现代电力电子技术范文
发布时间：2023-09-21 17:33:00
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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。
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一、电力电子技术的发展
1957年美国通用电气公司研制出了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。而1958年以集成电路的诞生为标志的微电子技术带动了一系列高新技术产业的发展，标志着第一次电子技术革命的开始。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。电力电子器件按照能被控制电路信号所控制的程度分为不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指电力二极管、该二极管虽不可控，可因为结构简单，使用方便成本低，仍被广泛应用。半控型器件主要指晶闸管，由它所组成的电路灵活成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、通用逆变器、电机控制等电路中应用广泛。但驱动电流大、耐浪涌电流能力差、容易受二次击穿。以电子技术和微电子技术的发展为背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期发展起来了，主要有电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）。其特点是集高频、高压和大电流于一身，是大型的功率半导体复合器件，全控型器件的诞生表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
二、现代电力电子的应用领域
（一）电力系统及节能方面
电力电子技术在电力系统领域中的应用着非常广泛和重要，在发电通过改变设备的运行特性为主要目的；而电子技术在高压输电领域的应用，极大的提高了电网运行的稳定性，被称为“硅片引起的第”；在配电领域，则通过电力电子装置来防止电网瞬间停电、瞬间电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，加强供电可靠性，改善供电质量。同时还通过减少无功损耗，提高功率指数，来达到节能的目的。在发达国家有60%以上的电能至少经过一次以上的电力电子变流装置进行处理。通过这种处理可以节约能源和提高用电设备的性能。直流输电在长距离、大容量输电中有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都使用晶闸管变流装置。
（二）交通运输
电子技术在铁路运输、船舶、航天、电动汽车等行业都有广泛的应用，称为新兴产业不可缺少的重要技术。新型环保绿色电动汽车与混合动力电动汽车都正在积极的发展中。汽车是靠汽油引擎的运行发展起来的一种机械，它排出大量的二氧化碳与其他废气，严重污染了环境。而绿色电动汽车的电机用蓄电池为能源，靠电力电子装置来进行电力变换与驱动控制，其蓄电池的充电也是离不开电力电子技术的。显然，未来电动汽车大有可能取代燃油汽车。。而在电气机车中的直流机车就是采用整流装置来供电的，而交流机车则采用变频装置来供电，都离不开电子技术的应用，直流折波器和铁道车辆、磁悬浮列车中的电力电子技术更是关键技术的应用实例。船舶、飞机也需要各种不同要求的电源，所以航海、航空都离不开电力电子技术。
（三）开关电源
首先高速发展的计算机技术在带领人类进入了信息社会的同时，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入了电子、电器设备领域。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。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。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化，关键技术是高频化。由于开关电源轻、小、薄的特点，其应用日益广泛。现在开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
（四）不间断电源（UPS）
电子技术带给计算机领域的还有不间断电源技术。所谓不间断电源（UPS）是指计算机、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。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。
三、总结
90年代以后，电子技术朝着大功率化、模块化、变频化和智能化发展。电化学专业、铁道电气车、钢铁工业、电力工业的迅速发展给电力电子器件提供了用武之地。通过电子技术和微电子技术的结合，促成了功率集成电路的诞生，最终促使了大量新结构、新材料器件等电子器件的诞生和发展，给工业、航天等带来了极大的帮助和便利，对节约能源、改造传统产业、发展新型产业作出了巨大的贡献。总而言之，电力电子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。
参考文献：
[1]周明宝.电力电子技术[M].北京：机制工业出版社，1985.
[2]陈国呈，周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报，1995（6）：23-26.
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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外围设备，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。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。
转贴于 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。
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电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程，研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。
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。
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中图分类号TM1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0169-02
电子电力技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路3部分，是以电力为处理对象并集电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的综合性学科。电力技术是一门涉及发电、输电、配电及电力应用的科学技术，电子技术是一门涉及电子器件和由各种电子电路所组成的电子设备和系统的科学技术，控制技术是指利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数按照预定的规律运行。电力电子器件是电力电子技术的基础，电力电子器件对电能进行控制和转换就是电子电力技术的利用。在21世纪已经成为一种高新技术，影响着人们生活的各种领域，因此对对电子电力技术的研究具有时代意义。
1 电力电子技术的发展
传统电力电子技术是以低频技术处理的，现代电力电子的发展向着高频技术处理发展。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不断的发展中促进了现代电力电子技术的广泛应用。电力电子技术在1947年晶体管诞生开始形成，接着1956的晶闸管的出现标志电力电子技术逐渐形成一门学科开始发展，以功率MOS-FET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的出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。
1.1 整流器时代
在60年代到70年代被称为电力电子技术的整流时代。该期间主要是大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用。1948年的晶体管的出现引发了电子工业革命，半导体器件开始应用与通信领域，1957年，晶闸管的诞生扩展了半导体器件功率控制范围，属于第一代电力电子器件。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，当地办硅整流器厂逐渐增多，大功率的工业用电由工频（50Hz）交流发电机提供，其中电解、牵引、和直流传动是以直流形式消费。
1.2 逆变器时代
20世纪70年到80年代期间成为逆变器时代，该期间的电力电子技术已经能够实现逆变，但是仅局限在中低频范围内。当时变频调速装置因为能节能大量普及，巨型功率晶体管（GTR）、门极可关断晶闸管（GTO）和大功率逆变用的晶闸管成为当时电力电子器件的主流。它们属于第二代电力电子器件。
1.3 变频器时代
进入80年代，功率MOSFET和绝缘栅极双极晶体管（IGBT）的问世，电力电子技术开始向高频化发展，高压、高频和大电流的功率半导体复合器件为第三代电器元件的大规模集成电路技术迅速发展，他们的性能更进一步得到了完善，具有小、轻和高效节能的特点。
1.4 现代电力时代
20世纪以来，电力电子作为自动化、节材、节能、机电一体化、智能化的基础，正朝着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化的现代化方向发展。在1995年，功率MOSFET和GTR在功率半导体器件出现并广泛被人们应用，功率器件和电源单元的模块化，使用方便，缩小整机体积，器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。电子电力技术具有全控化、电路形式弱电化、集成化、高频化和数字化的特点。更能带来节能、节省材料和减少污染的经济效益和生态效益，能控制精度高、避免模拟信号的畸变失真，减小杂散信号的干扰，改善了工作条件。
2 电力电子技术的应用
2.1 工业领域
在工业中，大部分都使用的是交直流电动机。例如数控机床的伺服电机、轧钢机和矿山牵引、大型鼓风机等等都采用电子交直流技术。在大量的冶金工业中的高频和中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源也大量的采用电力电子技术。在水里电厂蓄能机组中，大型机组工作状态的调速好改变也采用现代电力电子技术的变流装置，当负荷降低时，将下游的水抽到水库，储存能量，以调节电力系统的供电量。
2.2 交通运输
交通业的发展也离不开电子电力技术，电气机车中的交流机车和直流机车分别采用变频装置和整流装置，车辆中的各种辅助电源都离不开电力电子技术。特别是飞机、船舶需要更多不同种类的电源，他们的运输就更需要电力电子技术的支持。电梯也开始使用交流变频调速，铁道车辆运用了直流斩波器，火车将由PWM逆变交流牵引系统取代原来的直流系统。磁悬浮列车也是同样采用电机传动，超导磁浮铁道系统为各先进国家关注的热点。一旦成功，将使火车时速高达500km。这将大大提高运力，缓解交通运输对国民经济发展的制约。地铁、轻轨车及机车牵引，已是电力电子技术的应用领域。
2.3 传统产业
通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，据预测，以后绝大部分电源都要经过电力电子技术处理后使用，为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件。在现代电力电子技术的支撑下，改善了劳动的恶劣环境，把工人带入到现代化的智能工作室，使得传统产业的劳动力强度有所降低，工作效率提高，进而改造了传统产业。特别当应用于化石燃料电站和核电站中的时候，电力电子技术的能良好的控制其存在的安全隐患与环境污染。
2.4 家用电器
现代化电力电子技术以全控型新器件及各种PWM电路为代表，广泛应用于交流调速系统，交流电气牵引及家用电器等领域。人们开始享受到了电力电子技术带来的恩惠。电视机、电冰箱、微波炉、电子计算机、洗衣机、电热水器等都是应用电力电子技术发展而来的。例如高频荧光灯比白炽灯效率高2倍~3倍，变频空调器的使用就能节约30%的电能。电力电子技术使得家用电器日益向智能化发展，使人们享受科学技术带来的美好享受。
3 结论
电力电子技术是智力、信息、知识密集型技术，其耗能低，污染少，展望电子电力技术的前景，电子电力技术将会跟随时代的脚步不断的创新，更高更好的新技术必将开拓更广的领域，其良好的运用将很好的促进我国的现代化建设。
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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外围设备，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。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。另外，大功率的开关电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。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，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。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
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1 电力电子的发展及发展趋势
电力电子技术是利用电力电子元件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术已经与其他技术相结合成为一门交叉的科学，它经历了三个阶段：整流器时期、逆变器时期、变频器时期，随着电力电子器件和技术的更新，使得其在很多领域都得到应用。
1.1 整流器时期
随着美国通用电气研制了第一个工业用的晶闸管，从而开启了整流器时代。上个世纪50年代工业用电基本上是50HZ的交流电，但是像电解、牵引、直流传动都需要直流电提供动力，于是基于晶闸管基础上的硅整流器就应运而生了，它能把工频交流电转化为直流电，极大的促进了工业的发展。
1.2 逆变器时期
由于20世纪70年代出现了世界性的能源危机，晶闸管作为半控型器件，不能自动断开，因此也不能适应企业的需要。交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展，这些自开断的全控型器件也得到了极大的发展，但是由于技术限制，发展也有限。
1.3 变频器时期
在八十年代随着电力电子技术的发展，大规模和超大规模的集成电路的发展标志着现代电力电子时代的来临，其中以MOSFET和IGBT为代表。它们的出现使得电频从低频向高频转化，同时也使设备向小、轻等方面发展。
现代电力电子技术的研究核心任然是电源技术，目前现代电力电子技术正向规模化和集成化发展；现代电力电子技术正从低频向高频发展；现代电力电子技术向全控化和数字化转变；现代电力电子技术正向着绿色化转变。
目前我国政府和企业都在强调创新的作用，现代电力电子技术的发展使得其与多个领域的科学相结合，其发展创新将会惠及多个领域，目前现代电力电子技术也是向着智能化和绿色化的方面去发展。这样的发展不仅能够为我国工业发展提高效率而且能够带来环境方面的保护。
2 电源技术的发展及发展趋势
开关电源的前身是线性稳压电源。电源的种类按照不同的分类标准来看，主要有以下几种：按输入-输出分为AC-AC、AC-C、DC-C、DC-C；按同负载连接稳压方式分为串联型稳压电源、并联型稳压电源；按工作状态分为线性电源、开关电源、二极管稳压电源。在我们生活中，大多数电子装置、电气控制设备的工作电源是直流电源。随着计算机等电子装备的集成度的增加，体积越来越小而功率却越来越大来取代了体积庞大的线性电源开关。新型的电力电子技术给电源开关的发展提供了物质基础，20世纪60年代末，高耐压、大电流的双极型电力晶体管的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世。
开关频率的提高有利于开关电源的体积减小、重量减轻。最早期的开关频率仅仅是几千赫兹随着电力电子技术的发展开关的频率逐渐提高，当频率达到10kHz左右时，变压器、电感等磁性元件发出很刺耳的噪声。为了降低噪声，科研人员不断研发最终使得开关频率突破了人耳听觉极限的20kHz，随着电力MOSFET的应用，开关电源和开关频率进一步提高，使得电源体积更小，重量更轻，功率密度进一步提高。IGBT可以看成是MOSFET和GTR复合而成的器件。IGBT的出现，使得开关电源的容量不断增大。另外，为了解决开关频率的提高也使得电源的电磁干扰问题，20世纪80年代出现了采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路，这种电路利用以谐振为主的辅助换流手段，使开关开通或关断前的电压、电流分别为零，解决了电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关频率可以大幅度提高，从而，使开关电源进一步向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。电力电子技术随着需要会不断的向前发展和创新，新的产品会不断的更新换代去适应企业的发展需求，目前无论是国外还是国内都有极大的需求量，而电源技术会不断向高频、小体积方面发展。
3 电力电子技术在电源领域方面的应用
3.1 计算机绿色高效率电源
计算机能够为人类的工作生活带来方便，但是过去计算机的体积庞大，在八十年代，计算机率先采用了电源开关，促使更多的电子设备采用电源开关。计算机换取了电源开关之后，为省电、环保方面做出了贡献。
3.2 高频开关电源
通信业的快速发展促使电源行业的快速发展，目前频率高体积小的电源是通信业的主流。通信设备中所用的集成电路种类繁多，电源电压要根据不同的情况使用有所不同，在 通 信 供 电 系 统 中 采 用 高 功 率 密 度 的 高 频 DC-DC隔离电源模块可以减小损耗、方便维护和安装。
3.3 直流-直流变换器
DC/DC 变化器可以将固定的直流电压转变为可变的直流电压，可以再无轨电车、地铁等行业进行应用，可以使的加速平稳，得到快速的响应，别且能够节约电能。同时 DC/DC二次电源已近商品化，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。
3.3.1 不间断电源
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。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，微处理器软硬件技术的引入使得其实现了对UPS的智能化管理。
3.3.2 变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频的调速，随着日本东芝的将这种技术应用于空调技术中，国内90年代开始应用这种变频技术，极大的节省了电能。
3.3.3 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。由于电焊机工作环境恶劣，电焊机频繁的出现一些问题，高频逆变式整流焊机电源的出现解决了常出现的问题，提高了焊机工作的可靠性。
4 结语
本文笔者通过分析电力电子的发展和电源技术的发展及电力电子技术在电源领域的应用，来揭示未来电力电子的发展趋势，鼓励更多的科研人员能够敢于想象，发挥自己的创造力研发出更多适合工业和能源需求的电源。
参考文I
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[2]陈晓东.现代电力电子及电源技术的发展[J].科技信息，2010，01：1015-1016+1082.
篇8
【摘要】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。
关键词 电力电子技术；发展
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。
2.现代电力电子的应用领域?
2.1计算机高效率绿色电源。?
（1）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。?
（2）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外围设备，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。?
（1）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。?
（2）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。?
（1）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。?
（2）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)。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）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。?
（1）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。?
（2）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。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。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）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。?
（4）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。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）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。?
（1）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。?
（2）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。?
（1）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。?
（2）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。?
（3）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。?
（1）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。?
（2）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。另外，大功率的开关电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。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，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。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。?
（1）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。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。?
（2）现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源。
篇9
中图分类号：TP39
电网系统与电力调度自动化的运行，要求在电力系统出现问题的时候，第一时间做出反应，在最短时间之内做出处理。现代电话通信技术在电力自动化的运用中便成了一种不可或缺的手段，因为它本身的稳定、安全、准确、迅速特性使得它在电力自动化中的应用，目前它也是目前电力自动化在生产运行中实行远程监督与维护的理想手段。
一、电话技术的作用
现在的电网发展中，很多变电站出现无人值班现象[1]，其中调度工作起着很大起的作用。变电站的自动化设备是需要不断地工作的，但是会出现一些原因，导致自动化设备的数据出现中断，这样就严重影响了调度员调度以及集控站值班员的操作与观察。日常问题的出现，需要及时的自动化维修，这样的话就需要抢修人员亲临现场进行抢修工作，一系列的检修、诊断、障碍处理，处理这些问题需要花费往返的人力精力和财力，如果在传输过程中又出现问题，就又要维修人员再次返回现场，浪费时间、浪费人力资源，处理一旦不及时，就会使得电力系统的工作效率低下。有关故障处理统计数据表明，电力自动化设备发生死机的现象频率很高，这使得维修人员必须亲临现场对设备进行重启，使之再投入工作。现在，电力自动化系统的远程诊断方式有两种：第一，利用自动化系统的网络进行自身诊断，达到远程的测试和诊断目的，如果遇上电力系统瘫痪死机，就无法使远程的维护功能得到有效运用；第二，使用公用或者专用的通信网络通道来达到诊断的效果，这样就需要组建主分站测试诊断装备，这导致系统投资大、维护量大的负面影响出现。因此，必须寻找一种简易稳定的远程维护系统，从而达到远程的操作。
二、最便捷、少投资的电话遥控成本
我国的电话运用较为普遍，各种系统的相互配合也比较常见，例如电话预定、电话充值、电弧购物、电话通讯远程遥控系统[2]。电话远程遥控也已广泛运用在各个行业当中，比如汽车短信报警、电器遥控等等，虽说如此，目前还是有一定的距离，它没有完全发挥电话远程控制的潜力。电话远程控制在电力系统中的运用仅仅是一个尝试，不过可以借鉴其他先进经验，再针对性上具有较大的突破，比如来电显示、DTMF拨号编码技术、短信技术、单片机的智能控制技术方面，可以利用编码控制原理和信息传送技术让远程控制装置实现智能化和互动化。毫无地域限制的无限短信通信不仅灵活方便，并且比较廉价。运用短信来报警、远程控制工业是个很不错的途径，所以也可以尝试运用到电力自动化中的远程维护上。
三、基础技术的运用
在电力自动化过程中，电话控制模块采用来电显示、短信、DTMF拨号编码、单片机智能控制等技术的运用，合理地利用各种网络途径，实现远程信息互动、远程控制、远程诊断。远程电话的控制核心模式是双音多频解码和单片机。配合遥控驱动部件、手机电路、状态接口采集，使得在不同的场合下运用手机、电话进行远程的电站自动化设备的诊断和复位等，并实现多路的智能控制途径。
电话远程控制的安全防范主要是使用电话号码过滤器，预先在远程电话控制系统中设置几部电话和手机为有权用户，使它具有一定的“身份”功能。实现访问与控制的安全，拦截陌生号码。此外，在模式中设立指令内容，实现短信过滤功能，如果接收到的指令不同于预设的指令，那么就难以驱动系统，这样就可以防止错误发生。
四、电话通信遥控功能实现
电力系统的电话控制模块，符合实际需求和电网自动化的特点，其功效如下：
1.主机控制机能：电力远程控制系统的主站给远端的控制模块发送指令，对一些开关的状态测试和查询、通道的诊断以及开关机。电力远程控制系统的控制模块分为主机和分站的维修人员[3]。
2.短信控制功能：在系统中，有权人员才可以通过手机发送短信给远端，他们可以进行一些控制方面的查询、环道的诊断、开关机等等。这种模块就是利用信息进行沟通过信息。
3.电话控制功能：具有一定的“身份”的用户，运用拨号或者是振铃对远端进行开关机控制以及诊断等。
4.安全功能：对一些非“身份”的用户具有拦截功能，就防止了其他信息的干扰。
五、结语
自动化远程设备的电话通讯控制，符合电网调度的自动化安全需求和电力系统的供电保障，属于一种自动化设备维护及智能处理的简易辅助手段，对电力企业的设备自动化管理的维护起到推动作用。节省资源、安全可靠便捷的特点，使得电力自动化系统能够更快捷、准确地使故障得到顺利解决。
参考文献：
篇10
1、电力自动化技术概述
电力系统中的自动化指的是一种综合概念，其本质就是监测和控制电力生产、电力传输以及电力使用的全过程，从而促使电力系统更加的安全和可靠。电力系统的自动化技术主要有如下要求：一是利用自动化技术要对传统电网技术进行改善，以此来降低损耗，实时监控可以降低事故发生的频率，又可以及时有效的处理故障；二是要收集电网运行各个环节的数据，从而有效的进行研究和分析；三是要遵循经济性原则，促进电力企业的可持续发展。
2、电力自动化技术的主要运用领域
随着经济社会的快速发展，居民及客户的用电需求和要求越来越高；电力企业要想跟上经济社会发展步伐，就需要不断提高电力系统运行效率，建设现代化智能电网势在必行。这就迫切需要加大电力自动化技术应用，提升电网自动化水平。电力系统的自动化技术主要应用在如下三个领域：
电力发电厂系统：发电厂自动化的对象主要是水电发电厂和火电发电厂。在水电发电厂方面，自动化主要可以实现三个方面的功能，分别是水库的调度、监测大坝的状态以及管理发电厂的运行。通过自动化系统中的自动化水文监测，可以采集和分析水文信息以及降雨量等数据，依据分析的结果来制定相关的调度计划。大坝监控系统则可以实时监控大坝的运行状态，如果在监控的过程中出现了问题，会及时的进行预警；发电机的监控系统则是监测发电站机组的运行状态，保证可以控制发电机的运行，有效管理发电厂。在火力发电厂方面，主要是安全检测电厂内的各个设备仪器，利用计算机技术来控制发电过程，自动增减有功负荷和母线无功功率，并且电压进行控制，从而保证发电厂运行的安全性和稳定性。
电网运行系统：电网自动化与电网管理系统密切相关，其总体结构主要包括变电站自动化、馈电线路自动化、负荷管理。第一，变电站自动化是通过计算机信息技术，代替以往的人工监测操作，对变电站实行自动数据采集、计算、处理，自动监视，自动操作开关及闭锁，自动信息交换与通信等功能的自动化系统。第二，馈电线路自动化的主要功能在于对馈电线路的监控、故障隔离、网络重构等。第三，负荷管理是包括负荷控制、用电及发电管理等在内的供需双方共同参与的供用电管理，主要应用于大用户，提供充分将电网运行安全性和经济性考虑在内的负荷控制方案。
电网调度系统：在调度系统中通过计算机的软硬件功能将监测系统和控制系统有效连接起来，利用对象数据库来分析衔接数据，比如状态控制或者故障处理等等，从而实现电力调度“遥控、遥测、遥信、遥调”的“四遥”功能。
3、电力自动化技术的在智能电网中的具体技术及应用
随着科学技术的不断进步，电网的智能化发展方向已成为必然趋势，自动化技术也随之扮演着越来越重要的角色。归纳当前在智能电网中所使用的自动化技术，主要有以下六种：
光纤通信技术：电力系统要想实现自动传输的功能，光纤通信技术是基础，利用光纤通信技术可以有效的实现调度控制中心与其他方面，比如发电厂、用户等进行双向的信息传递。通常情况下，可以将自动传输系统分为两个组成部分，分别是运动通道和运动装置，运动装置又可以分为遥控、遥测等等，而运动通道也可以分为很多种形式，比如逛到、微波等等。信息通信技术因为具有双向、实时以及高速的特点，可以有效的监测电网的运行状态，将一系列有用的数据提供出来，依据这些监测结果，来不断的修正和调整电网，从而提高电力能源的利用率，促使供电运行更加的安全和可靠。供电企业利用信息通信技术还可以有效的沟通用户，这样就可以更加的具有针对性。信息通信技术还可以监视和控制电网损耗和故障。
主动数据库技术：目前在电力系统中已经开始广泛应用数据库技术，用来支持对象标准，相较于一般的关系数据库，主动对象数据库主要是对技术支持，以及主动功能的技术支持。具体来讲，主动数据库技术利用系统的监视功能来有效的利用对象函数，实践研究表明，数据传输的时间得到了大大的节省。
现场总布线技术：现场总布线技术从实质上来讲，是一种连接技术，将其应用于电力自动化技术中，可以有效地连接传感系统、控制系统以及计算机控制系统等等，从而构建一个多向的数字化信息网络。目前，现场总线技术被广泛的应用于电力工程之中，通过现场总线技术可以有效的收集变送器所控制的总用电量，然后在主控计算机上集中这些控制之后的信号，最终向控制设备上发送这些指令，这样就实现了电力自动化技术的应用。通过分散电力工程中的控制功能，并且配备相应的计算机来处理被控设备的信息，连接信息和计算机，就不需要控制电力工程的现场，只需要调度信息即可。
自动化电力调度软件技术：要想实现电网电力调度的自动化，离不开硬件设备，更离不开管理软件。通常实践研究表明，在电网运行中合理的应用调度自动化系统，可以更加的安全和可靠。我国调度系统近些年来经过了大力的发展，已经从原来的单一监视项发展为目前的综合动态监视项，由目前的分布式系统取代了原来的单机式系统，原来没有标准，现在也已经有了统一的标准。
光互联技术：光互联技术主要是应用于电力工程中的继电以及自动控制系统中，光互联技术在电力工程中的应用，主要有这些表现：探测器功能进行扇出数的限制，实践应电容许的负载以及平面也不会对其产生限制作用，还可以有效的提升系统的集成度，对于系统监控也有很大的帮助。根据相关的实践研究表明，利用电子传输以及电子交换技术可以有效的拓展互联网，并且重组编程的结构，这样就会增强电力工程中电力系统的的灵活性。光互连技术有着较好的抗磁干扰性，那么就可以对处理器的干涉能力适当加大，这样数据通信就可以变得更加方便，让电力工程系统更加的可靠和安全。
智能传感和控制技术：智能电网远程监测和控制的基础就是智能传感和控制技术。它由智能电表、在线设备监测以及广域测量系统这三个重要部分。智能电表指的是监测用户的实时电价以及用电情况，并且自动抄表功能也可以实现；电网设备在线监测系统的功能主要是监测电力设备的各项运行情况，这个系统的基础是一个传感器，具有十分高的敏度。广域测量系统是在通信系统和全球定位系统的基础上发展起来的，可以动态测量电网的运行状态，然后控制中心来分析通信系统传输过来的数据，采取预防措施和控制手段。
4、结语
我们可以清晰的看到，未来自动化技术在电力系统中应用的广度和深度将不断扩大。在电力系统的发展中，许多问题和弊端都能通过自动化系统弥补。在进行智能电网建设的过程中，自动化技术将成为不可或缺不可替代的重要支柱。
参考文献：
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在企业信息集成系统中，永平铜矿档案馆使用清华企业档案管理系统软件，根据永平铜矿档案馆的实际情况，设置了：档案查询子系统、服务器设置工具、光盘制作子系统、借阅管理子系统、权限设置子系统、收集整编子系统、数据录入子系统、数据维护子系统、数据转换子系统、统计报表子系统、系统设置子系统、销毁管理子系统。我们档案工作者将发现企业档案发生了巨大变化。
档案载体的转变。
首先是企业档案载体的转变。在企业实现计算机全程管理后，适时实现了信息数据的远近传递交换和处理。在企业各项管理活动中，电子文件以其快捷的办文进度和传递速度逐步取代了纸质文件。电子图纸也以手工制作所无可比拟的优势大量出现。通过计算机辅助设计使产品图纸的设计、存储、查询和修改变得快捷又方便。例如生产或开发一项较大项目的产品就需产生上万份的图纸，而其中许多又要承袭老产品的大部分成果，因此电子图纸显示了其比纸质图纸更旺盛的生命力，保存电子图纸要比保存底图方便、省时、省力并且有意义得多。
其次是企业档案的分类变化。原有的企业关于文书档案、科技档案、产品档案、基建档案、会计档案、人事档案等传统分类方案将被打破，取而代之以企业信息集成系统中各个管理模块、流程的设置。一份完整的档案信息分散在几个管理系统中，计算机依照规定指令根据工作目标随时设立和调整类目。各企业档案信息的分类不尽相同，但可以肯定的是计算机管理过程中企业的档案分类更能贴近企业的生产、经营、管理等各方面状况，分类也将更详细、更科学、更规范。此外，在企业档案接收和保管上也有所改变。以往的企业档案工作者以参加科研产品鉴定、重要设备开箱及重要建设项目、技术改造竣工验收作为对其企业档案的监督、指导和接收就显得有些滞后了。
随着办公自动化的普及，如果不对随时大量产生的电子文件加以管理，势必带来以下风险：
（1）导致系统瘫痪或导致任何人均可无控制地存取信息而使系统变得不安全。
（2）大规模的、无系统的、随时可能产生的违法破坏的风险增加。
（3）使有价值的公文与档案丢失。
（4）安全措施遭到破坏的风险增加。
（5）造成文件被非法变更与删除，从而使数据丢失。
（6）给社会带来麻烦。
（7）造成不必要的延迟与公务处理故障。
（8）造成不必要的在量人力、物力、财力的浪费。
在传统档案管理理论指导下，人们只能将电子文件再转换为纸质文件，然后按纸质文件管理方式加以整理、归档和保存。目前的这种电子文件管理方法不但没有减少管理人员的工作量，反而增加了负担，在某种程度上，还制约了加快档案现代化管理的步伐。
被转化为纸质文件后的电子文件被人们存入光盘中，放入档案柜内加以保存，而很少再去利用，由此造成数据丢失与资源浪费。有人甚至将这类电子文件当成书写数据库的工具，依工作需要随时对原数据加以修改、补充，致使原文件被弄得面目全非。例如，人事部门每年的职工基本情况数据统计都在上一年度的文件上修改，这既是因为单机容量有限，也因为图个工作方便。再有，机要打字员因打印文件数量太多，不再统统存盘，或保存一段时间后便以删除。既然档案部门未规定电子文件归档，这样做也无不妥，反正已有一份纸质文件归档了。由此，造成大量电子文件损毁。
由此可见，对电子文件的产生不加管理或以传统文件管理方式来对电子文件进行管理会带来许多不良后果，如使文件无法充分地满足本部门责任要求与其他部门要求；产生的文件被破坏或当需要它们时找不到；当文件有多个版本存在时，无法对真实可靠的版本进行识别与检索；产生的数据无法资源共享等。
以纸质为主体的传统档案的管理方法与技术，是经过长期实践、不断丰富才成为一门科学的。但电子文件与传统文件各有其特点，在许多地方是完全不同的，因而在管理方法上如果照搬纸质文件管理方法，就会造成电子文件的文件价值、利用价值的损失。
传统档案可以不管文件的形成、承办过程的具体情况，只要对具有长期保存价值的文件，在它完成文件阶段使命后，对其进行收集、整理、归档、保管就行。但电子文件的归档，档案人员必须在文件的设计与形成阶段就要进行指导，承办过程中档案人员要参与对其管理并进行监督，否则将无收集、整理、归档可言。
在电子环境中，如果档案人员不积极介入文件的形成和保管过程，文件很可能不存在或至少不可能被鉴定、保存、编目或者提供利用。这就是说企业档案人员如果不进入到企业信息集成系统中去，则很难掌握到企业信息的核心部分甚至接收不到档案。的确，无时无刻不在产生的电子文件、电子图纸使企业档案工作者再也无法坐等档案的最后形成与归档了。他们必须在产生电子文件的源头就行使档案的监督指导职能。参照国家有关文件制定出本企业的《电子文件管理办法》，提请企业信息集成系统的编制人员在其系统的设计和运行过程中加入电子档案文件的鉴定、归档、保存、利用等档案管理内容。例如在计算机辅助设计过程中，要求计算机详细记录设计、加工过程中的原始资料及相应的更改信息，要在不同的版本上注明当前的有效资料，以确保最终归档使用的是正确版本的图形或图纸。
企业档案工作者必须在专业人员的指导下，学会运用专门的档案信息接收管理平台，要懂得如何控制和维护档案信息资源的有效性、可靠性和实时性，掌握电子档案信息的收集、管理。
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随着电力系统自动化水平的提高，对于通信组网的需求也在不断的增加，电力自动化系统通过现代通信技术实现远程监督和管理逐渐成为电力自动化系统建设的重点内容，现代通信技术的应用能够进一步的促进电力系统的自动化水平，极大的提升电网工作管理的效率。基于这一现象，我们要充分的了解当前电网建设的现状，以及现代通信技术在电力系统的应用的发展背景和历程，分析现代通信技术的优势以及可行性，从而推动现代通信技术在电力自动化系统中的应用水平，促进电力自动化系统的健康发展。
一、电力自动化系统中现代通信技术的应用背景
随着现代通信技术的不断成熟也为电力行业的应用提供了基础，考虑到电力系统行业的实际需求，我们分析了现代通信技术的应用背景如下：
1、来自电力系统自动化的需求。随着电力系统的发展，电力系统功能涉及的范围越来越广，而且功能也越来越复杂，这给电力系统的自动化管理增加了难度。电力系统对于通信的需求也越来越高，在这样的需求下，只有使用现代化的通信技术，完成电力系统的通信和联网，才能够满足当前电力系统的需求，这也是现代通信技术的发展的重要内因。
2、来自电力系统的客观要求。电力自动系统设备数量逐渐的增多，自动化管理过程中对于通信的需求日益频繁，先要满足这种需求，单纯的依靠外部的通信手段已经无法满足其客观的需求，基于电力系统自动化管理当中的通信模块，逐渐的被独立出来逐渐的形成了电力自动化系统中的现代通信技术的应用。
3、电力行业技术发展的整体趋势。随着电力行业中电网组建的不断加快，电网建设和电力自动化系统的实际应用，和其他新兴的技术一样现代化的通信技术的也在电力行业的整体发展中得到了重要的运用，这不但得益于电网新技术的进步，也是电网组建的重要需求，现代通信技术也满足了电网发展的整体趋势。
二、在电力自动化系统中现代通信技术的研究价值
现代通信技术和电力自动化系统的结合有着重要的实践研究价值。具体表现在以下三个方面：
首先是现代通信技术是电力自动化系统发展的重要推动力，特别是考虑到电力系统的逐渐的走向智能化的发展方向，要实现对电力设备和系统的远程自动化管理，必须通过现代通信技术实现系统之间的联网，并借助现代化的管理手段和方法全面的提高其自动化的水平，因此研究电力系统中的通信技术势在必行。
其次是研究电力系统能够反向促进现代通信技术的发展水平，随着现代通信技术不断发展，其在各个领域得到了快速的发展，无论是理论还是实际应用技术都获得了突破性的进展，电力系统的复杂性和高系统结构也考验了通信系统应用能力和范围，能够促进通信技术的成熟和完善。
最后是能偶极大的促进电力系统的稳定性和可靠性，通过先进的网络通信和自动化控制技术的结合，能够为电力企业提供现代化的远程管理和在线监控，确保电力系统的稳定性和可靠性，从而提供更加优质的电力服务。
三、电力自动化系统中现代通信技术的应用与发展
随着国家对于现代化电网建设的重视，先进的通信网络已经得到了一定的应用，为此我们分析现代通信技术的应用现状，分析其发展的历程，通信技术将来的应用提供参考。其应用和发展经历了一下几个重要的阶段：
首先是单通信阶段，即将简单的通信模组嵌入到电力自动化系统中，由于当时的电网较为简单，电力设备和系统的数量较少，电力系统之间的通信需求量比较少，通信技术只是作为一个补充技术得到应用。
其次是分组通信的阶段，随着电力系统越来越复杂，人们开始认识到了电力系统中通信的重要性，极大的促进了通信技术的应用和发展，随着技术融合和系统升级的不断推进，逐渐的形成了固定分组的通信模式，相比于传统的电力系统管理，通信技术得到了一定的重视。最后是全面的网络通信阶段，借助互联网、移动通信、光纤通信等现代化的通信技术和手段，充分的应用到了电力自动化系统中，全面的提高了电力系统的通信水平。
四、结语
现代化的电力系统健身本身就是靠先进的网络通信、自动化控制、微机继电保护等多种先进的技术综合完成的，能够为用户提供远程的自动化的监控和管理，我们分析了通信技术在应用价值和发展，能够帮助我们更加清晰的认识现代通信技术在电力自动化系统应用和发展。
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中图分类号：TM7文献标识码： A
1现代电力系统自动化概述
由于电力系统内部庞大且复杂的系统组成以及电力系统原件的延迟、饱和等复杂的物理性质，想要对电力系统进行完全地自动化控制是一件十分具有难度的事情。虽然随着科学技术的发展，这些难点逐渐得到了攻克，但随着人民生活水平的提高，对于电力系统的新的要求也不断出现。现代电力系统自动化具有如下几方面的特点：
1.1对系统控制的灵敏化、及时化与准确化；
1.2综合特性不断增强，控制系统的适应性与自组织性不断增强；
1.3控制效率较高。
2现代电力系统自动化发展趋势
随着电气物理化技术的不断进步以及电脑信息技术的进一步发展，电力系统自动化也逐渐向高适应性、高安全性以及高综合性方向发展。
2.1高适应性电力系统自动化技术的研发
由于电力系统的不断完善、各类电力系统组成部分的多元化和多样化，较为单一的电力系统自动化方式已逐渐无法满足现代复杂的电力系统，将部分系统移植到新建的电力系统中，时常会出现电力调度的不适应性现象。因此，有必要对高适应性电力系统自动化技术进行研发，以满足电力行业的多样化需求。
2.2二次设备系统安全研究
二次设备系统主要是指用于控制电力系统的通行功能、安全保护功能以及传输功能的系统。由于人们信息和生成安全化意识的不断增强，二次设备系统的安全性研究也逐渐引起了人们的重视。二次设备系统几乎包含了全部的电力系统自动化过程，它的安全性能直接影响自动化控制的合理实施，是今后电力系统自动化技术研究的重点。
3电力系统自动化的分类
电力系统自动化可以分为电网调度系统、配网系统自动化、发电系统、变电系统的自动化以及反故障系统的自动化几个方面，下面对其进行分别阐述。
3.1电网调度系统、配网系统自动化
电网调度系统中运用自动化，不仅能够合理的调度电能，而且还能够确保电网调度的安全运行。其作用主要体现在两方面：其一，能够降低电能的生产以及传输费用，确保安全性，最终提高经济效益；其二，确保电网调度的安全运行，为使用者提供较高质量的电能。配网系统的自动化是采用计算机技术，主要应用在电网改造建设上，逐步提高配电系统的网络化程度。
3.2发电系统、变电系统的自动化
发电系统中应用较为广泛的就是DCS技术，该技术能够将监测设备以及保护设备安装在开关柜内，加上现场总线连接方式，利用通信管理机与后台机连接起来，由多个计算机对其回路进行控制。此项技术的运用为发电系统提供了一个分散控制，集中控制以及配置灵活的整体系统。对于变电站系统的自动化是应用网络技术以及通信技术，运用此三种技术重新组合二次设备，为变电站提供一个具有综合功能的系统。变电系统的自动化可以利用全微机代替原来的人工操作方式，大大的提高了变电站的安全性以及效率性。
4分析电力系统自动化的应用能力
电力系统应用自动化技术的能力主要包括：
4.1数据共享的能力。由于电力系统的控制对象一般都具有较繁琐的电力处理结构，建立一个电力系统的空间模型是非常有必要的。要想实现数据共享应具有电力系统的基本模型，而这种模型只有自动化技术才能够完成；
4.2整合数据的能力。由于市场经济的发展，各种需求不断增加，尤其是在用电量需求较大时，需要提升变电站的电压，增加输出功率，而在用电量低谷时期，需要减少变电站的功率，这样一来，就能够减少企业成本。无论是哪一种方式，都需要借助一定的自动化技术来完成，实现相关信息的共享以及对动态数据进行整合，才能够多方面满足电力企业的长远需求。对数据整合的方式主要有加强电力企业的功能性，完善数据库以及加强电力企业的信息化以及自动化；
4.3安全保障能力。应确保电力系统的日常运行，保障电力数据的技术存贮以及更新，保障从业人员的生命安全以及保证变电站的预算，进而节约成本。如：采用自动化系统，能够相应的采取措施降低事故风险，当工作间的温度超过36摄氏度时，自动化系统就能够自动打开通风设备，降低室内的温度；若发电机自身的温度过高时，就会自动降低发电组的功率，进而降低发电机的温度；
4.4安全监视能力。实现自动化系统能够代替无人操作，由于人不可能24小时都关注电力系统的变化，因此，实现自动化监测是非常有必要的。电力系统的自动化监测与其他系统是不一样的，不仅反映客观事实，而且还能够提前预警将要发生的风险，这样一来，就能够提高电力运行的安全性。
5现代电力系统自动化控制方法
电力系统具有十分复杂的内部组成结构与较难控制的物理性能，因此为提高现代电力系统的控制效果与安全效果，必须采用多方面的先进控制理念对其进行控制，并不断进行控制技术的革新。
5.1神经网络控制系统
自19世纪50年代神经网络控制方法被研制出来以来，经历了近70年的发展，其内部模型与数学算法得到了较好地完善。神经网络控制技术具有较强的非线性，并具有并行处理能力较强、自组织能力较好等优势，因此也逐渐成为电力系统自动化控制方法中的常用控制方法。神经网络控制系统的控制机理是将大量的控制质量赋予在连接权值之上，通过自带算法对权值进行调节，并最终达到神经网络的非线性映射的效果，从而满足电力系统自动化控制的使用要求。
5.2专家控制系统
专家系统是以模仿电力专家解决电力系统日常问题的电力系统自动化控制方式，它能有效应用于紧急情况下的处理功能、系统自动恢复功能、电力系统故障自检测与自动隔离功能，除此之外，它还提供人机接口，供工作人员对电力系统进行综合有效管理。然而专家控制系统是基于人工经验而编制的系统，它缺乏有效的创造性与学习型，并难以对较为复杂的情况进行控制。这些缺点都在一定程度上限制了专家系统的进一步扩展使用，同时也是电力系统自动化控制专家亟需解决的关键问题所在。
5.3综合智能控制系统
随着用户需求的不断增加，电力系统自动化控制开发者也对自动化控制系统进行了全方位的革新与融合，综合智能控制系统就是一种较为现代化的智能控制技术。它在一定程度上集成了模糊控制与神经网络控制在模型结构与算法上的优势，并在此基础上集成了各种智能控制系统的功能，从而使综合智能控制系统具有较好的兼容性能与自组织自学习性能。综合智能控制系统可以从多方位多角度对各类问题进行智能控制，从而使原有的多种控制系统之间得到相互的互补功能，以合力完成更为高级的电力系统自动化控制功能，同时也是电力系统自动化控制技术的主要发展趋势。
结束语
电力系统是人们生活中的重要组成部分，对电力系统的自动化控制能够有效提高系统的工作性能，降低工作成本。为进一步完善与发展现代电力系统自动化控制技术，本文对现代电力系统自动化特点进行了描述，并对电力系统自动化控制的主要方式及其未来研究方向进行了分析，成果有利于我国电力系统自动化技术的进一步发展。
