和功率变换技能将会涌现在世人面前。

通信工业是供电电源和电池的最大用户之一，利用范围从无绳电话的小电源到超高可靠性的后备电源系统。
例如，坚持中心办公区电话网络通信的范例电源系统是一个5kW的功率变换器，它由一个前端离线功率因数纠正（PFC）升压变换器和两个2.5kW 的前向变换器组成。
前端离线 PFC升压变换器确保电源系统的可靠供电.后真个前向变换器给电话系统直流48V的配电总线供应大电流输出。
该领域乃至有其自己紧张的年会——国际通信能源会议（INternational TELecommunication Energy Conference，INTELEC）。

太空中电能的产生和储存都很困难，电源在设计上的限定，诸如重量、效率和可靠性等的严格哀求，可以说把对电力电子技能研究的努力推向了极致。

太阳能申池、料申池、执申核能，申池组和飞轮，是卫屋和太空探测器的紧张电源和储能装置。
在绝大多数情形下，因这些电源功率小日电特性不稳定，因此必须运用电力电子技能把这些能源转换成可用的形式，才能知足利用的哀求。

当代太空电源系统非常弘大。
例如，一个范例的通信卫星就装备有数百个独立直流电源，为每个网络节点供应最可靠的电能;国际太空站上，用以坚持科学探索任务和生命支持系统的冗余电源和馈电设备非常繁芜。
在太空上。
由于所有电能损耗的热量都通过辐射冷却的形式散发到太空中，这些电源系统在高温差和强辐射的环境下要确保其可靠性，其寻衅性是巨大的.以是电源系统的热管理尤其主要。
当今许多基本的由力由子变换由路 最初都是为太空系统设计的，如早期的DC/DC变换器和燃料电池，便是为20 世纪 60年代的太空操持而开拓的.个中包括阿波罗登月操持。
当今.美国航空航天局.欧洲的大空署，以及它们的紧张技能供货商，都是前辈电力电子技能的国际巨子。

电机传动中的电力电子技能

在 20世纪 90年代中期以前，大多数调速系统都由采取晶闸管和双向晶闸管器件的变换器供电，最范例的是晶闸管-直流电机调速系统。
20世纪 70年代功率晶体管问世后，在功率等级较低的电机中逐步采取了功率晶体管变换器.以得到较好的申电机调速性能。
20世纪 90年代中期以来，大功率IGBT的运用，以及 IGBT逆变技能的成熟和发展，迅速在干系功率等级的运用领域取代了晶闸管和双向晶闸管。
早期的逆变器，紧张用于步进电机.打印机，机器人以及磁盘驱动器等小功率运用中。
在大中功率段常用的交一贯一交逆亦器有两类。

IGRT变频器和GTO变额器。
这些逆变器开始紧张用于20~100kW等级的由机传动系统中。
如电动汽车电机传动系统、电力机车的赞助传动系统。
随着器件容量和装置功率的增加，逐步运用于容量为300~1 000 kW 及其以上的电机传动中，如地铁列车和高速电动车组的牵引传动系统中。
由于装置功率大，低压时电流很大不经济，以是一样平常用中压（1~10kV）。
这两种器件各有优缺山.IGBT开关频率高.但导通压隆和损耗大;GTO电压高，电流大，导通压降小.但开关损耗大、开关频率低。

但考虑到驱动等成分，总体上IGBT要受欢迎得多。
针对IGBT和 GTO的优缺陷，取长补短，开拓出了IGCT（集成门极换向晶闸管），它的电压、电流、导通压降和 GTO附近，门极电压驱动，开关快、频率高，像IGBT。
目前，商品化的IGBT逆变器已经做到1 000 kW以上，而像舰船潜艇一类的数千千瓦等更高容量的电机传动系统逆变器仍旧须采取GTO 或 IGCT。
IGCT逆变器在俄国和韩国已有运用，我国也已试验成功。
三相逆变器在大功率电机中的真正实用化，极大地推动了互换电机调速的发展。

电力系统中的电力电子技能

电力系统是电力电子技能运用的一个主要领域。
近年来电力电子器件和打算机技能的快速发展，使已有的研究成果和技能不断得到改进。
最早成功运用于电力系统的大功率电力电子技能是高压自流输电（HVDC））。

1986年美国电力科学研穿院提出了灵巧互换输由（FACTS）观点，相继涌现了统一潮流掌握器等多种设备。

1988年提出了定制电力（Customer Power）的观点。
电力电子技能在电力系统中的运用，如在发电环节中的运用，包括大型发电机的静止励磁掌握，水力、风力发申机的变速恒频励磁等。
在输电环节中高压直流输电（HVDC）和轻型高压直流输电（HVDC Light）技能。
近年来，轻型直流输电采取IGBT组成换流器运用在脉宽调制技能进行无源逆变;灵巧互换输电（FACTS）技能是"一项基于电力电子技能与当代掌握技能对互换输电系统的阻抗、电压及相位履行灵巧、快速调节的输电技能"。

在配电系统中的运用，如动态无功发生器、电力有源滤波器等，以加强供电可靠性和提高电能质量。
电能质量掌握既要知足对电压形率，谐波和不对称度的哀求。
又要抑制各种瞬态的颠簸和十扰。
电力电子技能和当代掌握技能在配申系统中的运用.是在FACT各项成敦技能的根本上发展起来的电能质量掌握新技能。

汽车工业中的电力电子技能

汽车工业领域已成为电力电子技能的紧张增长占之—。
现在人们习气上说的治车由子实际上便是汽车工业中的电力电子技能。
电力电子在新一代汽车上紧张运用于以下方面;用电力电子开关器件替代传统的机器开关和继电器;用电力电子掌握系统对车上负载进行精密掌握∶利用电力电子技能改造原有的12V电源系统，使之成为多电压系统;利用适宜电力申千掌握的、更前辈的驱动申动机。
估量在不久的将来.从小功率的车窗 座椅掌握。
到大功率电传动系统，都蕴涵着电力电子技能的最新造诣。

电子点火器，电压调节器，电动机驱动掌握和音响系统是当前电力电子技能在汽车工业中最普遍的运用。
当代汽车采取电子点火系统，要点燃气缸里的稠浊气体须要几千伏的电压，运用升压变换器和耦合变压器正在取代传统的火花塞。
全电子掌握的电助力驾驶系统正在某些车型上采取、这种系统运用电力电子技能掌握电机，帮忙迁徙改变驾驶杆，改进了驾驶相应速率，降落了能耗，并肃清了皮带传动的噪声，正在取代传统的皮带传动的液压泵。

电制冷空调系统也开始在汽车上装备。
汽车头灯的强光灯和尾灯的高亮度LED灯也须要电力电子技能以有效的形式通报电能。
一个重大的技能进步是要提高汽车电控系统的电压等级，近期将采取40-50 V等级取代目前的 10~15V等级。
比如，汽车音响系统立体声功率放大器常日能通报 40W乃至更大的功率，但12V的供电电源在8 Q的扬声器上最大只能产生18 W的输出，采取电力电子升压变换器可给功率放大器电路供应更高的电压，使之达到家用音响的效果。

在电动汽车和稠浊动力汽车的主电气系统中.电力申子都起着决定件的浸染。
纯电动汽车具有高性能、零排放，低本钱的优点.但目前仍受电池的阳限定。
稠浊动力汽车采取各种各样的设计方案，把发动机和电驱动系统结合在一起，充分发挥各自的优点。
两种汽车的能量掌握单元都是逆变器和 DC/DC. 变换器，其容量在千瓦级以上。

采取更高电压、通报更大电流的新型充电器已经出身。
比如一种称为 Hughes 的感应充电器就很有新意。
它利用一种类似乒乓球拍的不导电磁性拍板进行感应充电。
该磁性拍板相称于变压器的一次侧，它把工频电压转变为80 kHz 的互换电。
电动汽车中的充电埠相称于变压器的二次侧，它把高频互换电进行整流和调节.然后对汽车里的电池组进行充电电力电子技能更是电动汽车的核心技能之一，最为紧张的是驱动电动机的电传动系统。
汽车电传动系统常日由电力电子变换器、电池和掌握系统构成。
目前新型的电动汽车采取感应电动机，无刷永磁电动机开关磁阳电动机等多种形式.容量从几十到几百干瓦不等，正在逐步取代传统的直流电动机驱动。
电力电子变换技能的发展为汽车的新型传动办法供应了坚实的技能保障。

绿色照明中的电力电子技能

照明是人类文明的永恒需求。
电光源在 100多年里经历了"白炽灯一贯管荧光灯—高压放电灯—节能荧光灯—无灯丝灯"等几代产品。

20世纪 80年代，随着电力电子变频技能的发展成熟，高频运用又匆匆成某些更新一代电光源的出身，从此，电力电子在绿色照明中开始霸占主要的一席之地。
可以说，照明技能的迅速变革，是电力电子技能在个中起了紧张浸染。

一个范例的例子是，紧凑型节能灯和电子镇流器的问世，吹响了以照明节能为核心的绿色照明的前奏曲。
采取不同身分的稀土荧光粉可制成各种色温的气体放电节能灯，发光率比常规荧光灯提高逐一倍，可以做成各种形状便干紧率安装，替代白炽灯T。
可节电75%~80%采取电力电子技能做成的电子镇流器实际上是一个电子变频器（从50 Hz变换到30 kHz以上）加一个高频电感镇流器。

由于频率提高，di/dt 高，不再须要配置起辉器，在供电电压降落或环境温度较低的场合也能使灯管正常事情，此外，在几十千赫频率下肃清了气体放电灯的烁和音颗噪声。
采取申子镇流器后，高频电感比工频电感重量减轻几十倍，节省材料 80%旁边，灯管的实际事情寿命延长3~5倍.同时能供应更好的可靠性、更低的损耗、更高的亮度。
由于电子镇流器体积小、反应快，它可以在摄影机闪光灯和汽车灯等运用领域中利用。
该当说，电子镇流器是电力电子高频化运用中的一个范例产品，许多的电力电子新技能——功率因数校正、谐波抑制、零电压开关、多种保护等都可以在高性能电子镇流器中得到运用而提高其可靠性和改进运行参数。

新能源开拓中的电力电子技能

在环球景象变革和天下石油、煤炭等化石能源日益紧缺的本日，低耗高效和探求开拓新能源是根本出路，因而，可再生能源以及燃料电池受到天下各国的高度重视。
再生能源是指可自行再生的能源，如日光能、风能、潮汐能、地热能以及生物废物能等。
从燃料电池、微燃气轮机.风能，太阳能和潮汐能等新能源中得到的一次电能，难以直接被标准的电气负载利用.以是.将其高数而经济地转换为民生用电 。
已成为前辈科技国家兼环保和发电的主要家当政策。
电力电子是办理能源问题的关键技能，它对新能源的开拓、转换、运送、储存和利用等各方面发挥着重要浸染。

太阳能发电站一样平常有两种办法。
一种办法是把太阳能转换为热液体后再发电，如太阳能热电厂。
由液体加热系统产生蒸汽以推动涡轮或发电机热厂中的热能位储存装置可担保连续发电;另一种方法是直接把太阳能转换为电能，太阳能光伏变频器把太阳能电池板得到的原始低电压直流电变换为所须要的互换电，或直接供负载利用，或将电能馈入市电。
光伏发电有广大的市场发展潜力，前辈国家不仅政策性地发展太阳能技能，而且立法制订法规来规范家当安全标准。
太阳能电池板得到的电压大小和功率与许多成分有关，如太阳照射角度、云层遮挡水平、时令景象变革等，以是要对光伏发电的中间直流电压进行可调的升压变换处理。

随着再生能源技能的发展，"分布式发电系统"将得到事大的发展空间。
所谓分布式发电系统是指∶借由诸如风力发电、太阳能发电.天然气发电等区域性发电系统连接而成的公共发电系统。
微电子技能、电力电子技能运用于电力网络与输配电系统，形成一个智能型分布式再生能源网络。
讲一步的发展是再生能源网络与信息网络结合形成个整合信自和电力网络的未来生活环境，实现电能的网络化。