電子技術的應用領域介紹

電力電子技術分爲電力電子器件製造技術和變流技術(整流,逆變,斬波,變頻,變相等)兩個分支。現已成爲現代電氣工程與自動化專業不可缺少的一門專業基礎課,在培養該專業人才中佔有重要地位。下面小編來講講電子技術的應用領域,希望對大家有幫助。

電子技術的應用領域介紹

電力電子學(Power Electronics)這一名稱是在上世紀60年代出現的。1974年,美國的ll用一個倒三角形(如圖)對電力電子學進行了描述,認爲它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而形成的。這一觀點被全世界普遍接受。"電力電子學"和"電力電子技術"是分別從學術和工程技術2個不同的角度來稱呼的。

一般認爲,電力電子技術的誕生是以1957年美國通用電氣公司研製出的第一個晶閘管爲標誌的,電力電子技術的概念和基礎就是由於晶閘管和晶閘管變流技術的發展而確立的。此前就已經有用於電力變換的電子技術,所以晶閘管出現前的時期可稱爲電力電子技術的史前或黎明時期。70年代後期以門極可關斷晶閘管(GTO),電力雙極型晶體管(BJT),電力場效應管(Power-MOSFET)爲代表的全控型器件全速發展(全控型器件的特點是通過對門極既柵極或基極的控制既可以使其開通又可以使其關斷)。使電力電子技術的面貌煥然一新進入了新的發展階段。80年代後期,以絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的複合)爲代表的複合型器件集驅動功率小,開關速度快,通態壓降小,載流能力大於一身,性能優越使之成爲現代電力電子技術的主導器件。爲了使電力電子裝置的結構緊湊,體積減小,常常把若干個電力電子器件及必要的輔助器件做成模塊的形式,後來又把驅動,控制,保護電路和功率器件集成在一起,構成功率集成電路(PIC)。目前PIC的功率都還較小但這代表了電力電子技術發展的一個重要方向。

利用電力電子器件實現工業規模電能變換的技術,有時也稱爲功率電子技術。一般情況下,它是將一種形式的工業電能轉換成另一種形式的工業電能。例如,將交流電能變換成直流電能或將直流電能變換成交流電能;將工頻電源變換爲設備所需頻率的電源;在正常交流電源中斷時,用逆變器(見電力變流器)將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。應用電力電子技術還能實現非電能與電能之間的轉換。例如,利用太陽電池將太陽輻射能轉換成電能。與電子技術不同,電力電子技術變換的電能是作爲能源而不是作爲信息傳感的載體。因此人們關注的是所能轉換的電功率。

電力電子技術是建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科。因它本身是大功率的電技術,又大多是爲應用強電的工業服務的,故常將它歸屬於電工類。電力電子技術的內容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統。電力電子器件以半導體爲基本材料,最常用的材料爲單晶硅;它的理論基礎爲半導體物理學;它的工藝技術爲半導體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應用了微電子學的技術。電力電子電路吸收了電子學的理論基礎,根據器件的`特點和電能轉換的要求,又開發出許多電能轉換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發、保護、顯示、信息處理、繼電接觸等二次迴路及外圍電路。利用這些電路,根據應用對象的不同,組成了各種用途的整機,稱爲電力電子裝置。這些裝置常與負載、配套設備等組成一個系統。電子學、電工學、自動控制、信號檢測處理等技術常在這些裝置及其系統中大量應用。

  應用

  一般工業:

交直流電機、電化學工業、冶金工業

  交通運輸:

電氣化鐵道、電動汽車、航空、航天、航海

  電力系統:

高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償

  電子裝置電源:

爲信息電子裝置提供動力

  家用電器:

"節能燈"、變頻空調

  其他:

UPS、 航天飛行器、新能源、發電裝置

  作用

(1) 優化電能使用。通過電力電子技術對電能的處理,使電能的使用達到合理、高效和節約,實現了電能使用最佳化。例如,在節電方面,針對風機水泵、電力牽引、軋機冶煉、輕工造紙、工業窯爐、感應加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調查,潛在節電總量相當於1990年全國發電量的16%,所以推廣應用電力電子技術是節能的一項戰略措施,一般節能效果可達10%-40%,我國已將許多裝置列入節能的推廣應用項目。

(2) 改造傳統產業和發展機電一體化等新興產業。據發達國家預測,今後將有95%的電能要經電力電子技術處理後再使用,即工業和民用的各種機電設備中,有95%與電力電子產業有關,特別是,電力電子技術是弱電控制強電的媒體,是機電設備與計算機之間的重要接口,它爲傳統產業和新興產業採用微電子技術創造了條件,成爲發揮計算機作用的保證和基礎。

(3) 電力電子技術高頻化和變頻技術的發展,將使機電設備突破工頻傳統,向高頻化方向發展。實現最佳工作效率,將使機電設備的體積減小几倍、幾十倍,響應速度達到高速化,並能適應任何基準信號,實現無噪音且具有全新的功能和用途。

(4) 電力電子智能化的進展,在一定程度上將信息處理與功率處理合一,使微電子技術與電力電子技術一體化,其發展有可能引起電子技術的重大改革。有人甚至提出,電子學的下一項革命將發生在以工業設備和電網爲對象的電子技術應用領域,電力電子技術將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。