电力变流技术电力电子论文范文第1篇
摘要：随着社会科学事业的不断发展，我国的现代化技术越来越成熟，这对我国智能电网的发展起到了一定的促进作用。但智能电网的相关技术还不够完善。因此，分析了智能电网对电力电子技术的要求及其应用。
关键词：智能电网;电力电子技术;应用
引言
电力电子技术对于智能电网具有至关重要的作用，使智能电网真正实现了智能化的操作要求。智能电网能够满足人们的需求，电力电子技术在发展过程中结合智能电网发展要求采用高新技术的融合性发展，实现了智能电网的自动化程度提升。电力电子技术能够通过自动化操作使电力系统更加稳定，减少了故障发生，准确的解决故障。电力电子技术在发展的過程中可以有效推动智能电网的全面进步。电子信息化技术的发展在智能电网中的应用可以提高电能生产质量，也能够优化电网的高度智能化要求，使我国智能化电网的发展符合现代化生产的需求。
一、电力电子技术分析
（一）电力电子技术概述
电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。具体的说电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子器件的制造技术好似电力电子技术的基础。
（二）电力电子器件
电力电子器件就是功率半导体器件，这是一种大功率的电子器件，主要是用在电能的变换和电能控制电路中的。按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度主要分为三大分类：半控型器件、全控型器件和不可控型器件。不可控型器件的结构和工作原理比较简单，但是可靠性是比较高的，例如电力二极管;半控型器件主要是晶闸管类的器件，承受电压和电流容量是最高的;全控型器件又可分为电流驱动型器件和电压驱动型器件。此三大类型的电力电子器件都是电力电子技术的承载体，是现代电子电力技术的实体诠释。
（三）大功率电子电路器件
大功率电子电路是在控制工业电能中实现最大限度地降低能耗的，其利用的是功率半导体器件来变换和控制工业电能的。电力电子实质是大功率的开关电路，通过微弱信号来控制电能。因为只有在开关状态下功率半导器件才能实现降低电力内耗。
（四）电力电子变换器的主电路
电力电子变换器的主电路的核心为功率半导体器件，通过不同的电路拓扑结构和控制方式对电能进行变换和控制。变换器主电路拓扑结构实质就是按照一定规律将有源和无源功率半导体器件排列而成的电路。拓扑优化就是在设计变换器时，合理的选择和确定元件的位置实现高效能和低损耗的要求。
二、智能电网中采用电力电子技术的意义
就目前的情况来看，在智能电网中应用电力电子技术具有非常重要的作用.其能够不断提升电网的反应能力，同时也能够不断提高电网电能质量，因此也是越来越受到重视。如今，我国的电网建设方面还需要不断加强研究，从而能够进一步提高整体管理水平。先进的电力电子技术能够有效地进行电网调控，同时也能合理地进行电网分配.因此需要将其控制在合理的运行环境中。在应用的时候需要有效地利用可再生能源，使用先进的电力电子技术能够更加有效地实现对可再生能源的发电控制以及有效的调度，同时也能够接入大规模的能源，从而能够为后期的应用提供有效保障。在进行电能质量管理的时候需要充分地利用电力电子技术，进一步强化用户与供电方之间的交互关系，不断提高电网电能的质量。从而能更好地促进电能供应的发展。目前将其应用于节能减排过程中也非常重要，从而能够进一步提高输电线路的能力。
三、智能电网中电力电子技术的作用
（一）维护电网安全
电网作为一项不可或缺的基础性设施，其对于国家的经济发展及社会文明的进步均具有十分重要的意义。然而，就我国电网发展现状来看，其架构较为简单，与西方发达国家的智能电网建设相比，在输电与配电方面尚且存在着较大的差距。智能电网建设的最基础保障就是安全。但近几年，由于极端天气与自然灾害的频频发生，对于我国电网的安全也带来了极大的影响，由此也间接决定了我国电网互联的发展趋势。电力电子技术在智能电网的运用，促使电网架构得到了有效优化，并通过电流分配调节，从
而也有效地解决了电能由于电网故障而无法传播的问题，此外，电力电子技术的应用还促使电网系统的自我修复能力大幅度提升，进而也更好地保证了电网运行的安全性与稳定性。
（二）促进电网优化
智能电网是一种互通、互动的系统，其能够依据网络系统实现对用户的电能需求以及由于环境更迭所造成的系列变化的实时控制，而这一功能的实现就建立在了以电力电子技术的应用基础上。近年来，随着我国科学技术的蓬勃发展，电力电子技术也得到了大力的发展与革新，其在智能电网中的成功运用，促使电网建设在故障的损失与优化、输配电效率、电能质量等方面均取得了巨大突破。
（三）实现资源的合理配置
能源紧缺问题一直是一项制约我国经济发展主要问题，特别是在近年来，我国能源问题日益严峻，因此，解决能源消耗也是当今发展中的一大迫切要务。在智能电网建设实践中，电力电子技术的应用，不仅更有助于实现可利用资源的优化配置，同时在保护环境与节约资源方面也发挥出了一定的作用与价值。
四、智能电网中电力电子技术的应用
（一）智能电网中柔性直流技术的应用
新型能源大规模地接入到电网系统中最为关键的一种技术就是柔性直流输电技术，柔性直流输电系统的应用可以很好地将功率进行调节，进行切换，由于目前中国智能电网应用基础是高压输变电技术，而且在此基础上也要考虑到一些新能源的加入，因此，目前智能电网系统对柔性直流技术的需求量越来越大。
（二）智能电网中高压直流输电技术的应用
目前的电网输电技术仍处于传统阶段，而且使用直流电工作的只有输电环节，而使用交流电源的则比较多，比如像用电系统或者发电系统。在输电过程中，交流系统运输的电能量将会通过设备的一系列操作而成为合适的电流，在一些远距离的地方会经常使用到直流输电技术，在今后的岁月里，我国还会研制出更加高级的电力电子技术，以此更好的助力我国用电事业。
（三）智能电网中高压变频技术的应用
在智能电网中采用智能开关技术节能节电效果非常显著，但是其成本高且产生一些污染源，并能实现环保的功效。在技术发展过程中，将高压变频技术与混合结构技术、中压三电平技术相结合，运用其他技术工艺水平高、控制灵活和紧凑的结构可以更好地服务于智能电网，促进智能电网的发展实现质的飞跃。
（四）智能电网中智能开关技术的应用
在智能电网中使用智能开关技术对过流防触漏电保护进行极大的保护，提升用电的安全性和可靠性。同时对电器和仪表仪器的损耗也会降到最低。在现代技术的发展过程中，智能开关技术和传感技术、计算机技术、微电子技术紧密结合，对智能电网的应用的安全和可靠性进一步做了保障。
结束语
电力电子技术在智能电网中的应用不仅可以满足时代的要求，还可以在智能电网中起到更高的效应作用。近年来，随着电子信息技术的不断更新，其对智能电网安全运营，提高经济电力电子技术也有了更高的技术要求，为了提高其技术的使用效果，就必须结合智能电网发展的现状，考虑我国的经济与资源的关系，采取适当的方式，加强电网系统的建设，实现真正意义上的智能化。
参考文献：
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电力变流技术电力电子论文范文第2篇
摘 要：《电力电子技术》是电气专业的专业基础课程，在电力系统、交通运输、家用电器等领域得到了广泛的应用，但是《电力电子技术》课程具有理论难度大、知识更新快等特点，导致了教学难度大、教学质量低。该文基于《电力电子技术》课程及高职院校学生的特点，对《电力电子技术》课程的教学模式改革进行了思考与探索。
关键词：高职院校 电力电子技术 教学方法 改革
1 教学现状
电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，是利用电力电子器件（晶闸管、GTR、MOSFET等）对电能进行变换和控制的技术，广泛应用于工业、交通运输业、电力系统、家用电器中，是现代电气专业不可缺少的一门课程，在培养该专业的人才中占有很重要的地位。近几年國家大力发展职业教育，目的是顺应市场要求培养高素质技能型专门人才。如今大部分高职院校，在教学模式的选择上，往往忽略学生及课程的特点，沿用本科院校的教学模式——以理论教学为主，实践教学为辅，理论教学在先，实践教学在后的教学模式，而这样的教学模式对于高职院校中电力电子课程的学习造成了巨大的阻力。
1.1 课程理论知识复杂抽象
该门课程的主要内容包括：整流电路分析、逆变电路分析、直流斩波电路分析以及交流调压调频电路分析，每一章节中都会涉及大量的数量计算、波形及电路分析，例如，三相整理电路或交流调压电路，涉及到的输出波形复杂难懂让学生很难理解和掌握；此外，大量的电路图（正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路等）分析起来更是困难重重，长此以往导致学生们对该门课程产生了厌烦心理，最终放弃对电力电子的学习。
1.2 实验设备陈旧，教学过程机械
电力电子实验是在实验台上操作完成的，主要是一些验证性的实验，即首先对该电路进行理论分析，包括波形分析、数值计算等，然后要求学生按照操作步骤连接电路，调试过程最终检验实验结果与理论分析是否相同。这样的实验教学机械呆板，学生无需过多思考，只要按照步骤操作就行，没有拓展性与创造性，并且试验设备年数已久，陈旧老化，导致实验结果与理论分析偏差很大，不利于学生对于新知识的认知。
2 特点分析
基于上述存在的教学现状，大部分的研究者会考虑在沿用原有的教学模式下，通过改变教学方法、教学内容、调整实验课时等来提高电力电子技术的教学质量，但笔者认为，他们忽略了一个最重要的问题，即教学模式的选择是否恰当。教学模式的选择必须“因材施教”，这里的“材”包括两方面，第一，授课对象即学生的特点；第二，所授课程——《电力电子技术》这门课程的特点，来采用恰当的教学模式。该文着重分析了高职院校学生的普遍特点及《电力电子技术》课程特征，为教学改革打下基础。
2.1 高职院校学生的特点
在高考大军中，高职院校的学生总体的成绩较差，大部分的学生高考成绩仅在300分左右。这一方面说明他们掌握的基础知识确实薄弱，如果在大学阶段，采用课堂授课为主的理论教学模式，高中阶段所学知识难以支撑大学阶段的学习。并且进一步说明高职院校的学生不擅长大篇幅的理论知识的学习，对于新事物的认知，如果采用理论授课的方式，不能引起学生的兴趣，反而会让学生产生厌烦心理。
但是高职院校的学生动手能力和实践操作能力并不差，他们对未知领域有着一种探索的冲劲，对于新事物的认知总是希望通过自己的亲手实践，先有感性的认识再基于课程进行理性认知。在3年的教学实践中，往往会出现这种现象，学生课堂上听课一知半解，但课下却兴致勃勃的制作许多电子作品，学生们的反馈是喜欢动手实践，而不喜欢枯燥的理论讲解。
2.2 《电力电子技术》课程的特点
电力电子技术是一门理论知识和实际应用紧密结合的课程，理论知识抽象难懂，实践应用性很强。主要内容包括电力电子器件、电力电子电路装置及系统。电力电子器件主要包括晶闸管、GTR、MOSFET和IGBT；电力电子电路及系统包括整流电、逆变电路、直流斩波电路、交流调压调频电路等主电路以及各种控制、触发、保护电路等。不论器件的应用还是电路的分析，都必须从实践应用中得到锻炼和纯熟。由此可见电力电子技术重在应用，只学不用就仿佛纸上谈兵，失去了该门课程的意义。
电力电子技术基于市场需求应运而生，随着时代的发展而快速更新换代。如今IGBT的应用站住主导地位，是电力电子电路更加简单，效率更高。电力电子技术是时代的产物，具有很强的时代性。
3 教学改革思考与探索
基于高职院校学生的特点及《电力电子技术》课程的特点，笔者对于该门课程的教学改革提出了以下几个观点。
3.1 强调对教学内容的整体认知，导入学习情境
如前所述高职院校学生的基础知识薄弱，知识面狭窄，单就什么是电力电子技术、电力电子技术的应用领域等一些问题学生认知浅显，并且课程中涉及大量的专有名词及前沿知识，如不间断电源、PWM调制等学生更是闻所未闻。对于这样一门课程，在授课之初，必须安排足够的课时让学生对于课程内容有一个整体的认知。要求教师多搜集相关的图片，视频，制作形式多样的多媒体课件、微课等，向学生充分展示电力电子技术在我们日常生活中的应用，比如变频空调、变频洗衣机、电风扇的无级调速、电源适配器等，拉近学生与电力电子技术的距离，激发学生的学习兴趣。同时，及时向学生提供电力电子技术最新的发展动向，新技术新设备的研发应用，让学生对电力电子技术有更高层次的认知，让学生紧跟时代步伐，这样更能充分调动学生的学习动力。
3.2 优化教学内容，调整教学重点
基于《电力电子技术》课程具有强时代性的特点，必须优化教学内容，调整教学重点。
将该课程教学重点由原来的普通晶闸管半控型器件及变流技术电路的原理分析调整为MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模块的应用，调整为以培养职业能力为本位的教学内容。
3.3 改革教学模式，遵循认知规律
《电力电子技术》一直沿用传统的本科类院校的教学模式——先理论后实践，而这并不适合高职院校的特殊情况，就电力电子技术的教学模式，笔者在实际的教学过程中进行了大胆的尝试，即遵循学生的认知规律，先动手实践进行感性认知，在理论分析进行理性认识，教学效果有一定的改善，教学效率有所提高。
3.4 巧用仿真软件，丰富教学手段
触发电路是电力电子技术课程中的非常重要的内容，不论整流技术、逆变技术还是交流调压调频技术等都会涉及到触发电路的调试，触发信号的正常与否关系到变流技术的成败。但是如何更直观深刻的认知触发电路一直是教学过程中的难点。而Matlab仿真软件的引入就能很轻松的解决上述问题，Matlab中Simulink/Sources库中选择pulse generator可方便实现对于触发器的设置，触发脉冲波形直观明了，并且可根据需要调节元件参数，观察脉冲信号的变化。使学生对问题的研究更加透彻深入。在实际教学中采用这种虚实结合的方法，不仅能丰富教学手段，更能提高教学效率和教学质量。
4 结语
当今我国大力发展职业教育，面向典型工作任务，以工作过程为导向是职业教育的教育理念。“中国制造2025”“工业4.0”时代的到来，使得电力电子技术的应用会越来越广泛。因此我们要积极探索恰当的教学手段，设计以培养职业能力为本位的教学内容，提高电力电子技术的教学质量，培养高素质的技能型专门人才。
参考文献
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电力变流技术电力电子论文范文第3篇
摘 要：通过单相桥式全控整流电路的具体实例，将Matlab/Simulink仿真技术应用于职业院校电力电子技术的实验教学。给出了单相桥式全控整流电路的仿真模型和电感负载下不同控制角的仿真波形，将控制角的变化对波形的影响清晰的呈现出来，参数的调整与设置非常方便。将仿真实践教学与课堂教学结合，直观、有效，使复杂的电力变化电路分析过程变得相对容易，激发了学生的学习兴趣，提升了课堂效率。
关键词：电力电子技术;虚拟仿真;Matlab /Simulink;整流电路
一、引言
电力电子技术是高等职业院校电气自动化专业的一门专业基础课，横跨电力技术、电子技术和控制技术三个领域，理论性、实践性都比较强。课程内容主要包括电力电子器件、电力变换电路和控制技术等内容。主要研究的是如何利用电力变换电路对电能进行转换、控制和优化，包括电压、电流、频率等参数的控制和变换。教学内容中，电能变换和控制是教学的重点，也是难点。由于理论较多，电路负载多样，控制角度不同，波形变化比较大，分析起来也相对困难。高职的学生在理解电路工作原理和分析波形时比较费力，容易混淆，学习的兴趣随着波形的变化慢慢消失殆尽。
实验是训练学生技能、提升理论水平不可或缺的手段。实物电路的搭接，是课堂教学的重要手段，也是电气工程、自动化等专业的学生所应具备的必不可少的能力。学院使用的教学平台是天煌教仪的DJDK-1型电力电子技术实验装置，平台采用的是挂件结构。在教学过程中有以下问题：1.实验装置采购于十年前，随着时间的推移，平台设备逐渐老化，实验过程中由于操作不当或者外部干扰，实验结果经常不尽如人意。比如在整流或逆变电路中，控制角度不一样，波形也不一样，经常出现实验结果和理论分析不符的情况。2.实验内容与职业教育不符，内容多以验证性的为主，学生通过外接挂件，要完成的工作是简单的接线、观测和计算。内容不具有综合性、创新性和设计性，再加上教学手段单一，教学方法落后，学生学习的主观能动性没有被激发出来，实验预期效果相对较差。3. 用电安全问题。大多数的电力电子实验是强电实验，或者弱电控制强电，实验过程中，经常会有学生由于操作不当，损坏实验器件和电气设备的情况，有安全隐患。基于以上原因，近年来，由于计算机和虚拟仿真技术的发展和进步，虚拟仿真系统成为学院电力电子教学的重要平台。
二、Matlab软件在电力电子技术仿真教学中的应用
由于电力电子器件所固有的非线性等特点，我们在对电力电子电路进行分析的过程中，常常遇到许多困难。Matlab、Pspise、Saber、Multisim等仿真软件为电力电子电路的分析提供了有效、方便的手段，简化了电力电子电路的设计和分析过程。这些软件提供了完善的元器件模型，并将各功能子程序模块化，学生只需简单的操作就可以建立和设计电路模型，易于操作。在教学过程中，常利用Matlab/Simulink中的电力系统仿真工具箱SimPower Systems对电力电子教学进行仿真实验，其具有建模简单，能动态显示仿真波形，結果易于观测等特点。利用Simulink工具箱可完成电力电子技术教学中的绝大部分的仿真实验，包括：单相相控整流电路、三相相控整流电路、逆变电路、直流斩波电路、交流调压电路等典型电路，学生还可根据课程需要设计简单的电路并进行建模仿真。将仿真软件引入实验教学中，充分发挥学生的想象力，让学生自己去设计和开发电路，并对电路进行建模、仿真、观测，极大地促进了学生主观能动性、创新思维和动手能力的提高。
三、典型应用电路的仿真
电力变换电路的电路结构相对复杂，在分析电路时其负载一般有电阻性负载、电阻-电感性负载和电阻-电感性负载接续流二极管三种形式。负载不同，流过负载的电压和电流也不同。在电阻性负载的分析中，由于电阻是线性元器件，流过电阻的电压和电流相位相同，分析相对简单;电阻-电感性负载中，由于电感器件的非线性，流过负载的电压和电流相位不同，通常情况下电压超前电流，并且控制角不同，输出电压、电流波形变化非常大，学生在分析时容易混淆。应用Matlab仿真软件，学生可自己动手设计应用电路，在同一虚拟示波器中观察不同负载，不同控制角下的输入输出波形，参数设置简单、仿真结果直观、方便对比。
下面以典型的单相桥式全控整流电路为例，介绍Matlab仿真软件在电力电子教学中的应用，重点介绍电阻-电感性负载时的仿真建模。
（一）单相桥式全控整流电路的电路结构及工作原理
单相桥式全控整流电路具有输出电压脉动小、功率因数高、整流变压器没有直流磁化等优点，在单相整流电路中应用广泛。
图1是单相桥式全控整流电路在不同负载下的原理图。图中四个晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4构成整流桥，u2是变压器二次侧电压，iVT1和iVT2分别为流过晶闸管VT1和VT2的电流，ud为负载电压，id为负载电流。图1中，电路的负载从左至右分别为，电阻-电感性负载、电阻性负载、电阻-电感性负载加续流二极管。
在单相桥式全控整流电路中，闸管VT1、VT2为共阴极接法，晶闸管VT3、VT4为共阳极接法。控制时要求桥臂上的晶闸管同时成对导通，其中VT1、VT4是一对，VT2、VT3是一对，VT1、VT4和VT2、VT3构成两个整流路径。在给触发脉冲时，要保证两组门极触发信号的相位保持180°的相位差。调节控制角，可以使电路输出不同的波形，输出电压电流的平均值、有效值、功率因数等参数也会跟着变化。
（二）单相桥式全控整流电路的仿真
1.仿真模型的建立
根据图1所示，用MATLAB建立的仿真模型如下：
如图2所示，其中VT1、VT2、VT3、VT4为四个晶闸管模型，ug1、ug2、ug3、ug4为四路脉冲信号模型，用来产生控制信号;电源电压为正弦交流电，幅值220V，频率50Hz;iVT1、iVT2、uVT1、uVT2分别是加在晶闸管VT1、VT2电压和流过的电流;id、ud用来观测负载的电流和电压;Scope为示波器，用来观测各路电压、电流和脉冲信号。
2.模块参数的设置
（1）模块参数的设置：交流电压源的峰值设置为：“220*sqrt（2）V”，频率设置为“50Hz”，电阻和电感的设置分别为：“1Ω”和“0.01H”。脉冲信号的峰值电压设置为“3V”，周期设置为“0.02s”，脉冲宽度设置为“10%”。相位延迟用于设置触发角，计算公式为t=T*（α/360）。在设置触发角时，VT1、VT4是一对，二者必须相同，VT2、VT3是一对，二者必须相同，且这两对触发角必须相差180°。以触发角是30°时为例，VT1、VT4触发脉冲的相位延迟设置为0.02*（30°/360°），VT2、VT3触发脉冲的相位延迟设置为0.02*（30°/360°）+0.01。其它模块参设为默认设置即可。示波器的端口数根据需要进行设置。（2）仿真参数的设置：将开始时间设置为“0”，终止时间设置为“0.1”，算法设置为“ode23tb”。
3.仿真波形
为了方便对比，分别给出了触发角为30°和60°时的仿真波形。
图3和图4每个图的输入输出信号都是9路，信号由上至下分别为：输入正弦波u2;加在晶闸管VT1、VT2上的触发脉冲信号ug1、ug2;流过晶闸管VT1、VT2的电压uVT1、uVT2和电流 iVT1、iVT2;以及加在电阻-电感性负载的电压ud和流过其的电流id。9路信号基本涵盖了电路中所有元素的电压或电流波形，在同一虚拟示波器中显示，非常清晰明了，也方便观察对比，利于学生分析理解，学生对理论知识的理解更透测了，大大提升了学生的学习兴趣。
四、使用效果
经过几个学期的对比，将Matlab /Simulink仿真技术应用在电力电子技术课程的教学中，呈现出了比较好的教学结果，主要有：
第一，现实中，实验用的显示器一般为双踪示波器，最多可同时观测两路信号，并且由于操作不当或者设备老化，经常出现实际波形和理论不符的现象，达不到虚拟仿真呈现的效果。将Matlab应用于职业院校的电力电子技术实验教学，通过一个虚拟示波器可同时观测多路需要观察的信号波形，方便对比，加深了学生对理论知识的理解。
第二，在控制角一定的情况下，通过电路的仿真，可将电路中电源、晶闸管、负载中的电压和电流波形很清晰的在同一示波器中显示出来，方便观察、对比，结果清晰、明了。
第三，在仿真过程中，电路参数可“任意设置”，可以任意设置控制角的大小，任意设置负载和其他参数，非常方便。设置完参数后可立即觀测波形。在之前的实践教学中，电路连接完成，设置负载参数后，需要计算、推导才能得出正确的波形，现在职业院校的学生对计算推导很不感兴趣，教学效果差，仿真教学增强了学生的自信心。
第四，之前的实验内容以验证性为主，挂件已经是定好了的，实验内容基本不能更改，或者可以改动的内容很少，内容不具有综合性、创新性和设计性。将Matlab/Simulink仿真技术引入电力电子教学，学生可以根据兴趣，自己设计电路并进行仿真，结果也易于观测，增强了学生学习的兴趣。
五、结语
本文以单相桥式全控整流电路为例，将Matlab/Simulink仿真技术应用于电力电子技术的实验教学。给出了单相桥式全控整流电路的仿真模型和电阻-电感性负载在不同控制角下的仿真波形，将控制角的变化对波形的影响在虚拟示波器中很清晰的呈现出来，参数的调整非常方便。将仿真实践教学与课堂教学结合，这种方法直观、有效、快捷，使复杂的电力变化电路分析过程变得相对容易，可使学生比较容易掌握电路的工作原理并进行简单的应用电路设计。在高职院校的电力电子技术实践教学中引入虚拟仿真技术，增强了教学的直观性、可视性、便捷性和灵活性，使学生的学习兴趣得到而激发和提高，提升了课堂效率，教学效果相对之前，比较令人满意。
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电力变流技术电力电子论文范文第4篇
摘 要 电力电子变压器是智能的电力变压器，通过电力电子变换技术实现对电源的灵活控制。传统的电力变电器存在着会对电力系统的安全带来威胁的缺点，这使得传统的电力变电器难以满足电力系统发展的需求。运用电子技术对传统电力变压器进行创新而形成了电力电子变压器，是当代电力系统发展的必然产物。文章论述了电力电子变压器的研究背景、概念及其在电力系统中的应用。
关键词 电力电子变压器；电力系统；应用
电力变压器主要作用是电压升降和系统隔离，是电力系统中最基本的输变电设备。传统的电力变电器存在着一定的缺点，会对电力系统的安全带来威胁，导致传统的电力变电器难以满足电力系统发展的需求。运用电子技术对传统电力变压器进行创新是当代电力系统发展的必然选择。本文论述了电力电子变压器的概念、其在电力系统中的应用，验证了电力电子变压器更加适合于当代电力系统。
1 电力电子变压器在电力系统中的应用的背景
电力系统随着经济和社会的飞速发展而有了巨大的变化。大型和超大型的电力系统的出现使得电力系统的规模不断扩大，打破了地域之间的阻断，不断跨区域发展，这种发展也对电力系统的稳定性提出了更高的要求；除了传统的发电方式之外，风能、太阳能、潮汐能等可再生能源发电也得到了快速的发展，多种发电形式并存的现状使电力系统出现了并入和转换的问题；科技技术不断发展，敏感负荷的接入使得电力系统出现了一些质量问题。电力系统要面对的问题和调整越来越多、越来越艰巨，传统的电力变压器在这种背景之下呈现出了不足之处，对电力变压器进行创新才能够真正满足当代电网的新需求。
2 电力电子变压器概述
电力电子变压器是利用电力电子变化技术和电磁感应原理将电力特征（电压、电流的频率和幅值等）能量从一种转化为另一种的电力设备。
电力电子变压器相对于传统的电力变压器而言，不同之处在于电力电子变换技术的引入。正是由于这个原因，电力电子变压器能够对一、二次侧的电压实现实时控制，使电力系统的电压、功率和电流等的控制能够更加灵活。电力电子变压器不仅具有传统电力变压器的功能，而且还增加了一些符合现代电力系统需求的新功能，例如提高稳定性、优化配置各种电源、改善供电质量、控制功率潮流等。
3 电力电子变压器在电力系统中的应用
虽然在当前的电力系统中电力电子变压器还没有大范围的使用，但是电力电子变压器固有的特点能够解决当代电力系统中的新问题，已经在初步的使用中表现出了不凡的成绩。
3.1 配电网供电质量改善中电力电子变压器的应用
配电线路中时常会出现电压的突升、突降、闪变和波动的电压扰动问题，通过在配电端架动态电源恢复器是目前解决这些问题的常用方法。这种传统的动态电压恢复器消除系统电源扰动的方式是对系统注入一股补偿电压，但是补偿电压是由可调自耦变压器和隔离变压器来产生的，这种不连续的调节降低了动态电压恢复器对于系统的响应速度，会出现不能将电压波动完全消除的情况。另一方面，由于内部构成的问题，传统的动态电压恢复器的体积比较大、成本都比较高。
动态电压恢复器是在电力电子变压器的基础上产生的，能够极大地提高对动态补偿的响应速度。动态电压恢复器有三个组成部分：输入级对输入功率因数和直流输入电压实现可控，主要构成是三相工频PWM整流器；隔离级具有系统隔离和直流电压变压的功能，主要构成是高频隔离变压器、单相高频整流、单相高频逆变；输出级实现三相输出电压独立控制，主要构成是单相工频电压源逆流器。
动态电压恢复器采用的是符合控制的方式，也就是说动态电压补偿指令有两个，一个是电网侧电压，主要是利用电压谐波补偿指令来提高稳定性和响应速度；另一个是负载侧电压，主要是针对修整器压变内阻和漏抗。这种控制方式与之前的方式先比能够更好的改善电压的补偿效果。
3.2 电力系统动态特征改善中电力电子变压器的应用
我国国土面积广的特点使电源点与负荷区的距离较远，形成了我国的输电系统具有电压高、距离远、容量大的特点。要实现西电东送这样的远距离送电必须首先保证输电系统的稳定。在远距离输电系统中，运用电力电子变压器能够使发电机励磁和电力电子变压器协调控制，能够保证远距离输电系统的稳定性。
在电力系统中电压、电流、功率的调节需要通过电力电子变压器来实现，根据电力系统的实际需要，功率要在电力电子变压器与电力系统之间实现交换和流动，通过提高电力系统的阻尼来抑制电压扰动造成的震荡，使其快速回复到稳定的状态运行，这就在很大程度上提高了电力系统的稳定性。
3.3 分布式电源并网中电力电子变压器的应用
由于煤、石油等化石资源的不断减少，对可再生能源的利用越来越受到人们的重视。风力发电和光伏发电将在未来得到广泛的应用，而这些发电技术的使用将会使得电力系统中接入大量的分布式电源。分布式电源由于其容量小、交直流兼有的特性使得电压或者频率波动比较大，如果将这种电源直接接入到电力系统中，会冲击电力系统的稳定运行。风力发电、小水电、燃烧电池、太阳能等发电产生的分布式电源都需要不同的电力电子变压器的输入级，而电力电子变压器的中间隔离级、输出级就与一般的配电系统中的电力电子变电器的结构基本一样。要实现分布式电源并入电网时运行能够与电力系统实现并联，而且将这些能源利用高功率因数的方式回馈到电网，这就要求电力电子变压器输出级并网电流为与电网电压同频率、相位的正弦波。
3.4 柔性交流输电技术中电力电子变压器的使用
柔性交流输电技术中，对电力电子变压器主要的应用为与其结合起来实现输电网高压锻炼限流器和不间断供电技术。
在线式不间断电源能够向负荷不间断地供电，是将蓄电池组安装到电力电子变压器的直流环节。电网正常工作时，对负荷供电的工作有配电网通过电力电子变压器来完成，一旦电网发生故障，配电网无法向负荷供电时，电力电子变压器内部配备的蓄电池组就会代替配电网向负荷进行不间断的供电，直到配电网供电再次恢复。
4 总结
通过对电力电子变压器及其在电力系统中的应用，本文得出了电力电子变压器除了传统电力变压器所具备的电压变换和能力传递的功能之外，还具有很多适应了当代电力系统需求的新功能。电力电子变压器是对传统电力变压器从原理到结构上的创新，必将在未来的电力系统中得到更为广泛的使用，为电力系统作出应有的贡献。
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电力变流技术电力电子论文范文第5篇
广西壮族自治区通信产业服务有限公司玉林分公司
【摘 要】电力通信技术是供电企业发展过程中十分重要的技术之一，在电力系统的各环节中应用十分广泛，但就目前而言，我国电力信息与电力通信技术的融合依然处于初级阶段，实际的应用过程中还存在着一些问题，这种形势之下，电力系统相关技术人员正在积极地研究电力系统信息通信融合技术，本文主要就电力系统中网络通信技术的实际应用问题进行简单的讨论分析。
【关键词】电力系统；网络信息通信技术；电力信息业务；优势；现状
1.电力信息通信技术概述
随着社会经济及科学技术的快速发展，网络技术逐渐开始应用于各行各样之中，就电力通信而言，随着电力信息与网络通信技術的不断融合，电力通信系统运行更加的安全、稳定、高效，这对电力通信而言十分有利。电力信息网络技术具有以下特点：（1）信息覆盖面积广泛、技术装备化程度高。電力网络通信技术是在自动化技术、网络技术、通信技术、计算机技术等有关的科学技术的基础之上发展起来的，系统运行过程中需要依赖各种先进的设备，相关工作人员必须要对电力系统专业知识以及上述的种种专业技术知识有充分的了解，只有这样才能够更好的利用电力网络信息通信系统，切实提高信息传输的速率以及信息的利用率，更好的为电力系统服务；（2）具有明显的地域性特征。各国家及地区的电力系统的运营及管理的方法都可能会存在着较大的差异，以电网电压来说，我国大陆的电网电压为220v/380V，频率为50Hz，事实上，许多国家或者地区的电网电压都与我国不同，比如，我国香港地区的单相电压为120V、220V两种，三相电压为220V，频率为50Hz加拿大的单相电压有120V、240V两种，三相电压有208V、240V两种，频率为60Hz，这种情况下，电力信息网络技术就很难实现产品化、标准化，由于电力系统是国家重要的基础设施，因此，受到国家相关政策的保护，实际的工作过程中需要走国产化发展的方针，这些因素影响之下，电力信息通信技术具有明显的地域性特征。
2.电力信息通信的特点
电力信息通信的特点主要包括以下几个方面：首先，电力信息通信在应用的过程中，对技术的专业性提出了很高的要求。因此，必须掌握多方面的技术，才能提高电力通信的质量。其中常见的有自动化技术和计算机信息技术。同时，还需要掌握电力系统中的相关知识。其次，具有信息覆盖面广的特征，其涵盖了5个方面的内容，分别是：发电系统、输电系统、变电系统、配电系统，以及用电系统。其次，电力通信的地域性很强。表现为：在不同的国家、不同的地区中，针对存在的差异性，可以采用专业的运营方案来解决。最后，电力通信技术容易受到国家政策的影响，当前呈现出国产化的发展趋势。
3.我国电力信息通信网络现状
虽然网络信息技术在电力通信中已经应用了较长时间，但总体而言依然处于初步发展阶段，电力网络信息通信系统在实际的运行过程中还存在着和许多的问题，一定程度上阻碍了电力系统的发展
3.1电力信息通信网络的资源传输质量难以保证
经济在快速的发展，社会对于电力资源的需求在逐渐的提高，这对电力企业带来了较大的压力，企业的电能输送管理之中出现了许多的问题，比如通信网线没有进行屏蔽层包装、通信信号传输过程中容易受到外界干扰，通信网线主要采用的是单股铜线，使用过程中容易被折断，种种因素的影响之下，信息传输的质量难以保证
3.2电力通信系统发展存在着地域失衡的现象
我国国土面积较大，各地区经济发展存在着较大的差异，电力通信系统建设过程中受到区域经济条件、技术条件等因素的限制，存在着明显的地域性差异，经济较发达的中东部地区电力通信系统建设更加完善，西部地区电力通信系统建设过程中存在着十分明显的问题，随着电力系统的发展，这种差异会越来越明显。
4.网络技术在电力信息通信中的应用
电力系统通信系统是电力系统开展电力调度及管理的主要的信息交流平台，为了保证电力线系统运行的安全性、稳定性，更好的为广大电力用户提供服务，电力通信系统的信息传输速度必须要快，要具有较高的可靠性，防止电力信息难以及时传输或者传输过程中信息泄露，危害电力系统的安全。电力通信系统日常的运行过程中主要有以下几种电力信息业务
4.1调度电话及行政电话
属于传统的语音业务，是电力企业调度电力资源以及开展行政管理工作的重要的通信保障，信息连续速度以及可靠性必须要满足实际的系统工作需求。
4.2管理信息系统
该系统能够提供日常业务查询功能，电力系统的各部门的计算机信息联网都主要依靠的是电力信息通信专网
4.3继电保护信号
该业务的开展对于信息的可靠性要求非常高，工作过程中主要通过PVM设备的G.703/64kbps接口与SDH传输平台连接
4.4变电站视频监控信息
变电站视频监控信息主要采用的是10/100Base-T以及TCP/IP网络接口方式，对通信系统的“遥控、遥测、遥调、遥信”功能进行了补充及完善，对电力通信系统业务的深层次发展有着明显的推动作用
4.5视频会议业务
现阶段，电力企业的用户已经逐渐开始认同在分组交换网络的IP视频会议系统，该系统主要运行在基于H.323协议的环境之下，未来将主要采用的是TCP/IP网络接口方式。
4.6电网调度自动化实时数据
该功能的主要作用是为电力系统调度控制中心采集数据，该功能对系统的可靠性要求较高，为了性能需求，信息传输有一定的时延。这几类业务中，调度电话、行政电话及IP电话属于话音业务，视频监控、GIS、视频会议、网络应用属于多媒体业务，而管理信息系统属于数据业务。
5.网络技术应用优势
将网络技术应用于电力通信系统之中能够明显的提高电网对于相关电力信息的控制能力。现阶段，我国电网已经开始广泛的应用智能化技术，智能电网将是未来电网发展的主要方向，这必然会改变电网系统的运作方法，改善系统工作效率，这对于电能的输送以及电网的控制都有着重要作用；电网建设关系着国家国民经济的发展以及社会的稳定，长期以来形成了固有的发展模式，必然难以适应当前市场经济的形势，企业想要长久的发展，必须要积极的转变发展模式，网络技术的应用，为电力系统注入了先进的科学技术，利用计算机系统全面创新电力通信信息系统，这对于电网的发展以及电力企业的创新都有着重要的推进作用；电网系统管理工作的重要内容之一就是电力资源的地域输送，奖网络技术应用于电力系统中之后，为电力输送系统的组织管理工作提供了新的智能化的模式，对于促进电力系统各部门的协调，提高系统运行效率有着现实意义。
6.结束语
电力系统是国家的基础产业，对于国民经济的发展以及社会的稳定都有着重要的意义，本文主要从四个方面就电力系统中网络信息通信技术的应用问题进行了简单的讨论分析，仅为电力系统有关人员的研究工作提供参考。
参考文献：
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电力变流技术电力电子论文范文第6篇
摘 要 分析电路分析基础课程教学存在的问题，提出对课程从实践学时、考核方法到整合理论教学内容，从理论教学方法到工程实际应用意识的培养等多方面进行教学改革。通过对课程的教学改革，使学生获得电路基础理论知识的同时，着重培养学生工程意识和实践应用技能。
关键词 电路分析基础；教学改革；探讨
1 电路分析基础课程的重要地位及教学现状
电路分析基础课程是自动化、电子信息工程、测控技术等理工科专业必修的专业基础课，在整个人才培养中占有重要的地位，具体分析如下。
1）该课程是整个大学教学中开设最早的专业基础课程，兼具理论性、实践性，是学生第一个接触到的实践课程；
2）该课程所学知识在后续开设的电机拖动、电力电子技术、自动控制原理、单片机等专业课程中都有所应用，是其他专业课程的基础课程。
由以上分析可知，电路分析基础课程在整个人才培养中属于基础性专业课程和实践课程[1]，和后续专业课程联系紧密。通过该课程的学习，不仅使学生掌握电路分析的基本概念、基本定律和电路的分析方法，而且要获得必需的电工基础理论知识，为学习后续课程打下必要的理论基础。同时，注重工程意识培养、自学能力培养，使学生具有分析、解决问题和实践应用技能，树立理论联系实际观点，为培养高技能人才打下必要的基础。
该课程教学内容主要包括电路元件介绍、电路分析方法、定理等。目前该课程教学主要存在以下问题：
一是实践教学内含于理论教学中，受制于总学时限制，无法开展综合性、设计性实验，实验教学利用实验箱来完成，学生只需依照实验指导书通过实验箱连接电路即可完成实验，实验项目为验证性实验，在实验过程中学生不能将自身想法付诸实践，不利于学生创新能力培养；
二是课程知识点抽象，元器件在电路中工作特性难以理解，电路分析方法、定理众多，难以深入理解；
三是课程教学内容独立于其他专业课程之外，没有和相关其他专业课程有所联系。
2 电路分析基础课程教学改革方法
鉴于该课程在人才培养中的重要基础性地位以及目前教学存在的诸多问题，进行教学改革，具体分析如下。
修订培养方案，剥离实践教学环节 为充分体现课程在人才培养中基础性地位[2]，以夯实理论基础为前提，以培养创新能力为导向，通过梳理江汉大学文理学院自动化专业人才培养方案后发现，原有课程学时包含理论课和实践课学时，即实践课属于课内教学环节。由于受制于总课时的约束，实践教学只能利用实验室实验箱开展一些验证性实验。鉴于此，将课程实践教学环节[1]从原有的理论教学中剥离出来，单独开设电路分析基础实践课程，并对实践课程采取独立的考核方式[2]。单独开设实践课程后，学生在完成验证性实验基础上有充足时间来完成设计性实验，通过验证性实验加深对理论知识的理解，进一步通过设计性实验达到感性认识，培养独立思考、创新能力。
整合理论教学知识体系，瞄准一个方向、一个定律 在该课程众多定律、定理中，基尔霍夫定律[3]是基本定律，课程后续介绍的电阻电路分析方法、动态电路分析都是基于此定律得到的。掌握了基尔霍夫定律，就掌握了电路分析方法，由此可见它在整个课程中的重要性。它包括电流定律和电压定律，这里只介绍电流定律。
基尔霍夫电流定律[3]（KCL）定义：在集总电路中任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。定义中有几个重要的问题需要清晰。
一是电流的“代数和”。既然涉及代数和，那必然和电流的正负有关。电流的正负是根据电流是流出结点还是流入结点判断的，若流出结点的电流前面取“+”号，则流入结点的电流前面取“-”号；反之相同。
二是怎样判断电流是流出还是流入结点？电流是流出结点还是流入结点，均根据电流的参考方向判断。因此在理解基尔霍夫电流定律之前需要瞄准一个方向，即参考方向。
实际电路中电流或电压的实际方向可能是未知的，也可能是随时间变动的。为了对电路进行分析，当涉及某个元件电流或电压时，要指定电流或电压的参考方向。指定参考方向的用意在于把电流或电压看成代数量，若电流或电压的实际方向和参考方向相同，则认为其为正值；若电流或电压的实际方向和参考方向相反，则认为其为负值。下面以图1（a）的电路来分析参考方向的选取。
图1（a）中，流过电阻电流实际方向未知的情况下，分析电路时到底选择哪种参考方向？为说明问题，仿真图中根据不同参考方向连接两个电流表，如图1（b）、1（c）所示，仿真结果如图2所示。
仿真后实际电流方向如图2箭头流动方向（即顺时针方向）。在图2（a）中选择参考方向为逆时针，即和电流实际方向相反，电流表示数为-0.01 A；图2（b）中选择参考方向为顺时针，即和电流实际方向相同，电流表示数为+0.01 A。对于同一个电路选择不同参考方向后得到电流大小是相同的，只是有正负的区别，若得到电流为正值，则说明选择的参考方向和实际方向相同；反之相反。
因此，分析电路时参考方向可以任意指定，并不影响电路的实际情况。由此，在使用基尔霍夫电流定律时可简化处理，即：流入结点电流代数和等于流出结点代数和。
互动、提问式教学，透过现象看本质 电容和电感元件是交流电路里常用元件，这两种元件的电压和电流的约束关系和电阻元件的不同，它是通过导数（或积分）表达的，所以称为动态元件，又称为储能元件。对动态元件的理解、掌握将关系到一阶、二阶动态电路的分析。
通过互动、提问引出电容、电感元件的特性。给出如图3所示电路，首先提出问题：分别将开关切换到电阻、电容和电感元件所在电路时，电路中灯泡会有什么现象？让学生讨论问题。然后利用仿真软件[4]仿真，会观察到开关切换到电阻电路时，灯泡立刻点亮，亮度始终不变化；开关切换到电容电路时，灯泡点亮，但亮度逐渐变暗，最后熄灭；开关切换到电感电路时，灯泡不亮，然后逐渐变亮，最后亮度稳定下来。为什么会出现这样的现象？
对结果详细分析：由仿真图4可以看出，电阻电路电压U1始终不变，所以灯泡开始就点亮而且亮度不变；由仿真图5可以看出，电容电路开始时电压U2为零，电源电压都加在灯泡上，所以灯泡点亮，随着时间的变化，电容两端电压逐渐增大，灯泡的电压则逐渐减小，亮度逐渐变暗，最后电源电压完全给电容充电，灯泡则熄灭；由仿真图6可以看出，电感电路开始时电流为零，灯泡不亮，随着时间逐渐变化，电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮。
最后引导学生通过观察各电路中灯泡呈现的不同现象结合仿真图进行分析，电容电压由零到最大是一个动态过程，电感电流由零到最大也有一个动态过程，所以两个电路中灯泡会出现上述现象，即它们是储能元件。
进一步引申问题：有电容元件存在的电路，当通电时间足够长后，电容两端相当于断路；有电感元件存在的电路，当通电时间足够长后，电感相当于短路。
通过以上提问、互动的过程，学生会容易理解有电容、电感元件的电路是动态电路，通过图表分析可以清晰、直观地对动态电路元件性能进行分析，明白在动态电路中电容电压、电感电流是如何变化的。
由点及面，由浅入深，理论向实际应用转化 二极管是电路设计中常用的电子元件，具有单向导电性，即在二极管两端加正向电压时二极管导通，加反向电压时二极管截止。针对这一特性，考虑在实际电路设计时，二极管的这个性质有什么用处？给出图7所示电路和电路输入电压波形图，如图8所示，让学生分析电压探针U2处电压波形。
分析可知，当输入信号处于正半周期时，二极管导通；当输入信号处于负半周期时，二极管截止。图7是利用二极管的单向导电性实现工程上常用的半波整流电路。电压探针U2处电压波形如图9所示。
通过以上对实际电路的分析，逐渐建立学生的工程意识，培养学生理论联系实际的能力。
3 结论
通过对课程进行教学改革，给予学生充分实践、创新的时间，发挥学生主动思考能动性；以参考方向和基尔霍夫定律为主线展开理论教学，降低课程学习难度，使学生容易理解、掌握电路分析的基本方法；由电路现象来分析电路本质，以及通过由点及面将理论知识转化为实际应用，启发学生工程思维，锻炼学生工程意识。
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