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電力電子技術(shù)分析1

摘要：電力行業(yè)的發(fā)展影響社會生活的方方面面，其中，我國電力行業(yè)的效益受電力電子技術(shù)發(fā)展的影響。文章首先分析了電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程及其在電力系統(tǒng)中的重要作用，包括提高電能質(zhì)量和保障電網(wǎng)安全，分析了在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的電力電子技術(shù)，然后對電力電子技術(shù)在我國電力系統(tǒng)運(yùn)行中的具體應(yīng)用進(jìn)行了說明，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；電能；電網(wǎng)安全

0引言

在市場中，電力電子技術(shù)主要包含電力制造電子技術(shù)和電力交流供電技術(shù)。電力電子技術(shù)的發(fā)展非?？欤谏鐣鱾€領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于利用大功率的電力電子器件實現(xiàn)電能的變換與有效控制，從而在不同的負(fù)載環(huán)境下得到最佳電能，保證電力系統(tǒng)供電正常。為了保證電力行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，還應(yīng)不斷發(fā)展電子元器件。研究電力電子技術(shù)需要綜合分析其在不同環(huán)境中的應(yīng)用，還需要對電力電子技術(shù)的重要性有正確認(rèn)識。

1電力電子技術(shù)概述

電力電子技術(shù)經(jīng)歷了較長的歷史發(fā)展時期，先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代。整流器時代主要使用大功率硅整流管和晶閘管，隨著電解、牽引、傳動等技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)都得到了飛速發(fā)展，電力電子技術(shù)整流時代的開啟也意味著整個電力行業(yè)的技術(shù)水平開始不斷提高。到了20世紀(jì)70—80年代，人們開始研究交流電機(jī)的變頻調(diào)速，在電力系統(tǒng)中將直流電逆變?yōu)榻涣麟姵蔀殡娏π袠I(yè)中常見的提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的辦法，但這時受到技術(shù)水平的限制，只能進(jìn)行低頻的逆變。20世紀(jì)80年代后，計算機(jī)信息技術(shù)開始發(fā)展，電力行業(yè)也開始與電子信息技術(shù)結(jié)合，因而產(chǎn)生了超大規(guī)模集成電路，電路擴(kuò)大規(guī)模意味著電力輸送功能的增強(qiáng)，電路網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)范圍能夠進(jìn)一步擴(kuò)大。隨之而來的是集成電路與高電壓和大電流的結(jié)合，傳統(tǒng)電力電子技術(shù)就此正式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代電力電子技術(shù)，計算機(jī)通信設(shè)備的出現(xiàn)使電力電子技術(shù)在人們生產(chǎn)生活中得到了更加廣泛的應(yīng)用。在我國電力行業(yè)發(fā)展中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用仍是需要探索的新技術(shù)領(lǐng)域，為了維持我國國家電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要不斷提高電力電子技術(shù)的水平?，F(xiàn)階段，電力行業(yè)主要利用的是電力電子技術(shù)的制造供電功能和交流供電功能。

2電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的重要作用

2.1提高電能質(zhì)量電力電子技術(shù)在我國電網(wǎng)運(yùn)行中的主要作用是提高電能質(zhì)量，通過提高電力輸送的穩(wěn)定性，能夠保證及時、足量供電，對電力輸送網(wǎng)絡(luò)上的電力設(shè)備也有一定的保護(hù)作用，能夠保證正常的生產(chǎn)生活用電[1]。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行模式中，對電網(wǎng)輸電工作缺乏保護(hù)裝置的設(shè)置，電網(wǎng)運(yùn)行過程中存在許多故障問題，這使得電網(wǎng)的維修工作量居高不下，群眾的用電需求也得不到滿足，電能質(zhì)量難以提升。在輸電側(cè)、發(fā)電側(cè)、負(fù)荷側(cè)廣泛應(yīng)用電力電子技術(shù)，能夠使電能達(dá)到最佳狀態(tài)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。電能的產(chǎn)生、運(yùn)輸、分配、消費(fèi)等各個環(huán)節(jié)都需要應(yīng)用電力電子技術(shù)，從而不斷提高電能質(zhì)量。當(dāng)前，電力電子技術(shù)的大范圍使用有助于提高直流輸電輸送過程中的穩(wěn)定性，降低電能損耗率，不僅能夠節(jié)約資源，還能夠提高輸電質(zhì)量，提高電力資源使用效率的同時，也能更好地滿足群眾在生產(chǎn)生活中的用電需求，能夠為各類電力設(shè)備提供充足的電能。

2.2保障電網(wǎng)安全國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)保障是電網(wǎng)的運(yùn)行安全，電力滲透在社會發(fā)展的各個方面，無論是生產(chǎn)制造行業(yè)還是工、農(nóng)、商業(yè)，都離不開電力的使用。我國的電力系統(tǒng)安全保障措施仍然處在起步階段，相比于西方國家，我國電網(wǎng)的運(yùn)行安全性還有所不足，尤其是在配電與輸電兩個重要方面，我國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)置得較簡單，往往缺乏故障預(yù)警功能與故障應(yīng)對措施。除此之外，我國幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜，許多山區(qū)的電網(wǎng)是近些年剛剛鋪設(shè)的，惡劣的自然條件使得部分地區(qū)的輸電線路設(shè)置受到更多約束與限制。使用電力電子技術(shù)能夠提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，人為消除限制因素，使電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平不斷提高。使用電力電子技術(shù)也能夠改善輸電和發(fā)電現(xiàn)狀，實現(xiàn)電網(wǎng)架構(gòu)的不斷優(yōu)化。電力電子技術(shù)與通信技術(shù)的深度結(jié)合，有助于電網(wǎng)工作人員實時跟蹤電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠更及時地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中的不良現(xiàn)象，分析輸電線路的故障問題，在簡化電網(wǎng)架構(gòu)的同時，提高輸電質(zhì)量。

3在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的電力電子技術(shù)

3.1靜止無功補(bǔ)償裝置為了保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，必須加大電力供給，我國工農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高使得電力需求越來越大，對新型大功率交流電力的使用需求也越來越大。當(dāng)前，國家電網(wǎng)需要不斷提高電力功率輸送性能，通過提高電網(wǎng)電力輸送的穩(wěn)定性來保證在電網(wǎng)功率不斷變化、電力不間斷供給到不同單位的過程中能按照電力輸送的額定需求傳送電力。電力電子技術(shù)在這一過程中的主要應(yīng)用體現(xiàn)在靜止式無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用。該裝置能夠?qū)_擊性更大的負(fù)荷電流進(jìn)行無功自動補(bǔ)償，采用無源恒功交流補(bǔ)償技術(shù)能夠有效控制單向電力系統(tǒng)及其相關(guān)系統(tǒng)的電力功率。靜止式無功補(bǔ)償裝置可以使單向電網(wǎng)電力輸送時的交流電壓更加穩(wěn)定，進(jìn)而極大地降低電網(wǎng)供電安全隱患問題的發(fā)生率，提高電網(wǎng)供電管理效率。靜止式無功補(bǔ)償裝置主要包括同步無功補(bǔ)償器、晶閘管上的投切器和電容器、靜止式無功補(bǔ)償控制裝置、可控制的串聯(lián)無功補(bǔ)償控制裝置以及晶閘供電管路的控制器和電抗器等[2]。其中，靜止式無功補(bǔ)償控制裝置通過并聯(lián)調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)電網(wǎng)有損電流的補(bǔ)償聯(lián)接，并聯(lián)形式下調(diào)節(jié)電網(wǎng)輸出電壓能夠形成無損與有損電流的補(bǔ)償，從而進(jìn)行正常的電壓吸收和電流發(fā)出，實現(xiàn)動態(tài)的無功補(bǔ)償，能夠適應(yīng)更復(fù)雜的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，同時提升電網(wǎng)運(yùn)行過程中的電力輸送效率。采用可控制的串聯(lián)無功補(bǔ)償控制裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)電控制，可以和串聯(lián)電容之間根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動并聯(lián)轉(zhuǎn)換，串聯(lián)補(bǔ)償裝置的運(yùn)行參數(shù)會隨著串聯(lián)晶閘體的變化來調(diào)整電流大小，進(jìn)而保證電網(wǎng)輸電狀態(tài)的穩(wěn)定性。

3.2高壓直流輸電技術(shù)高壓直流輸電技術(shù)具有許多優(yōu)勢，其輸送功率大、穩(wěn)定性高，在電力輸送頻率不同的輸電網(wǎng)絡(luò)中都能夠形成穩(wěn)定的聯(lián)絡(luò)。與交流輸電相比，直流輸電的優(yōu)點在于線路走廊比交流輸電窄，直流輸電只需要2條線路即可完成電能的傳輸，相比于交流輸電（最少需要3條線路），可節(jié)省工程預(yù)算；在相同電壓和導(dǎo)線截面積下，直流輸電的極限功率大。我國在20世紀(jì)中期研發(fā)出大容量直接脈沖觸發(fā)式晶閘管，其屬于一種新型電力電子器件，對高壓直流輸電技術(shù)有顯著的改善作用，晶閘控制閥門電路得到了極大的簡化。電力電子技術(shù)發(fā)展至今，高壓直流輸電技術(shù)可以結(jié)合控制系統(tǒng)、光纖通信等技術(shù)，對高壓直流輸電的保護(hù)作用越來越強(qiáng)大，整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行也日趨完善。隨著高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，對電力系統(tǒng)的控制功能可以集中在數(shù)字化平臺上，進(jìn)而實現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)控制和遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)中的冗雜功能得到了整合，操作流程得到了簡化。隨著電力系統(tǒng)中使用的電子元件數(shù)量的減少，維修檢查工作量將極大地減少，高壓直流輸電的運(yùn)行將會更加順暢，從而提高有源電能濾波供應(yīng)的質(zhì)量[3]?？刂朴性措娔転V波的電子裝置可以利用可控的有源電力使電子裝置在運(yùn)行中產(chǎn)生適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的脈動電流，能夠取代部分無源電能濾波，從而減少大型電力輸送設(shè)備的使用，簡化電網(wǎng)架構(gòu)。

3.3柔性交流輸電技術(shù)柔性交流輸電技術(shù)與遠(yuǎn)程控制輸電技術(shù)、自動化輸電技術(shù)是未來輸電系統(tǒng)發(fā)展的三大重要支撐技術(shù)。其中，在柔性交流輸電技術(shù)中，可以利用先進(jìn)的大功率交流電力專用電子技術(shù)對我國傳統(tǒng)的交流電力控制系統(tǒng)進(jìn)行改革，通過控制交流電力系統(tǒng)的交流電壓、相位、夾角、功率，同時加入新的信息技術(shù)，可以使電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，從而大幅度提高我國輸電網(wǎng)絡(luò)的交流供電能力，使我國輸電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加穩(wěn)定。傳統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)使用的電力電子元件與裝置都只能實現(xiàn)對部分穩(wěn)態(tài)電力的自動調(diào)節(jié)，而不能在電力輸送頻率改變的動態(tài)環(huán)境下有效控制電力系統(tǒng)，在部分電力系統(tǒng)中還出現(xiàn)了控制響應(yīng)過慢的問題。使用柔性交流輸電技術(shù)，可以縮短控制開關(guān)的動作切換時長，使電力系統(tǒng)更快地響應(yīng)控制指令，在電力運(yùn)行過程中能夠適應(yīng)快速連續(xù)調(diào)節(jié)電力運(yùn)行的要求，極大地提高我國電網(wǎng)的電力輸送效率和電網(wǎng)運(yùn)行安全性。應(yīng)用柔性交流輸電技術(shù)解決交流輸電控制中的控制誤差問題后，能為更多的供電場景輸送電力，提升電網(wǎng)的交流輸電能力和供電質(zhì)量。

4電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

4.1在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用我國當(dāng)前的發(fā)展策略是提高資源與能源的利用率，電力作為各行各業(yè)的重要資源，如何推進(jìn)能源建設(shè)可持續(xù)發(fā)展成為重要問題。在我國社會發(fā)展中，發(fā)電是保證能源供給的重要舉措。在建設(shè)電網(wǎng)體系的過程中，需要不斷加入信息技術(shù)和智能化建設(shè)手段，在發(fā)電環(huán)節(jié)使用電力電子技術(shù)也就顯得至關(guān)重要。智能電力裝置的應(yīng)用和微電子技術(shù)的研發(fā)能夠使清潔能源在更多行業(yè)中得到推廣，電力資源的綜合利用效率也能得到顯著提高。電力電子技術(shù)與通信技術(shù)和信息化技術(shù)的結(jié)合能夠減少大型電力設(shè)備的使用，減少在供電過程中的冗雜輸電流程，還能夠降低電力輸送過程中的損耗率，對電力行業(yè)的發(fā)展有重要意義。電力系統(tǒng)專用電子技術(shù)是電力電子技術(shù)與其他電力輸送技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的交流穩(wěn)壓輸電控制技術(shù)，為了優(yōu)化輸電流程，電力系統(tǒng)中各項運(yùn)行參數(shù)的控制需要通過遠(yuǎn)程操作來實現(xiàn)[4]。以風(fēng)力發(fā)電為例，風(fēng)能是可再生能源和天然能源，利用風(fēng)能結(jié)合微電子技術(shù)，能夠促進(jìn)動力電機(jī)與動力電網(wǎng)的結(jié)合，能夠解決電力裝置的充放電利用問題，對提升整個電網(wǎng)的運(yùn)行效率有顯著作用，同時能夠維持發(fā)電環(huán)節(jié)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

4.2在電力系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用電力系統(tǒng)節(jié)能控制是我國電網(wǎng)發(fā)展的主要問題，我國是能源消耗大國，各行各業(yè)的能源使用量都非常大，電力能源的消耗對電網(wǎng)的運(yùn)行會造成很大負(fù)擔(dān)[5]。例如，在電力系統(tǒng)中，直流變壓器和異步變壓電動機(jī)屬于重要設(shè)備，在不同的電力傳輸過程中有不同的運(yùn)行狀態(tài)。兩種設(shè)備都會消耗有功輸出功率和無功功率，這樣才能維持整個電力系統(tǒng)的做功平衡，維持電力系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備和相關(guān)裝置的正?？刂茽顟B(tài)[6]。近些年，我國電力系統(tǒng)中的高功率、大損耗用電設(shè)備越來越多，動力電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷隨之增加，電力電子技術(shù)在電力節(jié)能方面的應(yīng)用得到了電力公司的重視，應(yīng)用電力電子技術(shù)解決電力系統(tǒng)節(jié)能問題成為主流[7]。利用電力電子技術(shù)中的現(xiàn)代信息技術(shù)和微電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同電力設(shè)備的自動控制運(yùn)行，自動變速箱在運(yùn)行過程中也能進(jìn)行有效的自動調(diào)節(jié)，優(yōu)化輸送電力的頻率，降低無功損耗，旨在達(dá)到電力系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能目的。

4.3在負(fù)荷側(cè)的應(yīng)用在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，在負(fù)荷側(cè)也廣泛使用了電力電子技術(shù)，近些年大熱的變頻空調(diào)就是電力電子技術(shù)在負(fù)荷側(cè)的應(yīng)用表現(xiàn)。相比于傳統(tǒng)的工頻空調(diào)，變頻空調(diào)的能耗更低，能夠節(jié)省電力，同時兼具功率小、使用壽命長和噪聲小的優(yōu)點。變頻器與空調(diào)產(chǎn)品的結(jié)合屬于電力電子技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂茫冾l器更多地用于工業(yè)生產(chǎn)。例如，電廠的泵與風(fēng)機(jī)可以通過變頻器進(jìn)行電力調(diào)節(jié)，在啟動時能夠減少啟動時產(chǎn)生的啟動電流，保護(hù)機(jī)械設(shè)備，也能降低啟動瞬間電流對機(jī)械設(shè)備元件產(chǎn)生的沖擊，有助于延長設(shè)備使用壽命，使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)束語

當(dāng)前，我國在電力電子技術(shù)的應(yīng)用上已經(jīng)取得了不少卓越成就，電力電子技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合能夠為供電系統(tǒng)運(yùn)行帶來更多便利。利用電力電子技術(shù)提高電能質(zhì)量，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全已經(jīng)成為電力行業(yè)的重要運(yùn)行手段，電力行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)加大對電力電子器件的研發(fā)力度，以促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:張艷娟 單位:山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院（國網(wǎng)山西省電力公司技能培訓(xùn)中心）

電力電子技術(shù)分析2

學(xué)生學(xué)業(yè)課程成就評價是教學(xué)質(zhì)量評價的關(guān)鍵。電力電子技術(shù)課程作為高職院校電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，構(gòu)建一套科學(xué)、實用的高職學(xué)生電力電子技術(shù)學(xué)業(yè)成就評價體系，不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程后的應(yīng)用能力，而且具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義；因此要制訂一套具有改革性的電力電子技術(shù)學(xué)生學(xué)業(yè)成就評價的新方案。

1學(xué)業(yè)成就評價相關(guān)說明

1.1課程介紹（1）課程名稱：電力電子技術(shù)。（2）專業(yè)：電氣自動化專業(yè)。（3）課程性質(zhì)：電氣自動化專業(yè)核心課程。（4）授課年級：電氣自動化班。（5）學(xué)生數(shù)量：50人。1.2評價目標(biāo)電力電子技術(shù)課程采用單元的方式進(jìn)行授課，教師在每個單元授課結(jié)束后進(jìn)行評價，不同單元的評價內(nèi)容應(yīng)符合課程單元的目標(biāo)要求。

1.2.1能力目標(biāo)a.總體目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。（2）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力和工程設(shè)計的能力。b.具體目標(biāo)：（1）單相、三相相控整流技術(shù)的工程應(yīng)用。（2）降壓斬波變換技術(shù)的工程應(yīng)用。（3）升壓斬波變換技術(shù)的工程應(yīng)用。（4）交流調(diào)壓或交流調(diào)功技術(shù)的工程應(yīng)用。（5）變頻技術(shù)的工程應(yīng)用。（6）有源、無源逆變技術(shù)的工程應(yīng)用。

1.2.2知識目標(biāo)（1）熟悉和掌握電力二極管、晶閘管、電力晶體管、電力MOSFET、IGBT等電力電子器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性和使用方法。（2）熟悉和掌握各種基本的整流電路、直流斬波電路、直流-交流電力變換電路、逆變電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和控制方法。（3）掌握PWM技術(shù)的工作原理和控制特性，了解軟開關(guān)技術(shù)的基本原理。（4）了解電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍和發(fā)展動向。（5）掌握基本電力電子裝置的實驗和調(diào)試。

1.3評價原則（1）評價應(yīng)有利于學(xué)生的身心健康發(fā)展，并且有利于課程的改進(jìn)和發(fā)展。（2）依據(jù)課程目標(biāo)進(jìn)行評價，以自評為主，充分發(fā)揮教師的主體性。（3）評價應(yīng)科學(xué)有效，采用多種方法進(jìn)行評價。（4）進(jìn)行多次反復(fù)評價。1.4評價維度評價維度分為過程性評價與總結(jié)性評價兩個維度，總分值為100分。

1.4.1過程性評價(總分值為40分)（1）出勤與紀(jì)律：10分。包括是否存在遲到早退、無故缺課，請假情況，上課投入程度等。（2）學(xué)習(xí)態(tài)度：10分。包括聽課的認(rèn)真程度，提出問題和回答問題的準(zhǔn)確度和次數(shù)，完成作業(yè)情況。（3）情感：10分。上課時對學(xué)習(xí)的態(tài)度，對學(xué)習(xí)是否充滿自信和熱情，是否尊重教師和團(tuán)結(jié)同學(xué)等。（4）知識和能力：10分。通過提問來檢測學(xué)生對每個單元掌握的專業(yè)知識和通識知識，以及對所學(xué)專業(yè)知識的應(yīng)用水平，還有分析和創(chuàng)造能力、溝通能力、團(tuán)隊合作能力、學(xué)習(xí)效率等方面。1.4.2總結(jié)性評價(總分值為60分)指在電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，對學(xué)生進(jìn)行電力電子技術(shù)專業(yè)知識和通識性知識考核，分值為50分。并通過實踐檢驗學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的應(yīng)用水平，以及分析和創(chuàng)造能力、溝通能力、團(tuán)隊合作能力，分值為10分。

2評價標(biāo)準(zhǔn)

2.1過程性評價

2.1.1出勤與紀(jì)律（1）遲到早退：遲到一次，-0.2分；早退一次，-0.2分。（2）曠課一次，-2分。（3）請假一次，-1分。（4）上課不玩手機(jī)游戲，不打瞌睡，專心聽講，+1分。

2.1.2學(xué)習(xí)態(tài)度（1）聽課認(rèn)真且記筆記，+1分。（2）發(fā)言：上課能回答問題，+1分；上課能提出與課程相關(guān)的問題，+1分。（3）完成作業(yè)：完成一次作業(yè)，+1分；缺少一次作業(yè)，-1分。

2.1.3情感（1）對學(xué)習(xí)充滿自信，自覺而且主動學(xué)習(xí)，+1分。（2）對學(xué)習(xí)充滿熱情，課前預(yù)習(xí)，課中表現(xiàn)出高昂的學(xué)習(xí)熱情，+1分。（3）尊重授課教師，+1分。（4）與同學(xué)和諧相處，同學(xué)之間互相幫助，+1分。

2.1.4知識（1）專業(yè)知識。第一單元電力電子器件：①能識別晶閘管、電力晶體管、功率MOSFET、IGBT，+0.6分；②能講解晶閘管、電力晶體管、功率MOSFET、IGBT的結(jié)構(gòu)、原理、特性和使用方法，+0.8分。第二單元相控整流電路：①能夠闡釋單相、三相半波和全控橋式相控整流電路的原理，繪制出電壓、電流、晶閘管兩端的波形分析圖，并知道其控制方法，+1分；②理解有源逆變的工作原理，能夠闡釋三相半波和三相橋式有源逆變電路的原理，繪制出電壓、電流的波形分析圖，+0.8分；③理解晶閘管的觸發(fā)電路以及觸發(fā)電路和主電路電壓同步，+0.2分。第三單元直流變換電路：分析降壓、升壓、升降壓、庫克變換電路的電路圖并能夠繪出輸出電壓和電流波形圖，+1分。第四單元無源逆變電路：①理解電壓型和電流型單相半橋、全橋和三相橋式逆變電路工作原理，并會分析和繪制出輸出電壓和電流波形圖，+1分；②能夠理解單極型、雙極型和三相橋式逆變電路SPWM電路的工作原理，+1分。第五單元交流變換電路：①理解單相和三相交流調(diào)壓和調(diào)功電路的工作原理并能夠繪出輸出電壓波形圖，+0.8分；②理解交流電力電子開關(guān)的工作原理并能夠繪出輸出電壓波形圖，+0.2分；③理解單相和三相輸出交交變頻電路工作原理，+0.2分。第六單元電力電子裝置：①會分析開關(guān)電源和不間斷電源電路的工作原理，+0.4分；②知道有源功率因數(shù)的矯正方法，+0.2分。（2）通識性知識：具備遠(yuǎn)大眼光、通融識見、博雅精神和優(yōu)美情感的文明學(xué)生,+0.2分。

2.1.5能力（1）專業(yè)能力：學(xué)生具有開關(guān)電源、變頻電路和調(diào)壓電路的制作、安裝和調(diào)試的能力，+0.4分。（2）通用能力：學(xué)生在學(xué)習(xí)中目的明確，能把所學(xué)的知識應(yīng)用在實踐中，能和老師同學(xué)順利溝通，能夠組織團(tuán)隊學(xué)習(xí)或研究，并且有領(lǐng)導(dǎo)和組織能力，在分小組討論時，各個團(tuán)隊能夠互相合作完成任務(wù)，+1.6分。

2.2總結(jié)性評價

2.2.1專業(yè)性知識課程結(jié)束后，教師組織考試，考試內(nèi)容包括這門課程的所有專業(yè)知識和常識性知識，具體包括：①晶閘管、電力晶體管、MOSFET、IGBT的結(jié)構(gòu)和原理；②單相和三相相控整流電路；③降壓、升壓、升降壓、庫克變換電路；④電壓型和電流型逆變電路、逆變電路的SPWM控制技術(shù)；⑤交流調(diào)壓電路、交流調(diào)功電路、交流電力電子開關(guān)。+45分。

2.2.2常識性知識掌握一些基本知識和思政內(nèi)容，+5分。2.2.3專業(yè)能力能夠應(yīng)用所學(xué)的知識創(chuàng)造出更適用于現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的新型實用電路，+10分。

3實施建議

（1）建議教師依據(jù)課程性質(zhì)和學(xué)生實際情況，對評價指標(biāo)做合理的處理，符合課程目標(biāo)與學(xué)生的學(xué)習(xí)實際。（2）在實施的過程中，可采用學(xué)生自評、同學(xué)互評、小組互評、教師評價等多種方式相結(jié)合。（3）教師在實施的過程中，可結(jié)合出勤表、個人與小組學(xué)習(xí)表現(xiàn)記錄等，確保過程性評價有據(jù)可依。

作者:張穎霄 劉奕杉 鞏峰峰 單位:蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)

電力電子技術(shù)分析3

0引言

在我國的電能使用中，照明的電能消耗占電能總消耗的極大部分。據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)商業(yè)建筑的照明電能消耗占電能總消耗的13%～20%。在綠色照明中應(yīng)用電子電力技術(shù)，可以提升建筑的節(jié)能效率，同時為建筑的運(yùn)營節(jié)省一大批成本支出。例如，某招商銀行大廈利用電子電力技術(shù)改造大廈照明后，每年可節(jié)省300萬元左右的電能成本支出。在綠色照明中應(yīng)用電子電力技術(shù)，可以提升建筑的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和環(huán)保價值。

1電力電子技術(shù)在綠色照明中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1提升節(jié)能效果綠色照明在現(xiàn)代建筑的建設(shè)中比較常見。早期，采用簡單的聲控、光控、時控等作為綠色照明的基礎(chǔ)節(jié)能方式。伴隨電子電力技術(shù)的發(fā)展，綠色照明的控制方式變得更加多元化、智能化、精準(zhǔn)化，可以在確保滿足正常照明使用需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升照明系統(tǒng)的有效覆蓋率，縮減無意義的照明時間，從而提升綠色照明的節(jié)能效果[1]。例如，在改造樓道綠色照明的過程中，可以利用聲控、光感電子元件的組合，在白天和光照充足的情況下不啟動樓道燈，在樓道環(huán)境存在實際光照需求的情況下精準(zhǔn)開啟樓道燈，以達(dá)到更好的照明效果，提升綠色照明的有效覆蓋率。應(yīng)用電子電力技術(shù)不僅可以根據(jù)實際使用需求進(jìn)行照明，還可以根據(jù)具體的照明場景控制電能輸出。例如，在路燈照明系統(tǒng)中，可以通過車輛感應(yīng)及智能控制系統(tǒng)，在夜間車輛通過較少的時間段精準(zhǔn)控制路燈的照明模式，降低路燈的光照亮度，并在車輛駛過時提升光照亮度，在滿足實際使用的基礎(chǔ)上節(jié)約電能。在現(xiàn)代照明系統(tǒng)中應(yīng)用電子電力技術(shù)，可以使照明系統(tǒng)的控制變得更加精準(zhǔn)、可靠。例如，在會議室照明系統(tǒng)中利用紅外和智能控制方式，可以自動控制會議室的照明系統(tǒng)，落實隨手關(guān)燈這一綠色照明理念。通過自動控制，在會議室中沒有人時可以改變照明模式，實現(xiàn)更好的綠色節(jié)能效果。

1.2促進(jìn)環(huán)境保護(hù)在傳統(tǒng)燈具和照明系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，發(fā)光和發(fā)熱過程幾乎是同時進(jìn)行的，會產(chǎn)生大量的溫室氣體，影響照明空間的舒適度，同時也對周邊環(huán)境帶來過多壓力。利用電力電子技術(shù)，一方面可以提升光電轉(zhuǎn)換效率，用更低的電量發(fā)出更高的亮度；另一方面，可以降低燈具的溫度[2]。例如，可以使用LED燈具，其光電轉(zhuǎn)換效率更高，在單位用電量下能夠發(fā)揮更好的光照作用，同時也不會產(chǎn)生過高的溫度，幾乎不會對照明環(huán)境帶來過多影響。利用智能照明系統(tǒng)控制，LED燈具的亮度、色彩、照明時間等可以精確控制，在實現(xiàn)綠色照明的同時，可以進(jìn)一步促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。

1.3解決頻閃問題從白熾燈、熒光燈，到現(xiàn)在常見的LED燈具，電子電力技術(shù)的應(yīng)用可以提升燈具的照明質(zhì)量。例如，電源的穩(wěn)定性和燈具的光電轉(zhuǎn)換效率都是影響照明質(zhì)量的重要因素，傳統(tǒng)燈具主要使用50Hz交流電，燈具出現(xiàn)明顯的閃爍情況，照明的穩(wěn)定性和對眼睛的舒適度存在不足。LED燈具和節(jié)能燈的光電轉(zhuǎn)換效率較高，對其應(yīng)用電子電力技術(shù)，如使用電子鎮(zhèn)流器、變頻器等設(shè)備，可以解決燈具的閃爍問題，并可以進(jìn)一步調(diào)整燈具的功能，使其具備更好的照明效果。對于特殊的照明需求，如醫(yī)療、科研中大量使用的無影燈，使用電子電力技術(shù)也可以解決頻閃問題，提升照明設(shè)備的可靠性[3]。此外，可以利用電力電子技術(shù)對照明燈具進(jìn)行智能化控制，調(diào)整燈具的亮度、色彩等，從而使提升照明質(zhì)量。

2電力電子技術(shù)在綠色照明中的具體應(yīng)用

2.1光纖照明系統(tǒng)在綠色照明改造過程中，應(yīng)用太陽能等綠色清潔能源，可以在提升照明可靠性的同時，進(jìn)一步提升綠色照明的價值。應(yīng)用光纖照明系統(tǒng)，可以充分利用太陽光等自然光源，使自然光照能夠進(jìn)入地下室等很難自然采光的空間[4]。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)不同，光纖照明系統(tǒng)柔軟性良好，在構(gòu)建過程中有更好的可操作性。同時，不同光纖的規(guī)格有較大差別，能夠滿足不同空間的照明安裝需求。相較于傳統(tǒng)照明裝置，光纖的光源裝置耦合效率更高，能耗明顯降低，在取得高亮度可見光的同時，不會產(chǎn)生對人體、物體帶來傷害的紅外線和紫外線，在歷史遺跡、博物館等環(huán)境的照明系統(tǒng)建設(shè)中比較常用。光纖照明系統(tǒng)由發(fā)光器、發(fā)光導(dǎo)體、終端附件等部件組成。其中，發(fā)光器可以根據(jù)實際照明需求，選擇室內(nèi)型或室外型的照明器件，如金鹵燈、鹵鎢燈等，并利用塑料、玻璃纖維、塑料纖維等導(dǎo)光材料作為光照傳輸裝置。在光源通過反射器形成類似平行光的過程中，光束會被集中到光纖中傳輸，根據(jù)照明需求使用濾光器，可以產(chǎn)生不同色彩的光。需要注意的是，光線會在光纖中出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，需要控制光線的傳輸距離，并通過發(fā)光和不發(fā)光終端附件實現(xiàn)更加多元化的照明效果；要盡量控制發(fā)光點的大小，使其接近點光源，并通過非球面反光鏡集中光線并轉(zhuǎn)換為近似于平行光的光，使光線能夠沿著光纖管道傳播，以滿足不同環(huán)境的照明需求。

2.2電子鎮(zhèn)流器和電子變壓器電子鎮(zhèn)流器往往應(yīng)用在高頻變流電路中，其可以通過負(fù)載諧振電路在綠色照明中發(fā)揮啟動、限流、調(diào)頻、去諧振等作用。當(dāng)整流電路將工頻交流電轉(zhuǎn)化為脈動直流電時，高頻逆變電路可以將其轉(zhuǎn)換為更加穩(wěn)定的電源，從而為熒光燈、LED燈具提供更加可靠的電力。電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用可以對控制電路中的PMW進(jìn)行高頻逆變操作，并將50kHz的脈動直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲妷?，為燈具提供近似正弦波的高頻電壓，使燈具能夠啟動并提供更加穩(wěn)定的光照。應(yīng)用電子變壓器可以將220V的交流電進(jìn)行整流轉(zhuǎn)化，并使用無源濾波器對波形進(jìn)行處理，調(diào)整其功率因數(shù)，經(jīng)過處理后的電壓、頻率能夠滿足照明燈具的實際需求。例如，在霓虹燈的控制過程中，電子變壓器可以將普通的220V交流電轉(zhuǎn)換為30kHz的高頻交流電壓，在啟動燈具的同時，電子變壓器中的保護(hù)電路會在燈具回路發(fā)生異常的情況下，及時中斷電路的運(yùn)行，從而確保綠色照明的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3節(jié)能燈具

2.3.1LED燈具隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)光二極管成為最常用的照明光源。發(fā)光二極管即LED，在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，可以進(jìn)一步提升LED燈具的光電轉(zhuǎn)換效率，并確保燈具的使用壽命。相對于傳統(tǒng)的照明燈具，LED燈具的溫升低、工作電壓要求低，并具有更好的顯色作用和節(jié)能效用，無論是在建筑照明、室內(nèi)照明，還是在交通廣告燈等特殊照明中，都能夠發(fā)揮無與倫比的作用，進(jìn)一步提升照明的綠色效應(yīng)。因此，LED燈具是當(dāng)前綠色照明中最常用的照明燈具[5]。

2.3.2鹵化物燈鹵化物燈的節(jié)能效應(yīng)好、光效高，啟動不需要較高的電流，同時具有更高的控制效率和良好的適用性，對工作環(huán)境的要求不高，因此在路燈、廠房照明中比較常見。鹵化物燈的使用壽命較長、制作成本較低，對于需要長期啟動提供照明的場所具有極高的應(yīng)用價值。特別是在智能路燈中，鹵化物燈的低啟動要求使其可以實現(xiàn)路燈的智能化控制，如可以根據(jù)車輛的有無、自然照明的亮度，對燈具的照明進(jìn)行智能化調(diào)整；利用鹵化物燈較高的光效，可以滿足道路照明對亮度、光照度等方面的多元需求，從而精準(zhǔn)提供照明光源，進(jìn)一步降低燈具的電源消耗量，實現(xiàn)綠色照明目的。

2.3.3緊湊型熒光燈熒光燈通常被認(rèn)為是白熾燈的替代產(chǎn)品，其具有良好的節(jié)能效應(yīng)和光效，使其在各種環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。熒光燈分為H型、U型、D型和環(huán)形，具有更高的實用性，節(jié)能效果也遠(yuǎn)超傳統(tǒng)白熾燈。例如，使用熒光燈替代白熾燈，可以減少65%～70%的照明電能消耗，同時得到3～4倍的光通量，燈具的使用壽命也延長至原來的10倍以上。熒光燈的顯色指數(shù)豐富，能夠用于多種照明場景。

2.4光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)一直是綠色照明改造中的熱點。應(yīng)用電力電子技術(shù)中的光伏技術(shù)，可以進(jìn)一步提升太陽能儲存系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用效率。例如，在太陽能電池的改造過程中，可以通過串聯(lián)、并聯(lián)等方式擴(kuò)充太陽能電池的容量和存定量，并根據(jù)實際需求，提供1～100W的電源。利用電力電子技術(shù)對太陽能電池進(jìn)行改造，可以進(jìn)一步降低光能轉(zhuǎn)化過程中的能源消耗，提升光電轉(zhuǎn)化效率，從而提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。從光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色照明中的應(yīng)用情況來看，在陽光較充足的區(qū)域，光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)能在一定程度上滿足建筑的照明需求，利用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⒂嘣ｋ娏坑玫狡渌秒姯h(huán)境，從而使清潔能源得到充分利用，達(dá)到綠色照明的目的。

2.5無電光導(dǎo)照明系統(tǒng)無電光導(dǎo)照明系統(tǒng)是一種充分利用自然光的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用較大型的導(dǎo)光罩收集自然光，并使用導(dǎo)光管、導(dǎo)光光纜進(jìn)一步拓展自然光的照明范圍。利用導(dǎo)光管的漫散射特點，無電光導(dǎo)照明系統(tǒng)可以在光照條件較差的陰雨天，通過采集自然光來滿足建筑內(nèi)部的光照需求[6]；在夜晚自然光照較差的情況下，無電光導(dǎo)照明系統(tǒng)也可以為建筑空間提供一定的照明服務(wù)。這種不使用電能的光導(dǎo)照明系統(tǒng)是現(xiàn)代綠色照明無污染、清潔照明特點的重要體現(xiàn)，既是光照系統(tǒng)應(yīng)用的熱門，也是現(xiàn)代建筑綠色照明設(shè)計的重點發(fā)展方向。

2.6高頻軟開關(guān)在燈具、電源等部件構(gòu)成的照明系統(tǒng)中，在開關(guān)過程中會產(chǎn)生一定的開關(guān)損耗，開關(guān)期間產(chǎn)生的瞬時過電壓會縮短燈具使用壽命，并帶來電能浪費(fèi)。使用鎮(zhèn)流器等設(shè)備，將電容、電感等元件接入照明系統(tǒng)，可以構(gòu)成諧振網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)零電流開關(guān)，顯著減少開關(guān)損耗，避免電磁干擾，延長燈具壽命。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)元件的體積、重量得到有效控制，可以進(jìn)一步實現(xiàn)降噪、減損的目標(biāo)。

3電力電子技術(shù)在綠色照明中的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代社會的發(fā)展使整個社會的照明需求變得更加豐富多樣，產(chǎn)生了家居照明、辦公照明、景觀照明等多樣的照明需求，綠色照明在滿足用戶需求的同時，必須考慮如何改善當(dāng)前的照明系統(tǒng)。一方面，照明系統(tǒng)正從單一滿足基本照明需求，朝著更加多元、舒適、高品質(zhì)的方向發(fā)展。在設(shè)計建筑整體綠色照明的過程中，各種傳感技術(shù)、光伏電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)都為綠色照明質(zhì)量的改善提供了可靠支持，在未來的發(fā)展過程中，也將持續(xù)保持這一發(fā)展趨勢。例如，可以針對生活、工作、生產(chǎn)等環(huán)境設(shè)計智能照明系統(tǒng)，在全方面滿足照明需求的同時，采用更加節(jié)能、高效的方式，提升照明服務(wù)的可靠性與舒適性，從而保障現(xiàn)代人的生活、生產(chǎn)秩序。另一方面，自動化、智能技術(shù)的快速發(fā)展，使綠色照明的控制模式變得更加多元，使其功能能夠滿足不同的照明需求，從而在精準(zhǔn)提供照明服務(wù)的同時，確保綠色照明理念的有效落實。例如，在辦公大樓照明系統(tǒng)的智能化過程中，可以根據(jù)辦公大樓的實際使用情況進(jìn)行自動化調(diào)整，并結(jié)合建筑的空調(diào)系統(tǒng)、清潔系統(tǒng)，在提供高品質(zhì)照明的同時，進(jìn)一步減少無意義的電能浪費(fèi)，為綠色環(huán)保目標(biāo)的實現(xiàn)提供保障。

4結(jié)束語

綜上所述，電力電子技術(shù)是提升綠色照明水平的重要基礎(chǔ)，無論是在照明設(shè)備和燈具的改良中，還是在智能化照明控制的發(fā)展中，綠色照明與電子電力技術(shù)的共同發(fā)展，都為提升照明質(zhì)量、降低照明能耗提供了重要保障。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉晨暉.青海某超低能耗公共建筑節(jié)能及經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化研究[D].北京:北方工業(yè)大學(xué),2022.

[3]侯力媛.電力電子技術(shù)在綠色照明中的應(yīng)用[J].光源與照明,2021(8):22-24.

[4]米士剛.綠色光導(dǎo)照明技術(shù)在檔案館的應(yīng)用[J].中國檔案,2022(5):29-31.

[5]任曦雯.商住建筑能耗預(yù)測模型及節(jié)能管理提升研究[D].綿陽:西南科技大學(xué),2022.[6]婁艷華.節(jié)能改造技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑,2022,52(4):234.

作者:吳泰行 單位:武昌首義學(xué)院