电力电子关键技术节能

。电子信息产业推

出新技术和新产品，比如电源管理芯片、新型半导体照明技术等有利于节能，应该大力推广这些产品和技术实现节能。电子信息产业节能不光是为了降低成本和少用能源，更关键是为了以此来促进提升设备利用效率，提升产品成品率。用更少投入取得一样甚至更多效益就要求电子信息产业提升效率，促进工艺和技术升级，加紧整个产业技术进步。现在中国能源利用率和发达国家和地域相比差距很多，单位产出下中国消耗能源是美国

2 . 5 倍、欧盟4 . 9 倍、日本8 倍以上。能耗高肯定带来高污染，经验表明，污染降低70% 是靠降低能耗实现，也就是说少用少排放。所以，节能对于降低污染意义重大。现在，国际上贸易壁垒林立，电子信息产业节能则有利于打破贸易壁垒。比如，电视机出口欧美时有待机功耗限制，要求待机功耗低于1W ，现在很多中国电视机待机功耗高达15W ，平均为8W ，出口到国

际市场时面临着巨大贸易技术壁垒。为了打破壁垒，重视节能，进行技术升级就成为肯定选择。让厂家实施节能方法，很现实问题就是厂家成本要增加，综合竞争力要降低。这就需要一个切入点，既要照料到厂家成本优势，又必需兼顾国家节能及欧盟和美国等地环境保护节能要求。在推进节能工作方面，国家应起到绝正确主导作用。全国人大代表、皇明太阳能集团董事长黄鸣提议国家应该出台强制方法确保国家节能降耗目标实现。她认为应该从五个方面着手加强节能工作：深入健全相关法规和标准体系，加强执法监督；完善相关政策，包含价格政策、税收政策、投融资机制和引入市场机制大力发展节能产业；

健全社会监督机制；合适调整能源资源价格；深入开展节能降耗宣传教育。国外半导体巨头对于中国怎样愈加好地开展节能工作给出了提议。飞兆半导体企业亚

太区总裁兼董事总经理郭裕亮提议中国能够设置一系列激励政策来激励消费者和制造商，让她们能够愈加好地利用能源，提升能源利用效率，她认为政府对节能工作指导很关键。英飞凌科技(中国)汽车、工业及多元市场高级技术总监Loe Lorenz 认为中国政府最好出台部分政策，激励企业实施节能方案，也就是说给企业部分节能补助。在这方面，国外经验值得借鉴。比如，美国环境保护署从1991 年开始实施绿色照明计划，每十二个月投资10 亿多美元用于推广高效照明产品；美国《能源政策法》要求， 年起国家每十二个月拨款3. 4 亿美元给州政

府，用于激励购置节能新产品；从 年起，德国实施“税收返还” 政策，给太阳能产品提供商每千瓦时电力输出50 欧元补助，以此降低销售价格帮助产品普及。可喜是，信息产业“十一五” 计划明确表示将激励新型元器件和半导体照明产品等节能产品发展，伴随全行业节能意识提升和节能技术水平提升，电子信息产业将为建设节省型社会做出更大贡献。，提升能源效率还是降低二氧化碳排放量、减缓全球变暖速度关键路径。在最为行业关注效益问题方面，依据国际能源机构减排战略，在提升能源效率方面每投入1 美元就能省下超出4 美元，而且回报期通常不超出4 年。

能源问题和资源问题,环境问题,人口问题,粮食问题并称当今世界共同关注五大问题。所以节省能源，实现经济可连续发展，对于一个国家来说尤为关键。

本文从能源有效利用角度出发，叙述电力电子技术在提升能源利用率方面所起关键作用，关键介绍了使用电力电子技术进行节能部分相关关键技术，并分析了现在所成形节能产品。同时，文章最终也对现阶段电力电子技术在能源方面应用情况做了介绍，并作出合理展望。

关键词：电力电子，节能，变频

第一章 引言

1．1电力电子技术

电力电子技术是一项综合了控制、电力、电子等技术于一体技术，它利用大功率电子器件对能量进行高效变换，控制其输出，从而为多种用电设备提供所需要电。它关键是电能形式转换，它关键特征是控制和变换高效率。

　[1]源

1．2 能源和节能

能源和水、土地一样全部是人类赖于生存和发展基础，它关系到经济社会可连续发展。现在，能源危机已经成为未来全球发展一个必需面对和必需处理大问题。在中国，人均占有能源远远低于世界平均水平，在未来，中国经济快速增加对能源需求将有越来越高要求，在能源相对紧缺情况下，节能和开发利用可再生能源是保障经济发展必由之路。

1．3 电力电子和能源

现在在全部能源中电力方面能源约占40 ，所以，降低电能消耗对于处理能源问题含有相当关键意义，而提升电源效率是降低电源消耗根本路径。而怎样提升电源效率？这就要利用电力电子技术。电能经过电力电子技术处理以后，不仅能够提升效率，优化性能，还节省原材料，所以在节省能源方面，电力电子技术有很大发挥余地。

　[2]%

第二章 电力电子节能关键技术

2．1开关变频技术

开关变频技术是针对固定工频而采取高效节能方法。工频可谓发电最好频率，但它并不是全部用电设备最好频率，所以造成很多设备长久处于低效率、低功率因数运行现实状况。据统计，占全国总耗电量近2/3交流电动机现在大多数处于全压、额频、恒速下运行，运行效率只有60%左右，功率因数仅为0.7左。

　[3]右

电力行业中变频技术改造，可在很大程度上提升用电效率，降低用电率，，降低线损，降低污染物排放量，提供连续、可靠、优质电能。

有研究表明，三台300kW水泵用1台400kVA变压、变频装置进行变频调速，调整流量大小，十二个月运行8000h，可节省电600kW。这个数字足以说明变频技术在提升能源利用率方面有很显著效果,同时这个技术也在不段发展,未来开关变频技术对于电能利用将越来越有良好效果.据统计,早期开关电源刚设计出时候其效率有65－70％，而现在其效率能够达成更高，小功率开关电源效率可达成80－85％，在通信电源中甚至可达成93％，而在开关电源之前线性电源工作效率只有30－40 。开关技术使电源效率翻了两番. [4]h[5]%

开关电源因为效率高、性能好、体积小等优点，已成为电力电子装置一个典范，应用十分广泛，发展相当快。同时，开关变频技术也被业界称为“节能之冠”。

2．2软开关技 [6]术

前面我们提到了经过开关电源来节省电能，不过开关在开通到关断和从关断到开通过程中引发开关损耗随带也引发了能耗，怎样再把这些能耗降低，那就要采取软开关技术。

软开关技术能够降低开关损耗和开关噪声，深入提升开关频率。软开关技术是相对于硬开关技这种方法造成电压、电流改变很快，波形出现显著过冲，造成了开关噪声。

而软开关技术是在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流重合。以下图：

这么做使得器件在零电压或零电流条件下进行状态转换，从而把器件开关损耗降到最低，即能够降低开关损耗和开关噪声。经过降低开关损耗,能够更有效经过开关技术提升电源利用效率,从而达成节能目标.

2．3高频技术

之前我们说过，变频能够提升电源利用率，基于变频，假如把频率再提升，那么对于能源和材料利用将愈加充足。

理论分析和实践经验表明，电气产品变压器、电感和电容体积重量和供电频率平方根成反比，所以当我们把频率从工频50Hz提升到20kHz，提升400倍话，用电设备体积重量大致下降至工频设计5％-10%。依据这一原理，对传统行业电镀、电解、电加工、充电等多种电源进行改造，不仅其关键材料能够节省90％或更高，还可节电30％或更。所以采取高频技术，还可更深入提升电能利用率,而相对于变频之前,其效果将更为显著。

　[7]多

2．4 有源功率因数校正技术

功率因数，是指任意二端网络两端电压U和其中电流I之间位相差余弦，功率因数高低，对于电气设备利用率和分析、研究电能消耗等问题全部有十分关键意义。我们知道有功功率计算公式为：

P=U I cosφ

可见，电路中消耗功率P，不仅取决于电压U和电流I大小，还和功率因数相关。

我们知道，任何用电设备全部是工作在一定额定电压和额定电流下，超出了额定值，其工作状态是不安全。所以假如提升了功率因数，那么输出有功功率就越大，同时无功功率

将越小,说明电能被充足利用了。

使用电力电子技术提升功率因数，将有效提升电能利用率。

2．5 其它提升能源利用率技术

使用电力电子实现节能手段有很多个，除了以上这些外，还能够开发新型磁性元件，开发新型变压器，开发智能电源（比如能够使设备进行自动待机省电电源）等等，这些方法全部能够有效实现能源高校利用，达成节能目标。

第三章 电力电子技术在节能方面经典应用

4．1变频器

全世界用电量中有60％ 左右是经过电动机来消耗。所以变频器在提升电动机电能利用率上有很大作用。它关键用于交流电动机变频调速，它电源主电路采取AC-DC-AC方案，它利用电力电子技术,经过改变频率,提升能源利用效率, 消除有害高次谐波和电压波动,达成节能目标,输出高质量电能,其在电气传动系统中占据地位很关键， 同时它所带来节能效果也是很显著。

　[7]

4．2高频逆变焊 [7]机

高频逆变式整流焊机电源是一个新型焊机电源，它相比于原来焊机电源来说，性能优良，高效。逆变焊机电源大全部采取AC一DC一AC一DC变换方法。因为焊机常常在野外工作，条件恶劣，能源贮备有限，怎样节省能源是它必需考虑问题.采取高频变换焊机电源不仅节省材料，而且能够有效改善焊接耗电量大弱点，提升能源利用率，是当今焊机电源发展方向，有着宽广应用前景。

4.3计算机绿色电源 我们知道，现在计算机全部是采取开关电源，计算机相对于其它用电设备来说，率先完成节能电源换代。在本文第二章我们提到了智能电源开发，现在智能电源已经有部分用在了计算机上，使电脑成为“绿色产品”（依据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划要求,桌上型个人电脑或相关外围设备,在睡眠状态下耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑要求）。在电脑这么使用很广泛产品上上采取智能型电脑，对于能源节省来说是相当有好处。

4.4 其它产品

其它采取电力电子节能产品现在已经开发出还有很多，不过现在很多现实生活种使用家电、洗衣机、电动机等，其电源设计全部没有考虑到怎样有效节能，所以电力电子要开发产品还有很多。

第四章 现阶段利用电力电子节能情况

现在全部能源中电力方面能源约占40 ，而电力能源中有40 是经过电力电子设备转换才得到，其中55 以上是用在马达和马达控制方面，20 是用在照明方面 。

现在能源情 [2]况

假如用很好电力电子技术去转换，人类最少可节省约l／3能源，1/3能源到底有多少呢?现在统计数字表明，1／3能源相当于840个发电厂发出电。由此能够看出电力电子对节能所起到巨大作用。

　[2]能

电力电子技术诞生和发展，改变了人类利用电能传统观念，增强了大家对于抵御能源危机信心。在世界范围内，用电总量中经过电力电子装置变换和调整百分比已经成为衡量用电水平关键指标。现在，全球范围内该指标平均数为40％ ， 而到将达成

80。这对电力电子技术来说，既是一个很好机遇，又是一个严峻考验。

　[8]%

第五章前景

经过以上分析我们能够知道，电力电子技术能够达成高效节能目标，含有很高实用性，应用范围很广，每个用电产品几乎全部能够牵涉到电力电子技术。现在用电设备供电很多全部没有考虑到节能，关键是成本和大家观念原因，假如这些用电设备全部使用电力电子技术来实现高效节能目标，那么可想而知，电力电子发展空间有多大！所以在一个相当长时期内，中国国民经济发展和巨大用户市场对电力电子和电力传动应用技术含有巨大、持久需求，这就意味着中国电力电子产业面临着良好发展机遇和前景。

同时，因为电力电子理论不停更新完善，新型电力半导体器件不停发觉，和更含有高效节能性质电路拓扑不停出现，电力电子技术未来还有很大发展空间，这个行业也必将深入得到发展，必将节省更多能源，为国民经济服务，成为国民经济中一个关键产业.

第六章本文经过资料查阅，了解了电力电子技术在提升能源利用率方面技术和应用，介绍了相关技术，并经过应用和前景分析，指出了电力电子技术在这方面巨大应用舞台，并提出经过电力电子技术来改善电力方面能源危机。

本文不足之处于于作者对部分技术没有作深入研究，只是较表面介绍了这些技术和它们对节能所做贡献。

参考文件

[1]应建平，林渭勋，黄敏超。《电力电子技术基础》。机械工业出版社，2月。

[2]李泽元。《二十一世纪电力电子技术》。《电信技术》，1999年第11期：第一页。

[3]动力和机械学院论文。《变频技术》。《云南电业》，第10期。

[4]耿文学。《电力电子发展方向》。《电气时代》，第一期：第二页。

[5]辛连学。《浅谈中国中小功率电力电子开关技术发展》。科苑论坛：第一页。

[6]邱涛，陈林康，李长兵。《DC／DC功率变换器软开关技术及Pspice仿真》。电源技术：第一页。

[7]王学礼。《现代电力电子技术应用和展望》。《电气时代》，第八期：第二页

[8] 王兆安，杨旭，王晓宝。《电力电子集成技术现实状况及研究进展》。《电力电子》，第一卷第六期：第一页。