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第一篇：工科電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革實(shí)踐
摘要：
在總結(jié)多年從事本科電力電子技術(shù)課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，深入分析了該課程在教學(xué)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，如課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力不強(qiáng)，理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)等。同時(shí)，深入地論述了該課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何進(jìn)行改革探索，以更好地啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合以及應(yīng)用的能力。
關(guān)鍵詞：
電力電子；探索；實(shí)踐能力
電力電子技術(shù)是對(duì)電能進(jìn)行控制和變換的技術(shù)，雖起步較晚，但發(fā)展十分迅速，目前已在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中得到了廣泛應(yīng)用[1]。電力電子技術(shù)涉及電力工程、電子信息、計(jì)算機(jī)等多領(lǐng)域的新興技術(shù)，是電氣相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課程。該課程的特點(diǎn)是教學(xué)難度大，而目前的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法凸顯出很多的弊端，已不能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，因此，我們對(duì)電力電子技術(shù)課程的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了大膽改革和嘗試，并收到了較好的效果[2]。
1電力電子技術(shù)課程的教學(xué)與實(shí)踐的現(xiàn)狀
電力電子技術(shù)課程涉及電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理等前期課程，對(duì)這些相關(guān)課程的掌握程度都將直接影響到電力電子技術(shù)這門(mén)課的學(xué)習(xí)效果，因此教學(xué)難度較大[3]。同時(shí)，該領(lǐng)域還在不斷地出現(xiàn)更多的新器件、新方法，因此，如何使學(xué)生既能全面掌握電力電子技術(shù)的基本內(nèi)容，又能兼顧其發(fā)展前沿，成為授課教師普遍面對(duì)的問(wèn)題。目前，各工科院校在電力電子技術(shù)課程的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中普遍存在以下不足。
1.1教材老化、內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)
目前，電力電子技術(shù)課程的教材內(nèi)容包括電力電子器件、變流技術(shù)、PWM技術(shù)，教材以晶閘管為主，其內(nèi)容占全書(shū)篇幅的1/3[4]。由于晶閘管屬于半控型，以該器件為核心構(gòu)成的電力電子裝置具有功率因數(shù)低、諧波成分大的缺點(diǎn)，其應(yīng)用呈下降的趨勢(shì)，正在被IGBT和MOSFET全控型功率器件所取代。因此，在20世紀(jì)90年代之前，晶閘管的應(yīng)用還比較廣泛，但在20世紀(jì)90年代以后，出現(xiàn)了以IGBT和MOSFET等為代表全控器件，由于其具有開(kāi)關(guān)頻率高、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前正成為電力電子器件的主流[5]。然而，在電力電子技術(shù)課程教材中全控型器件的核心內(nèi)容，如變頻技術(shù)、開(kāi)關(guān)電源技術(shù)介紹很少，且沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；此外，目前具有廣闊應(yīng)用前景的可再生能源，如風(fēng)能、光伏等并沒(méi)有相關(guān)章節(jié)進(jìn)行介紹。由此可見(jiàn)，電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容與該學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀、實(shí)際應(yīng)用存在脫節(jié)，教學(xué)內(nèi)容已跟不上時(shí)代的發(fā)展，不利于學(xué)生掌握該學(xué)科最新的知識(shí)和科研成果。
1.2傳統(tǒng)教學(xué)方法呆板、效果差
電力電子器件在開(kāi)關(guān)及放大狀態(tài)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電路模型也相應(yīng)變化，由此涉及大量的功率拓?fù)?、大量的公式推?dǎo)以及復(fù)雜的波形分析，由此造成了教師的教學(xué)難度大、學(xué)生學(xué)習(xí)效果差的狀況，因此必須對(duì)授課方法加以改進(jìn)。
1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容少、對(duì)象單一
電力電子技術(shù)課程是對(duì)實(shí)踐性要求很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是不可缺少的一部分，也是對(duì)課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生可以有效地增強(qiáng)實(shí)踐能力，同時(shí)可以更好地鞏固和理解理論知識(shí)。目前，多數(shù)工科院校電氣學(xué)科的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)通常只能進(jìn)行晶閘管觸發(fā)、調(diào)壓等少數(shù)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，且多為驗(yàn)證性試驗(yàn)，而在實(shí)際使用較多的PWM整流、升降壓斬波、功率器件串并聯(lián)、開(kāi)關(guān)電源等內(nèi)容并無(wú)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能被動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)習(xí)興趣不高。
1.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)創(chuàng)新不足、開(kāi)放性差
目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)多采用模擬電路構(gòu)成的電力電子裝置，不僅系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積龐大、抗干擾性差、參數(shù)整定煩瑣，而且控制性能也不好。而現(xiàn)階段的電力電子裝置主要采用模數(shù)混合或純數(shù)字控制系統(tǒng)，數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，與模擬系統(tǒng)相比具有更大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，學(xué)生只能機(jī)械地按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的規(guī)定進(jìn)行連線，卻不知系統(tǒng)各單元如何實(shí)現(xiàn)，更不會(huì)理解實(shí)驗(yàn)和所學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系，不僅沒(méi)達(dá)到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目的，而且大大挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1.5一線年輕教師的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足
目前，電力電子技術(shù)課程的授課教師多為剛參加工作的年輕教師，理論性強(qiáng)而實(shí)踐環(huán)節(jié)弱是他們的共性，難免在課堂教學(xué)中存在“理論”脫離“實(shí)際”的問(wèn)題，從而導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味，這樣既影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，反過(guò)來(lái)又會(huì)影響到教師的教學(xué)心態(tài)，形成惡性循環(huán)。目前的課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著諸多問(wèn)題，如授課方法機(jī)械單一，過(guò)分強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，嚴(yán)重忽視實(shí)踐環(huán)節(jié)，不利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題能力培養(yǎng)。改進(jìn)電力電子技術(shù)課程過(guò)時(shí)、單一的教學(xué)方法，適應(yīng)時(shí)代和技術(shù)的發(fā)展要求，已迫在眉睫。
2電力電子技術(shù)教學(xué)新方法研究
電力電子技術(shù)課程涵蓋的知識(shí)內(nèi)容多、難度大、實(shí)用性強(qiáng)，隨著新器件、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，課程內(nèi)容、教學(xué)方法也必須做出相應(yīng)調(diào)整。筆者在該課程的教學(xué)中從以下三方面進(jìn)行改進(jìn)，以改善教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
2.1課程教學(xué)內(nèi)容的改革
2.1.1教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)
近年來(lái)，由于全控型器件正成為電力電子器件的核心，因此筆者在教學(xué)中適當(dāng)?shù)販p少了晶閘管的教學(xué)內(nèi)容和授課時(shí)間，適當(dāng)?shù)卦黾恿巳匦推骷蘒GBT，MOSFET內(nèi)容的講解，重點(diǎn)講述PWM逆變、變頻等內(nèi)容。
2.1.2緊跟學(xué)科前沿發(fā)展動(dòng)向
當(dāng)前，全世界能源供需狀況日趨緊張，我國(guó)的能源形勢(shì)尤其緊迫，因此節(jié)能減排成為時(shí)代的主題。由于電力電子技術(shù)，如高效PWM變流技術(shù)、高效功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在節(jié)能領(lǐng)域的作用越來(lái)越明顯，因此在電力電子技術(shù)課程中應(yīng)包含這部分知識(shí)。在講解這部分內(nèi)容時(shí)，適時(shí)地將高效PWM整流技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等內(nèi)容引入到課堂教學(xué)中，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
2.2課堂教學(xué)手段的改革
教學(xué)過(guò)程是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的過(guò)程，學(xué)生是內(nèi)因、主體，因此教師在授課時(shí)要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生積極主動(dòng)，這樣才會(huì)收到事半功倍的效果。當(dāng)前，高等院校多采用“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的授課模式，難以形成師生間的互動(dòng)，教學(xué)效果不理想。針對(duì)以上教學(xué)現(xiàn)狀，提出如下的改進(jìn)措施。
2.2.1“預(yù)習(xí)+討論”引入課堂教學(xué)
在保證每堂課教學(xué)內(nèi)容完整性的基礎(chǔ)上，為了克服學(xué)生依賴(lài)性，培養(yǎng)其自學(xué)能力，將“預(yù)習(xí)+討論”的教學(xué)方法作為輔助手段引入到課程教學(xué)中，由教師在每堂課中精選出一部分內(nèi)容留給學(xué)生事先去思考，然后在課堂上進(jìn)行討論。如在講授PWM的工作原理時(shí)，將其中重要概念——沖量等效原理留給學(xué)生思考，然后在課堂教學(xué)中進(jìn)行討論。實(shí)踐證明，“預(yù)習(xí)+討論”的教學(xué)方法，通過(guò)師生之間、同學(xué)之間互動(dòng)，大大提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)，互動(dòng)教學(xué)使師生之間、同學(xué)之間關(guān)系更為和諧、融洽；也促進(jìn)了課程學(xué)習(xí)。
2.2.2采用多種教學(xué)方式進(jìn)行課堂教學(xué)
考慮到本課程中電路圖、波形圖較多的部分，采用掛圖方式，這樣既保證了授課時(shí)間，又可使學(xué)生在課堂上獲得更大的信息量。此外，學(xué)生還可利用電力電子技術(shù)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，隨時(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)；同時(shí)，教師可以隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。
2.3實(shí)踐教學(xué)的改革
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以鞏固、檢驗(yàn)課堂上所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐技能，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，是課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充。
2.3.1精心安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
該課程實(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立完成，在課程總學(xué)時(shí)有限的情況下，精選出以下實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(1)晶閘管半波整流電路，結(jié)合實(shí)驗(yàn)掌握單結(jié)晶體管移相觸發(fā)電路的工作原理。(2)單相變壓變頻調(diào)速電路，結(jié)合實(shí)驗(yàn)掌握雙極性、VVVF變頻、MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)、自舉驅(qū)動(dòng)等知識(shí)。(3)軟開(kāi)關(guān)電路，結(jié)合實(shí)驗(yàn)掌握移相PWM技術(shù)、零電壓、零電流等知識(shí)。
2.3.2開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)
Matlab、PSPICE等為常用電力電子仿真軟件，具有精度高、重復(fù)性好、簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)容易等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)仿真，可加深對(duì)課本知識(shí)的理解；同時(shí)，又為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試奠定基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)完相關(guān)內(nèi)容后，可根據(jù)教師布置的習(xí)題，自行進(jìn)行系統(tǒng)仿真，以此加深對(duì)理論知識(shí)的理解。
2.3.3開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)
除了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課后的仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)外，還可充分利用本人研發(fā)的電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，包括PWM變流，BOOST，BUCK，功率開(kāi)關(guān)管MOSFET串并聯(lián)裝置、反激式開(kāi)關(guān)電源等實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。(1)PWM變流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)實(shí)踐，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)到PWM整流、逆變、三相橋式功率拓?fù)涞墓ぷ髟?，并加深?duì)單極性、雙極性等概念的理解；通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可對(duì)理論知識(shí)加以驗(yàn)證和強(qiáng)化。(2)BOOST和BUCK實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)實(shí)踐，可以使學(xué)生掌握電感儲(chǔ)能、釋能、續(xù)流以及多級(jí)升壓、降壓DC-DC變換等。(3)MOSFET串并聯(lián)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)實(shí)踐，可以使學(xué)生掌握MOSFET串并聯(lián)的工作原理以及“自舉”驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。(4)反激式開(kāi)關(guān)電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)實(shí)踐，可以使學(xué)生掌握反激式的工作原理和高頻變壓器設(shè)計(jì)方法；同時(shí)，可對(duì)反激式電源的理論知識(shí)加以驗(yàn)證和強(qiáng)化。
3課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革效果
通過(guò)對(duì)電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革，取得如下成效：學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大大增加，教改前后學(xué)生考試的平均成績(jī)從69.6分提高到80.2分；同時(shí)，同學(xué)的實(shí)踐能力大為提高，參與教師科研項(xiàng)目的學(xué)生增多，幾乎全班學(xué)生都參加過(guò)各類(lèi)電子科技競(jìng)賽，其中，在近幾年的挑戰(zhàn)杯比賽中20多人次獲省一、二等獎(jiǎng)，在“三菱電機(jī)杯”全國(guó)大學(xué)生競(jìng)賽中3人次獲二等獎(jiǎng)，并申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利6項(xiàng)。
4結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐表明，筆者的課程改革和探索大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂氣氛十分活躍，學(xué)生積極主動(dòng)地進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，在課堂上能認(rèn)真、主動(dòng)，師生間形成了良好互動(dòng)。在實(shí)踐教學(xué)中，能積極、主動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)搭建、調(diào)試。同時(shí)，課程改革和探索拓寬了學(xué)生的思維，提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)，大大增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，受到了學(xué)生的好評(píng)。
作者：高晗瓔 李文娟 劉端增 周美蘭 周永勤 金寧治 單位：哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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第二篇：智能電網(wǎng)電力電子技術(shù)應(yīng)用
【摘要】
電力系統(tǒng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著電子技術(shù)、通信及控制技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了智能電網(wǎng)廣泛應(yīng)用。電力電子設(shè)備是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化的重要技術(shù)。因此，加大電力電子技術(shù)自主創(chuàng)新，從提升智能電網(wǎng)輸配電能力、改善電能質(zhì)量、降低能耗和縮短故障恢復(fù)時(shí)間等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】
智能電網(wǎng);電力電子技術(shù);應(yīng)用分析
智能電網(wǎng)是提升電力輸配管理水平的重要技術(shù)支撐，特別是在滿足多元化用電需求，適應(yīng)不同電網(wǎng)環(huán)境，提升電網(wǎng)通信及控制能力上承擔(dān)著重要戰(zhàn)略任務(wù)。我國(guó)電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)起步較晚，在構(gòu)建電網(wǎng)輸配智能化實(shí)踐中，還有較大的提升空間，特別是在交直流互聯(lián)環(huán)境下，加強(qiáng)電網(wǎng)安全控制，迫切需要從電網(wǎng)信息化建設(shè)中增強(qiáng)電網(wǎng)輸配的智能化水平。電力電子裝置作為重要的電網(wǎng)調(diào)控手段，為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。
1電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的作用
現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展離不開(kāi)電力電子技術(shù)的支撐，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電力需求也越來(lái)越大，我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)因各地氣候、地形、用電需求的差異性，面臨更多的復(fù)雜環(huán)境。因此，電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，迫切需要從輸配電智能化管理上，解決各類(lèi)安全運(yùn)行問(wèn)題，提升電子裝置的穩(wěn)定性、減少和防范電網(wǎng)故障的擴(kuò)散。同時(shí)，電能需求的增加，對(duì)電能質(zhì)量也提出更高要求，電力電子設(shè)備因自身的穩(wěn)定性，如電子裝置的電網(wǎng)適應(yīng)性問(wèn)題，在交直流轉(zhuǎn)換中的能耗與過(guò)熱保護(hù)問(wèn)題、電網(wǎng)系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定問(wèn)題，都對(duì)電力電子裝置可靠性帶來(lái)沖擊，也會(huì)給輸電效率帶來(lái)影響。另外，我國(guó)在區(qū)域能源總儲(chǔ)量及資源分布上存在不均衡問(wèn)題，能源開(kāi)發(fā)難度越來(lái)越大，能源消耗帶來(lái)的生態(tài)平衡問(wèn)題更為突出，對(duì)清潔無(wú)污染能源、可循環(huán)再生能源開(kāi)發(fā)需求更為迫切。因此，從保障電力能源穩(wěn)定性、安全性上，積極改善和提升電網(wǎng)電能質(zhì)量，破解各類(lèi)潛在威脅，從提升電網(wǎng)智能化管理水平上實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置，促進(jìn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。
2電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
2．1在電力能源基地電力傳輸中的應(yīng)用
由于我國(guó)能源分布不均衡，對(duì)于大型能源基地，往往是電力建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域，負(fù)責(zé)對(duì)電力的遠(yuǎn)距離、高容量傳輸任務(wù)。智能電網(wǎng)建設(shè)是利用電力電子元件，如常規(guī)電子器件中的晶閘管，具有提升電能流通的能力;無(wú)功率經(jīng)典變壓器SVC，在調(diào)整電力系統(tǒng)電壓開(kāi)展，增強(qiáng)電能輸送能力，提升電網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性等方面具有積極作用;可控制分流電阻CSR能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，減少無(wú)功電流和輸送線路的能耗。再如靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償控制器SSSC，智能潮流控制器GPFC，以及轉(zhuǎn)流量控制器IPFC等新型電子器件，主要通過(guò)對(duì)元件運(yùn)行狀態(tài)的控制，與傳統(tǒng)電力電子器件相比具有更高的功效，并廣泛應(yīng)用到智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)中，為智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供可靠保障。
2．2在電能轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)上的應(yīng)用
隨著我國(guó)智能電網(wǎng)規(guī)劃的全面展開(kāi)，光電能、水能、風(fēng)能等智能化電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)電能的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)化提出更高要求。如風(fēng)能在存儲(chǔ)中極不穩(wěn)定，需求從電力負(fù)載及電力生產(chǎn)上進(jìn)行高效協(xié)同;太陽(yáng)能等可再生能源在進(jìn)行大功率變換器轉(zhuǎn)換中，由于無(wú)功功率的影響需要在能量轉(zhuǎn)化中進(jìn)行解耦控制，確保能源轉(zhuǎn)化連接的穩(wěn)定性。在這些轉(zhuǎn)換裝置中，對(duì)電子器件的應(yīng)用較多，來(lái)控制電力波動(dòng)、保障電網(wǎng)穩(wěn)定性。另外，在對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，由于峰值功率的減少，對(duì)谷值功率需要補(bǔ)償，以增強(qiáng)風(fēng)能、光電能的利用效率，而建立大容量的電能存儲(chǔ)設(shè)備，不僅要保障電能的存儲(chǔ)，更要保持電力穩(wěn)定。
2．3在交直流電網(wǎng)協(xié)同中的應(yīng)用
智能電網(wǎng)已經(jīng)突破了區(qū)域性電網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)連接，而對(duì)于互聯(lián)互通中各類(lèi)控制技術(shù)的運(yùn)用，更多的需要從電力電子技術(shù)設(shè)備運(yùn)用中來(lái)實(shí)現(xiàn)。如電流控制、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、電網(wǎng)重構(gòu)，交直流電網(wǎng)自適應(yīng)管理等等。如以可關(guān)斷絕緣柵雙極晶體管為核心的直流輸電技術(shù)，具有降低配電網(wǎng)絡(luò)短路電流、改善可再生能源電網(wǎng)并網(wǎng)難題，以及在特殊地區(qū)滿足可靠供電需求。FACTS裝置的成功應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)超高壓、特高壓等輸電線路的有效控制，如750kV/1000kV可控串補(bǔ)技術(shù)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)、廣域測(cè)量系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的突破及應(yīng)用，為智能電網(wǎng)的容錯(cuò)性和穩(wěn)健性提供了保障。
2．4在高壓變頻及智能開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用
構(gòu)建智能電網(wǎng)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電能資源的節(jié)約，特別是在用電量大的企業(yè)，通過(guò)電力電子技術(shù)來(lái)改善能耗，降低污染物排放量，提升電能使用效率，發(fā)揮了巨大經(jīng)濟(jì)效益。如高壓變頻技術(shù)采用功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，能夠在工業(yè)生產(chǎn)、智能電網(wǎng)中具有較高的節(jié)能效果;由于高壓變頻技術(shù)在工藝上發(fā)揮電子元件的高度集成，結(jié)構(gòu)更加緊湊，電網(wǎng)控制上更具靈活性。智能開(kāi)關(guān)是智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵部件，也是電力電子技術(shù)應(yīng)用較廣的領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)制定位置的電流、電壓進(jìn)行切斷或閉合，來(lái)滿足過(guò)流保護(hù)、防漏電問(wèn)題，確保電網(wǎng)安全;同時(shí)，智能開(kāi)關(guān)技術(shù)也能夠降低各類(lèi)智能電氣設(shè)備、儀表儀器的能耗，特別是微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)增強(qiáng)智能開(kāi)關(guān)的品質(zhì)和性能，推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。
3結(jié)語(yǔ)
電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是廣泛的，也是未來(lái)智能電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)。電力電子技術(shù)在保障電力系統(tǒng)可靠性和節(jié)能降耗等方面，促進(jìn)智能電網(wǎng)運(yùn)行安全上發(fā)揮了重要作用。
作者：劉寶良 單位：沈陽(yáng)工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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第三篇：電力電子技術(shù)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
摘要：
針對(duì)本?，F(xiàn)有的電力電子實(shí)驗(yàn)裝置不能滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)要求現(xiàn)狀，提出了電力電子技術(shù)綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。本文闡述了教學(xué)改革的內(nèi)容、具體改革實(shí)施方案與方法。本教學(xué)改革的實(shí)施增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行硬件電路制作的能力，為學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：
電力電子技術(shù)；綜合創(chuàng)新性；實(shí)驗(yàn)
《電力電子技術(shù)》是本校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的9門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程之一。電力電子技術(shù)跨“電力”、“電子”和“控制”3個(gè)領(lǐng)域，是“弱電子”對(duì)“強(qiáng)電力”實(shí)現(xiàn)控制的橋梁和紐帶。該課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，很多概念和方法必須通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)才能較好地領(lǐng)會(huì)和掌握。在做好理論教學(xué)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)幫助學(xué)生理解和鞏固課堂理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的操作技能、創(chuàng)新意識(shí)和探索精神具有重要的作用。在工程實(shí)踐中，該課程始終呈現(xiàn)高速發(fā)展趨勢(shì)，不斷有新的器件、新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與新的控制方法問(wèn)世。這些因素決定了對(duì)該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革是非常必要的。
一、教學(xué)改革背景
目前我院在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中仍在使用某公司的“TKDD一1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置”，該實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)多年使用，器件老化，存在如下問(wèn)題：
1.故障率高，燒壞設(shè)備的情況經(jīng)常出現(xiàn)，如直流斬波電路的MOSFET管子經(jīng)常燒壞，概率幾乎達(dá)到100%，做完一組下一組幾乎沒(méi)法做，三相全控整流電路的晶閘管也有類(lèi)似情況。
2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論值之間的誤差很大，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)效果，如控制角α的調(diào)整范圍很窄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)逆變，這些實(shí)驗(yàn)參數(shù)廠家也無(wú)法完全修復(fù)。
3.能做的實(shí)驗(yàn)數(shù)量少，而且多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能被動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)習(xí)興趣不大。
4.現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是模塊化、封閉的實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生在上面進(jìn)行接線、用示波器觀察波形，測(cè)試數(shù)據(jù)，能夠理解基本電力電子電路的原理和工作過(guò)程，但是對(duì)電力電子實(shí)際元器件電路缺乏直觀的認(rèn)識(shí)，也缺乏個(gè)人發(fā)揮空間。
5.目前學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)面臨硬件電路制作無(wú)從下手的局面，所以必須進(jìn)行前期積累，掌握基本的硬件電路制作方法，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)制作綜合性電路打下基礎(chǔ)。
二、教學(xué)改革的內(nèi)容
1.保留必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。
在實(shí)驗(yàn)初級(jí)階段，學(xué)生剛接觸電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器還很陌生，此時(shí)采用傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽(tīng)”的方式，通過(guò)教師操作演示給學(xué)生看，對(duì)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的正確使用方法、強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)中安全用電的基本知識(shí)和注意事項(xiàng)以及進(jìn)行規(guī)范操作很有好處。需要根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的情況以及該實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，確定3個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，最好包括整流、斬波、調(diào)壓、逆變四個(gè)基本電路拓?fù)洹?/p>
2.開(kāi)展綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。
該課程是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，需要學(xué)生熟悉常用電力電子仿真軟件的使用、常用的元器件及選型、掌握高頻變壓器的繞制、高頻電感的制作、熟悉電路原理圖繪制、熟悉電路板布線及制作、掌握常用的硬件電路調(diào)試方法，最后完成電力電子電路制作的完整工藝流程。根據(jù)學(xué)生的情況分為兩個(gè)層次：第一個(gè)層次：欠缺電路制作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生選作教師提供的課題；第二個(gè)層次：有基礎(chǔ)的學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)產(chǎn)品。設(shè)計(jì)過(guò)程中教師要給予一定的指導(dǎo)，學(xué)生可自行查閱資料，購(gòu)買(mǎi)元器件，設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試電路。學(xué)生在采購(gòu)元器件的過(guò)程中了解了元件的參數(shù)和特性，在調(diào)試過(guò)程中學(xué)會(huì)了使用示波器等設(shè)備，培養(yǎng)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，這樣做不僅有利于因材施教，為學(xué)生的自由發(fā)展創(chuàng)造良好條件，而且可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了學(xué)生的潛力，為學(xué)校組織廣東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人比賽、三菱自動(dòng)化杯等培養(yǎng)人才。
三、具體的實(shí)施方案與方法
該實(shí)驗(yàn)課總共16個(gè)學(xué)時(shí)，其中一部分為基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，另外的學(xué)時(shí)作為綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分組進(jìn)行電力電子實(shí)際電路的制作和調(diào)試，每組（2~3人）上交一個(gè)電路作為考核依據(jù)，并每人提交綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份。學(xué)生需要完成以下工作：原理電路仿真、電路拓?fù)浯_定、元器件參數(shù)計(jì)算及選型、元器件清單列表、高頻變壓器繞制或者電感繞制、原理圖繪制、電路板布線、電路焊接、電路調(diào)試，從而掌握電力電子電路制作的完整過(guò)程。
1.2013—2014年第1學(xué)期在11自動(dòng)化A、B班做過(guò)初步嘗試，
已經(jīng)采用其中的8個(gè)學(xué)時(shí)做了綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生能夠初步掌握高頻變壓器的繞制，接近60%的同學(xué)能夠焊接并調(diào)試出開(kāi)關(guān)電源（輸入85~220V，單輸出或者雙輸出10~24V）電路，11自動(dòng)化B接近80%，初步達(dá)到目的，但仍然存在如下關(guān)鍵問(wèn)題：因?yàn)檩斎腚妷哼^(guò)高的原因，出于安全性考慮，所有的電路調(diào)試都是老師在場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試的，學(xué)生沒(méi)有掌握硬件電路調(diào)試的要點(diǎn)，這是下一步必須改善的地方；
2.2014—2015年第1學(xué)期實(shí)施方案：
在12自動(dòng)化3個(gè)班進(jìn)一步開(kāi)展綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，合理確定題目，降低輸入電壓要求，實(shí)現(xiàn)36V以下安全電壓輸入，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)90%以上的學(xué)生能自主繞制高頻變壓器或者高頻電感、焊接、調(diào)試電路，并且形成積累，為相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽培養(yǎng)和物色人才。
3.2015—2016年第1學(xué)期實(shí)施方案：
在13自動(dòng)化1個(gè)班、電氣工程及其自動(dòng)化2個(gè)班進(jìn)一步開(kāi)展綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，在前兩輪改革的基礎(chǔ)上，可以增加題目的數(shù)量，優(yōu)化題目的內(nèi)涵，目標(biāo)是學(xué)生的作品可以參加學(xué)科競(jìng)賽。
四、實(shí)施案例
在全世界致力于發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，高效節(jié)能的高頻開(kāi)關(guān)電源具有廣闊的市場(chǎng)，高頻化、高效率、小型化和綠色化是高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)本校學(xué)生的特點(diǎn)和接受能力，考慮安全性的前提下，制作小功率輔助開(kāi)關(guān)電源，輸入為36V直流電，輸出為5V直流電，選用PI公司的DPA-Switch系列，基于PIExpertv9.0進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。
1.電路原理圖和PCB圖紙。
設(shè)計(jì)的DC/DC5V高頻開(kāi)關(guān)電源以DPA422為核心控制芯片，將220V高頻MOSFET與全部控制和故障保護(hù)電路集成在一起的單片IC，具有較寬的直流電壓輸入范圍（16VDC至75VDC），開(kāi)關(guān)頻率可選300/400kHz。
2.電路制作和調(diào)試。
高頻變壓器的繞制是整個(gè)硬件電路制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。分為初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和偏置繞組。
五、結(jié)論
本教學(xué)改革以11級(jí)、12級(jí)、13級(jí)自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生為教學(xué)改革的對(duì)象，完成電力電子電路制作的完整工藝流程。為學(xué)校組織廣東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽等各類(lèi)型學(xué)科競(jìng)賽培養(yǎng)人才，促進(jìn)我院工科類(lèi)教學(xué)質(zhì)量的提高。同時(shí)也為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。根據(jù)這幾年帶畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，很多學(xué)生到大四都無(wú)法獨(dú)立進(jìn)行硬件電路制作，只是停留在簡(jiǎn)單的電裝實(shí)習(xí)階段，所以一到畢業(yè)設(shè)計(jì)，遇到綜合性較強(qiáng)的硬件制作，根本無(wú)法下手。通過(guò)此訓(xùn)練，這種情況將會(huì)得到較大改善。
作者：劉金華 朱春媚 單位：電子科技大學(xué)中山學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院
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第四篇：智能電網(wǎng)電力電子技術(shù)分析
【摘要】
智能電網(wǎng)建設(shè)，為人們提供基本生活保障，滿足人們的實(shí)際需求，將先進(jìn)電力電子技術(shù)應(yīng)用其中，能夠確保智能電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性，進(jìn)而有利于確保人們生命財(cái)產(chǎn)安全。本文主要從先進(jìn)電力電子技術(shù)的智能開(kāi)關(guān)、高壓變頻、交流輸電、直流輸電技術(shù)方面分析其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】
電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用
1智能電網(wǎng)應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)的重要性
隨著智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，為人們提供安全可靠的電能，對(duì)推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步具有積極影響。①確保電力設(shè)備安裝的安全可靠性，對(duì)維護(hù)電網(wǎng)安全發(fā)揮著積極作用?，F(xiàn)階段，電能供應(yīng)中，雖然滿足人們的基本需求，但電力事故仍然屢見(jiàn)不鮮，其安全性能仍然值得重視。②有效應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)，能夠改善電能質(zhì)量。電能資源是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的重要能源，社會(huì)不斷發(fā)展中，對(duì)其需求量和質(zhì)量的要求不斷提升，因而應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)是重要的。③應(yīng)用先進(jìn)電力電子技術(shù)，可以有助于社會(huì)環(huán)境的保護(hù)。由此可見(jiàn)，電力企業(yè)在智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)中，應(yīng)注重對(duì)先進(jìn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用，以推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)[1]。
2智能電網(wǎng)中先進(jìn)電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)階段，先進(jìn)電力電子技術(shù)中的智能開(kāi)關(guān)技術(shù)、高壓變頻技術(shù)、柔性交流輸電技術(shù)和高壓直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)中有著諸多運(yùn)用，能夠在一定程度上滿足智能電網(wǎng)對(duì)電力電子技術(shù)的多樣化需求。
2.1先進(jìn)電力電子之智能開(kāi)關(guān)技術(shù)
智能開(kāi)關(guān)技術(shù)在智能電網(wǎng)中有著廣泛應(yīng)用，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)某個(gè)位置進(jìn)行電壓與電流的閉合，確保電網(wǎng)線路區(qū)域處于斷電或供電狀態(tài)中，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性有重要影響。智能開(kāi)關(guān)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的運(yùn)用，具有諸多有利作用。①基于智能開(kāi)關(guān)技術(shù)的電網(wǎng)運(yùn)行，可以有效避免漏電、電流過(guò)量等問(wèn)題，能夠維護(hù)電網(wǎng)線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。②智能開(kāi)關(guān)的應(yīng)用，可以確保用電用戶(hù)電器設(shè)備或電力企業(yè)儀表儀器的安全性，避免電流不穩(wěn)定對(duì)電氣設(shè)備造成不必要的損壞影響。目前，在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，智能開(kāi)關(guān)技術(shù)水平明顯提升，為智能電網(wǎng)安全運(yùn)行和建設(shè)發(fā)展發(fā)揮著充足動(dòng)力[2]。
2.2先進(jìn)電力電子之高壓變頻技術(shù)
高壓變頻技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，對(duì)節(jié)約電能消耗發(fā)揮著積極作用，有利于環(huán)保節(jié)能型社會(huì)的構(gòu)建。一方面，高壓變頻技術(shù)能夠節(jié)省用電量較多的個(gè)體或企業(yè)的電能消耗。例如：對(duì)于企業(yè)而言，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，對(duì)電能的需求量相對(duì)較多，而高壓變頻技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，有助于降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。另一方面，高壓變頻技術(shù)在智能電網(wǎng)中的有效應(yīng)用，在一定程度上加快電力企業(yè)智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程，尤其將該項(xiàng)技術(shù)與其它先進(jìn)電力電子技術(shù)相結(jié)合，有助于推動(dòng)電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
2.3先進(jìn)電力電子之交流輸電技術(shù)
柔性交流輸電技術(shù)集多種先進(jìn)技術(shù)于一體，應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，有利于加快電力企業(yè)的發(fā)展步伐。①智能電網(wǎng)中有效應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，能夠更好控制交流輸電，對(duì)提升電網(wǎng)輸電能力發(fā)揮著積極的作用。②電能消耗過(guò)程中，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良的污染影響，不利于節(jié)能環(huán)保型社會(huì)的構(gòu)建。而柔性交流輸電有助于清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)而對(duì)電力企業(yè)拓寬電能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有促進(jìn)作用。但是，電力企業(yè)要想充分利用該項(xiàng)技術(shù)，必須得到相關(guān)部門(mén)在技術(shù)等方面的大力支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)深入研究[3]。
2.4先進(jìn)電力電子之直流輸電技術(shù)
電力企業(yè)在供電過(guò)程中，需要由多個(gè)系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)工作而實(shí)現(xiàn)。發(fā)電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)中多以交流電為主，直流輸電系統(tǒng)中以直流電為主。在輸電過(guò)程中，交流電經(jīng)由輸電線路，形成高壓直流電，再通過(guò)直流輸電線路傳輸至逆變器，最終實(shí)現(xiàn)交流電的轉(zhuǎn)化和傳輸供電。將直流輸電技術(shù)廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，能夠確保交流電與高壓直流電之間的安全轉(zhuǎn)化，主要表現(xiàn)在兩方面：①經(jīng)由高壓直流輸電技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電能輸送，大大提升電能輸送速度；②即便電力企業(yè)系統(tǒng)發(fā)生故障，高壓直流輸電技術(shù)對(duì)電網(wǎng)線路的不良影響相對(duì)較小，具有安全穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。
3結(jié)論
先進(jìn)電力電子技術(shù)有效應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，能夠確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性，但相關(guān)部門(mén)人員對(duì)其應(yīng)用研究領(lǐng)域仍然存在可拓展空間。因此，建議相關(guān)人員能夠在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)先進(jìn)電力電子技術(shù)應(yīng)用智能電網(wǎng)問(wèn)題的研究，從綜合角度對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，以促進(jìn)該技術(shù)在智能電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。
作者：任健 單位：商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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第五篇：高壓電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案探討
【摘要】
智能電網(wǎng)已經(jīng)成為電網(wǎng)新的發(fā)展潮流，它對(duì)自動(dòng)化和智能化水平要求更高，同時(shí)還要保證電網(wǎng)的發(fā)展能夠與環(huán)境相協(xié)調(diào)，提高對(duì)資源的利用率。而隨著科技的進(jìn)步，電力電子技術(shù)也越來(lái)也成熟，其在電力系統(tǒng)方面的優(yōu)越性逐漸引起人們的關(guān)注，所以電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文主要討論了我國(guó)智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀，并就電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的介紹。
【關(guān)鍵詞】
電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用
隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)行業(yè)也逐步向自動(dòng)化、智能化方向邁進(jìn)，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)最主要的舉措就是電力電子技術(shù)的應(yīng)用，所謂的電力電子技術(shù)指的是在電網(wǎng)中利用先進(jìn)的電子化設(shè)備，對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和控制。此技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠提升電器設(shè)備的工作效率，為科學(xué)的決策提供依據(jù)，從而推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展。
1我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r分析
智能電網(wǎng)是近些年剛興起的概念，目前國(guó)際上并沒(méi)有對(duì)其統(tǒng)一的規(guī)定，但是中心思想都一樣，即將現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相結(jié)合，為電網(wǎng)問(wèn)題的解決提供更多的方法和途徑，提高電器設(shè)備的工作效率，并使電網(wǎng)的發(fā)展更加符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)的電網(wǎng)都呈現(xiàn)較快的發(fā)展趨勢(shì)，但是目前的現(xiàn)狀都不能滿足實(shí)際的需求，即使是在電網(wǎng)較為發(fā)達(dá)的美國(guó)，與實(shí)際要求也存在很大的差距。我國(guó)智能電網(wǎng)的起步較晚，但是發(fā)展速度較快，國(guó)家在相關(guān)方面的資金和人才投入較多，所以我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)已取得了不少成果，顯示了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
2電力電子技術(shù)推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展
2.1優(yōu)化電網(wǎng)并保障電網(wǎng)安全
由于電網(wǎng)受自然環(huán)境的影響較大，所以對(duì)穩(wěn)定性方面的要求較高，電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠增大電網(wǎng)的輸配送能力，降低電器設(shè)備的故障率，優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，并能保障電網(wǎng)的正確使用。近幾年，我國(guó)電網(wǎng)業(yè)呈現(xiàn)較為復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)智能化的要求更高，而電力電子技術(shù)則能很好的滿足電網(wǎng)發(fā)展的要求，提升電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
2.2促進(jìn)改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場(chǎng)的發(fā)展
電能質(zhì)量水平的高低是電網(wǎng)發(fā)展的重要標(biāo)志，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的保障，逐漸引起相關(guān)部門(mén)的廣泛關(guān)注。其中，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素很多，主要有光、風(fēng)等，而且隨著電力供需雙方聯(lián)系的不斷加強(qiáng)，用戶(hù)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。電力電子技術(shù)能夠在很大程度上提升電網(wǎng)的質(zhì)量，并為電力市場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展提供條件。
2.3優(yōu)化資源配置，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展
電力電子技術(shù)注重對(duì)資源的重復(fù)利用，減少對(duì)環(huán)境的破壞，更能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。現(xiàn)代社會(huì)不僅要求發(fā)展的速度，更注重對(duì)發(fā)展質(zhì)量的追求。電氣設(shè)備的使用會(huì)消耗大量的自然資源，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多廢棄物，對(duì)環(huán)境造成污染，如何使電網(wǎng)的發(fā)展更加符合與環(huán)境相適應(yīng)的要求是當(dāng)前電網(wǎng)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，而電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的合理配置，減小電器的使用對(duì)環(huán)境所造成的傷害。
3電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究
3.1電力電子技術(shù)主要研究的內(nèi)容
電力電子技術(shù)主要針對(duì)電網(wǎng)發(fā)展的主要問(wèn)題進(jìn)行研究，主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：①對(duì)電氣化設(shè)備的制造工藝的研究；②對(duì)電路的變流技術(shù)的研究。元器件是構(gòu)成電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)電能變換的關(guān)鍵，同時(shí)能夠通過(guò)不同元器件的配合來(lái)對(duì)電路進(jìn)行控制，從而使電氣設(shè)備能夠在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行，并降低運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。
3.2電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
由于電力電子技術(shù)追求的是綠色發(fā)展，注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，更加符合智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，從而使該技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用十分廣泛，尤其是在發(fā)電環(huán)節(jié)所起的作用更大。在電力電子技術(shù)下，智能電網(wǎng)主要利用可再生的資源進(jìn)行發(fā)電，將光能、風(fēng)能等轉(zhuǎn)化成電能，注重對(duì)綠色能源的反復(fù)利用，從而促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)不斷向前推進(jìn)。
3.3電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
我國(guó)輸電的主要方式是高壓直流輸電，這種輸電方式能夠維持電壓的穩(wěn)定而且可輸容量較大，能夠滿足智能電網(wǎng)的要求。另外，還有柔性交流輸電，相較于直流輸電，這種輸電理念更加先進(jìn)，主要采用的是電力電子技術(shù)，同時(shí)又與電力系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的靈活控制，即能根據(jù)實(shí)際輸電情況及時(shí)調(diào)整輸電壓等各種參數(shù)。同時(shí)又能夠融合先進(jìn)的控制技術(shù)，提高輸電的效率。
3.4電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的變電環(huán)節(jié)主要利用的是人力對(duì)電力器械的控制，而隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷變革，數(shù)字化變電設(shè)備逐漸成為智能電網(wǎng)的主要部分。要想實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電，就必須加強(qiáng)對(duì)變電平臺(tái)的建設(shè)，要求其具有足夠大的容量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享。數(shù)字化變電是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)，而智能變電的實(shí)現(xiàn)能夠提供更加高效的變電效率，同時(shí)具有數(shù)字收集和分析的作用，能將變電信息及時(shí)反饋到平臺(tái)，邏輯思維能力較強(qiáng)。
4結(jié)語(yǔ)
隨著智能電網(wǎng)的不斷向前推進(jìn)，電力電子技術(shù)在相關(guān)方面的應(yīng)用更加的廣泛，極大的提高了電力設(shè)備的工作效率，促進(jìn)電網(wǎng)向更高層次邁進(jìn)。同時(shí)，電力電子技術(shù)注重對(duì)能源的重復(fù)利用，協(xié)調(diào)了智能電網(wǎng)的發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系，使電網(wǎng)的發(fā)展符合可持續(xù)發(fā)展的要求，為智能電網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了保障。
作者：辛文朋 單位：中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)黑龍江省電力設(shè)計(jì)院有限公司
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