電力變流技術電力電子論文范文第1篇
摘要：隨著社會科學事業的不斷發展，我國的現代化技術越來越成熟，這對我國智能電網的發展起到了一定的促進作用。但智能電網的相關技術還不夠完善。因此，分析了智能電網對電力電子技術的要求及其應用。
關鍵詞：智能電網;電力電子技術;應用
引言
電力電子技術對于智能電網具有至關重要的作用，使智能電網真正實現了智能化的操作要求。智能電網能夠滿足人們的需求，電力電子技術在發展過程中結合智能電網發展要求采用高新技術的融合性發展，實現了智能電網的自動化程度提升。電力電子技術能夠通過自動化操作使電力系統更加穩定，減少了故障發生，準確的解決故障。電力電子技術在發展的過程中可以有效推動智能電網的全面進步。電子信息化技術的發展在智能電網中的應用可以提高電能生產質量，也能夠優化電網的高度智能化要求，使我國智能化電網的發展符合現代化生產的需求。
一、電力電子技術分析
（一）電力電子技術概述
電力電子技術就是應用于電力領域的電子技術。具體的說電力電子技術就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子器件的制造技術好似電力電子技術的基礎。
（二）電力電子器件
電力電子器件就是功率半導體器件，這是一種大功率的電子器件，主要是用在電能的變換和電能控制電路中的。按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度主要分為三大分類：半控型器件、全控型器件和不可控型器件。不可控型器件的結構和工作原理比較簡單，但是可靠性是比較高的，例如電力二極管;半控型器件主要是晶閘管類的器件，承受電壓和電流容量是最高的;全控型器件又可分為電流驅動型器件和電壓驅動型器件。此三大類型的電力電子器件都是電力電子技術的承載體，是現代電子電力技術的實體詮釋。
（三）大功率電子電路器件
大功率電子電路是在控制工業電能中實現最大限度地降低能耗的，其利用的是功率半導體器件來變換和控制工業電能的。電力電子實質是大功率的開關電路，通過微弱信號來控制電能。因為只有在開關狀態下功率半導器件才能實現降低電力內耗。
（四）電力電子變換器的主電路
電力電子變換器的主電路的核心為功率半導體器件，通過不同的電路拓撲結構和控制方式對電能進行變換和控制。變換器主電路拓撲結構實質就是按照一定規律將有源和無源功率半導體器件排列而成的電路。拓撲優化就是在設計變換器時，合理的選擇和確定元件的位置實現高效能和低損耗的要求。
二、智能電網中采用電力電子技術的意義
就目前的情況來看，在智能電網中應用電力電子技術具有非常重要的作用.其能夠不斷提升電網的反應能力，同時也能夠不斷提高電網電能質量，因此也是越來越受到重視。如今，我國的電網建設方面還需要不斷加強研究，從而能夠進一步提高整體管理水平。先進的電力電子技術能夠有效地進行電網調控，同時也能合理地進行電網分配.因此需要將其控制在合理的運行環境中。在應用的時候需要有效地利用可再生能源，使用先進的電力電子技術能夠更加有效地實現對可再生能源的發電控制以及有效的調度，同時也能夠接入大規模的能源，從而能夠為后期的應用提供有效保障。在進行電能質量管理的時候需要充分地利用電力電子技術，進一步強化用戶與供電方之間的交互關系，不斷提高電網電能的質量。從而能更好地促進電能供應的發展。目前將其應用于節能減排過程中也非常重要，從而能夠進一步提高輸電線路的能力。
三、智能電網中電力電子技術的作用
（一）維護電網安全
電網作為一項不可或缺的基礎性設施，其對于國家的經濟發展及社會文明的進步均具有十分重要的意義。然而，就我國電網發展現狀來看，其架構較為簡單，與西方發達國家的智能電網建設相比，在輸電與配電方面尚且存在著較大的差距。智能電網建設的最基礎保障就是安全。但近幾年，由于極端天氣與自然災害的頻頻發生，對于我國電網的安全也帶來了極大的影響，由此也間接決定了我國電網互聯的發展趨勢。電力電子技術在智能電網的運用，促使電網架構得到了有效優化，并通過電流分配調節，從
而也有效地解決了電能由于電網故障而無法傳播的問題，此外，電力電子技術的應用還促使電網系統的自我修復能力大幅度提升，進而也更好地保證了電網運行的安全性與穩定性。
（二）促進電網優化
智能電網是一種互通、互動的系統，其能夠依據網絡系統實現對用戶的電能需求以及由于環境更迭所造成的系列變化的實時控制，而這一功能的實現就建立在了以電力電子技術的應用基礎上。近年來，隨著我國科學技術的蓬勃發展，電力電子技術也得到了大力的發展與革新，其在智能電網中的成功運用，促使電網建設在故障的損失與優化、輸配電效率、電能質量等方面均取得了巨大突破。
（三）實現資源的合理配置
能源緊缺問題一直是一項制約我國經濟發展主要問題，特別是在近年來，我國能源問題日益嚴峻，因此，解決能源消耗也是當今發展中的一大迫切要務。在智能電網建設實踐中，電力電子技術的應用，不僅更有助于實現可利用資源的優化配置，同時在保護環境與節約資源方面也發揮出了一定的作用與價值。
四、智能電網中電力電子技術的應用
（一）智能電網中柔性直流技術的應用
新型能源大規模地接入到電網系統中最為關鍵的一種技術就是柔性直流輸電技術，柔性直流輸電系統的應用可以很好地將功率進行調節，進行切換，由于目前中國智能電網應用基礎是高壓輸變電技術，而且在此基礎上也要考慮到一些新能源的加入，因此，目前智能電網系統對柔性直流技術的需求量越來越大。
（二）智能電網中高壓直流輸電技術的應用
目前的電網輸電技術仍處于傳統階段，而且使用直流電工作的只有輸電環節，而使用交流電源的則比較多，比如像用電系統或者發電系統。在輸電過程中，交流系統運輸的電能量將會通過設備的一系列操作而成為合適的電流，在一些遠距離的地方會經常使用到直流輸電技術，在今后的歲月里，我國還會研制出更加高級的電力電子技術，以此更好的助力我國用電事業。
（三）智能電網中高壓變頻技術的應用
在智能電網中采用智能開關技術節能節電效果非常顯著，但是其成本高且產生一些污染源，并能實現環保的功效。在技術發展過程中，將高壓變頻技術與混合結構技術、中壓三電平技術相結合，運用其他技術工藝水平高、控制靈活和緊湊的結構可以更好地服務于智能電網，促進智能電網的發展實現質的飛躍。
（四）智能電網中智能開關技術的應用
在智能電網中使用智能開關技術對過流防觸漏電保護進行極大的保護，提升用電的安全性和可靠性。同時對電器和儀表儀器的損耗也會降到最低。在現代技術的發展過程中，智能開關技術和傳感技術、計算機技術、微電子技術緊密結合，對智能電網的應用的安全和可靠性進一步做了保障。
結束語
電力電子技術在智能電網中的應用不僅可以滿足時代的要求，還可以在智能電網中起到更高的效應作用。近年來，隨著電子信息技術的不斷更新，其對智能電網安全運營，提高經濟電力電子技術也有了更高的技術要求，為了提高其技術的使用效果，就必須結合智能電網發展的現狀，考慮我國的經濟與資源的關系，采取適當的方式，加強電網系統的建設，實現真正意義上的智能化。
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電力變流技術電力電子論文范文第2篇
摘 要：《電力電子技術》是電氣專業的專業基礎課程，在電力系統、交通運輸、家用電器等領域得到了廣泛的應用，但是《電力電子技術》課程具有理論難度大、知識更新快等特點，導致了教學難度大、教學質量低。該文基于《電力電子技術》課程及高職院校學生的特點，對《電力電子技術》課程的教學模式改革進行了思考與探索。
關鍵詞：高職院校 電力電子技術 教學方法 改革
1 教學現狀
電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，是利用電力電子器件（晶閘管、GTR、MOSFET等）對電能進行變換和控制的技術，廣泛應用于工業、交通運輸業、電力系統、家用電器中，是現代電氣專業不可缺少的一門課程，在培養該專業的人才中占有很重要的地位。近幾年國家大力發展職業教育，目的是順應市場要求培養高素質技能型專門人才。如今大部分高職院校，在教學模式的選擇上，往往忽略學生及課程的特點，沿用本科院校的教學模式——以理論教學為主，實踐教學為輔，理論教學在先，實踐教學在后的教學模式，而這樣的教學模式對于高職院校中電力電子課程的學習造成了巨大的阻力。
1.1 課程理論知識復雜抽象
該門課程的主要內容包括：整流電路分析、逆變電路分析、直流斬波電路分析以及交流調壓調頻電路分析，每一章節中都會涉及大量的數量計算、波形及電路分析，例如，三相整理電路或交流調壓電路，涉及到的輸出波形復雜難懂讓學生很難理解和掌握；此外，大量的電路圖（正弦波同步觸發電路、鋸齒波同步觸發電路等）分析起來更是困難重重，長此以往導致學生們對該門課程產生了厭煩心理，最終放棄對電力電子的學習。
1.2 實驗設備陳舊，教學過程機械
電力電子實驗是在實驗臺上操作完成的，主要是一些驗證性的實驗，即首先對該電路進行理論分析，包括波形分析、數值計算等，然后要求學生按照操作步驟連接電路，調試過程最終檢驗實驗結果與理論分析是否相同。這樣的實驗教學機械呆板，學生無需過多思考，只要按照步驟操作就行，沒有拓展性與創造性，并且試驗設備年數已久，陳舊老化，導致實驗結果與理論分析偏差很大，不利于學生對于新知識的認知。
2 特點分析
基于上述存在的教學現狀，大部分的研究者會考慮在沿用原有的教學模式下，通過改變教學方法、教學內容、調整實驗課時等來提高電力電子技術的教學質量，但筆者認為，他們忽略了一個最重要的問題，即教學模式的選擇是否恰當。教學模式的選擇必須“因材施教”，這里的“材”包括兩方面，第一，授課對象即學生的特點；第二，所授課程——《電力電子技術》這門課程的特點，來采用恰當的教學模式。該文著重分析了高職院校學生的普遍特點及《電力電子技術》課程特征，為教學改革打下基礎。
2.1 高職院校學生的特點
在高考大軍中，高職院校的學生總體的成績較差，大部分的學生高考成績僅在300分左右。這一方面說明他們掌握的基礎知識確實薄弱，如果在大學階段，采用課堂授課為主的理論教學模式，高中階段所學知識難以支撐大學階段的學習。并且進一步說明高職院校的學生不擅長大篇幅的理論知識的學習，對于新事物的認知，如果采用理論授課的方式，不能引起學生的興趣，反而會讓學生產生厭煩心理。
但是高職院校的學生動手能力和實踐操作能力并不差，他們對未知領域有著一種探索的沖勁，對于新事物的認知總是希望通過自己的親手實踐，先有感性的認識再基于課程進行理性認知。在3年的教學實踐中，往往會出現這種現象，學生課堂上聽課一知半解，但課下卻興致勃勃的制作許多電子作品，學生們的反饋是喜歡動手實踐，而不喜歡枯燥的理論講解。
2.2 《電力電子技術》課程的特點
電力電子技術是一門理論知識和實際應用緊密結合的課程，理論知識抽象難懂，實踐應用性很強。主要內容包括電力電子器件、電力電子電路裝置及系統。電力電子器件主要包括晶閘管、GTR、MOSFET和IGBT；電力電子電路及系統包括整流電、逆變電路、直流斬波電路、交流調壓調頻電路等主電路以及各種控制、觸發、保護電路等。不論器件的應用還是電路的分析，都必須從實踐應用中得到鍛煉和純熟。由此可見電力電子技術重在應用，只學不用就仿佛紙上談兵，失去了該門課程的意義。
電力電子技術基于市場需求應運而生，隨著時代的發展而快速更新換代。如今IGBT的應用站住主導地位，是電力電子電路更加簡單，效率更高。電力電子技術是時代的產物，具有很強的時代性。
3 教學改革思考與探索
基于高職院校學生的特點及《電力電子技術》課程的特點，筆者對于該門課程的教學改革提出了以下幾個觀點。
3.1 強調對教學內容的整體認知，導入學習情境
如前所述高職院校學生的基礎知識薄弱，知識面狹窄，單就什么是電力電子技術、電力電子技術的應用領域等一些問題學生認知淺顯，并且課程中涉及大量的專有名詞及前沿知識，如不間斷電源、PWM調制等學生更是聞所未聞。對于這樣一門課程，在授課之初，必須安排足夠的課時讓學生對于課程內容有一個整體的認知。要求教師多搜集相關的圖片，視頻，制作形式多樣的多媒體課件、微課等，向學生充分展示電力電子技術在我們日常生活中的應用，比如變頻空調、變頻洗衣機、電風扇的無級調速、電源適配器等，拉近學生與電力電子技術的距離，激發學生的學習興趣。同時，及時向學生提供電力電子技術最新的發展動向，新技術新設備的研發應用，讓學生對電力電子技術有更高層次的認知，讓學生緊跟時代步伐，這樣更能充分調動學生的學習動力。
3.2 優化教學內容，調整教學重點
基于《電力電子技術》課程具有強時代性的特點，必須優化教學內容，調整教學重點。
將該課程教學重點由原來的普通晶閘管半控型器件及變流技術電路的原理分析調整為MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模塊的應用，調整為以培養職業能力為本位的教學內容。
3.3 改革教學模式，遵循認知規律
《電力電子技術》一直沿用傳統的本科類院校的教學模式——先理論后實踐，而這并不適合高職院校的特殊情況，就電力電子技術的教學模式，筆者在實際的教學過程中進行了大膽的嘗試，即遵循學生的認知規律，先動手實踐進行感性認知，在理論分析進行理性認識，教學效果有一定的改善，教學效率有所提高。
3.4 巧用仿真軟件，豐富教學手段
觸發電路是電力電子技術課程中的非常重要的內容，不論整流技術、逆變技術還是交流調壓調頻技術等都會涉及到觸發電路的調試，觸發信號的正常與否關系到變流技術的成敗。但是如何更直觀深刻的認知觸發電路一直是教學過程中的難點。而Matlab仿真軟件的引入就能很輕松的解決上述問題，Matlab中Simulink/Sources庫中選擇pulse generator可方便實現對于觸發器的設置，觸發脈沖波形直觀明了，并且可根據需要調節元件參數，觀察脈沖信號的變化。使學生對問題的研究更加透徹深入。在實際教學中采用這種虛實結合的方法，不僅能豐富教學手段，更能提高教學效率和教學質量。
4 結語
當今我國大力發展職業教育，面向典型工作任務，以工作過程為導向是職業教育的教育理念?！爸袊圃?025”“工業4.0”時代的到來，使得電力電子技術的應用會越來越廣泛。因此我們要積極探索恰當的教學手段，設計以培養職業能力為本位的教學內容，提高電力電子技術的教學質量，培養高素質的技能型專門人才。
參考文獻
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電力變流技術電力電子論文范文第3篇
摘 要：通過單相橋式全控整流電路的具體實例，將Matlab/Simulink仿真技術應用于職業院校電力電子技術的實驗教學。給出了單相橋式全控整流電路的仿真模型和電感負載下不同控制角的仿真波形，將控制角的變化對波形的影響清晰的呈現出來，參數的調整與設置非常方便。將仿真實踐教學與課堂教學結合，直觀、有效，使復雜的電力變化電路分析過程變得相對容易，激發了學生的學習興趣，提升了課堂效率。
關鍵詞：電力電子技術;虛擬仿真;Matlab /Simulink;整流電路
一、引言
電力電子技術是高等職業院校電氣自動化專業的一門專業基礎課，橫跨電力技術、電子技術和控制技術三個領域，理論性、實踐性都比較強。課程內容主要包括電力電子器件、電力變換電路和控制技術等內容。主要研究的是如何利用電力變換電路對電能進行轉換、控制和優化，包括電壓、電流、頻率等參數的控制和變換。教學內容中，電能變換和控制是教學的重點，也是難點。由于理論較多，電路負載多樣，控制角度不同，波形變化比較大，分析起來也相對困難。高職的學生在理解電路工作原理和分析波形時比較費力，容易混淆，學習的興趣隨著波形的變化慢慢消失殆盡。
實驗是訓練學生技能、提升理論水平不可或缺的手段。實物電路的搭接，是課堂教學的重要手段，也是電氣工程、自動化等專業的學生所應具備的必不可少的能力。學院使用的教學平臺是天煌教儀的DJDK-1型電力電子技術實驗裝置，平臺采用的是掛件結構。在教學過程中有以下問題：1.實驗裝置采購于十年前，隨著時間的推移，平臺設備逐漸老化，實驗過程中由于操作不當或者外部干擾，實驗結果經常不盡如人意。比如在整流或逆變電路中，控制角度不一樣，波形也不一樣，經常出現實驗結果和理論分析不符的情況。2.實驗內容與職業教育不符，內容多以驗證性的為主，學生通過外接掛件，要完成的工作是簡單的接線、觀測和計算。內容不具有綜合性、創新性和設計性，再加上教學手段單一，教學方法落后，學生學習的主觀能動性沒有被激發出來，實驗預期效果相對較差。3. 用電安全問題。大多數的電力電子實驗是強電實驗，或者弱電控制強電，實驗過程中，經常會有學生由于操作不當，損壞實驗器件和電氣設備的情況，有安全隱患?；谝陨显?，近年來，由于計算機和虛擬仿真技術的發展和進步，虛擬仿真系統成為學院電力電子教學的重要平臺。
二、Matlab軟件在電力電子技術仿真教學中的應用
由于電力電子器件所固有的非線性等特點，我們在對電力電子電路進行分析的過程中，常常遇到許多困難。Matlab、Pspise、Saber、Multisim等仿真軟件為電力電子電路的分析提供了有效、方便的手段，簡化了電力電子電路的設計和分析過程。這些軟件提供了完善的元器件模型，并將各功能子程序模塊化，學生只需簡單的操作就可以建立和設計電路模型，易于操作。在教學過程中，常利用Matlab/Simulink中的電力系統仿真工具箱SimPower Systems對電力電子教學進行仿真實驗，其具有建模簡單，能動態顯示仿真波形，結果易于觀測等特點。利用Simulink工具箱可完成電力電子技術教學中的絕大部分的仿真實驗，包括：單相相控整流電路、三相相控整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流調壓電路等典型電路，學生還可根據課程需要設計簡單的電路并進行建模仿真。將仿真軟件引入實驗教學中，充分發揮學生的想象力，讓學生自己去設計和開發電路，并對電路進行建模、仿真、觀測，極大地促進了學生主觀能動性、創新思維和動手能力的提高。
三、典型應用電路的仿真
電力變換電路的電路結構相對復雜，在分析電路時其負載一般有電阻性負載、電阻-電感性負載和電阻-電感性負載接續流二極管三種形式。負載不同，流過負載的電壓和電流也不同。在電阻性負載的分析中，由于電阻是線性元器件，流過電阻的電壓和電流相位相同，分析相對簡單;電阻-電感性負載中，由于電感器件的非線性，流過負載的電壓和電流相位不同，通常情況下電壓超前電流，并且控制角不同，輸出電壓、電流波形變化非常大，學生在分析時容易混淆。應用Matlab仿真軟件，學生可自己動手設計應用電路，在同一虛擬示波器中觀察不同負載，不同控制角下的輸入輸出波形，參數設置簡單、仿真結果直觀、方便對比。
下面以典型的單相橋式全控整流電路為例，介紹Matlab仿真軟件在電力電子教學中的應用，重點介紹電阻-電感性負載時的仿真建模。
（一）單相橋式全控整流電路的電路結構及工作原理
單相橋式全控整流電路具有輸出電壓脈動小、功率因數高、整流變壓器沒有直流磁化等優點，在單相整流電路中應用廣泛。
圖1是單相橋式全控整流電路在不同負載下的原理圖。圖中四個晶閘管VT1、VT2、VT3、VT4構成整流橋，u2是變壓器二次側電壓，iVT1和iVT2分別為流過晶閘管VT1和VT2的電流，ud為負載電壓，id為負載電流。圖1中，電路的負載從左至右分別為，電阻-電感性負載、電阻性負載、電阻-電感性負載加續流二極管。
在單相橋式全控整流電路中，閘管VT1、VT2為共陰極接法，晶閘管VT3、VT4為共陽極接法?？刂茣r要求橋臂上的晶閘管同時成對導通，其中VT1、VT4是一對，VT2、VT3是一對，VT1、VT4和VT2、VT3構成兩個整流路徑。在給觸發脈沖時，要保證兩組門極觸發信號的相位保持180°的相位差。調節控制角，可以使電路輸出不同的波形，輸出電壓電流的平均值、有效值、功率因數等參數也會跟著變化。
（二）單相橋式全控整流電路的仿真
1.仿真模型的建立
根據圖1所示，用MATLAB建立的仿真模型如下：
如圖2所示，其中VT1、VT2、VT3、VT4為四個晶閘管模型，ug1、ug2、ug3、ug4為四路脈沖信號模型，用來產生控制信號;電源電壓為正弦交流電，幅值220V，頻率50Hz;iVT1、iVT2、uVT1、uVT2分別是加在晶閘管VT1、VT2電壓和流過的電流;id、ud用來觀測負載的電流和電壓;Scope為示波器，用來觀測各路電壓、電流和脈沖信號。
2.模塊參數的設置
（1）模塊參數的設置：交流電壓源的峰值設置為：“220*sqrt（2）V”，頻率設置為“50Hz”，電阻和電感的設置分別為：“1Ω”和“0.01H”。脈沖信號的峰值電壓設置為“3V”，周期設置為“0.02s”，脈沖寬度設置為“10%”。相位延遲用于設置觸發角，計算公式為t=T*（α/360）。在設置觸發角時，VT1、VT4是一對，二者必須相同，VT2、VT3是一對，二者必須相同，且這兩對觸發角必須相差180°。以觸發角是30°時為例，VT1、VT4觸發脈沖的相位延遲設置為0.02*（30°/360°），VT2、VT3觸發脈沖的相位延遲設置為0.02*（30°/360°）+0.01。其它模塊參設為默認設置即可。示波器的端口數根據需要進行設置。（2）仿真參數的設置：將開始時間設置為“0”，終止時間設置為“0.1”，算法設置為“ode23tb”。
3.仿真波形
為了方便對比，分別給出了觸發角為30°和60°時的仿真波形。
圖3和圖4每個圖的輸入輸出信號都是9路，信號由上至下分別為：輸入正弦波u2;加在晶閘管VT1、VT2上的觸發脈沖信號ug1、ug2;流過晶閘管VT1、VT2的電壓uVT1、uVT2和電流 iVT1、iVT2;以及加在電阻-電感性負載的電壓ud和流過其的電流id。9路信號基本涵蓋了電路中所有元素的電壓或電流波形，在同一虛擬示波器中顯示，非常清晰明了，也方便觀察對比，利于學生分析理解，學生對理論知識的理解更透測了，大大提升了學生的學習興趣。
四、使用效果
經過幾個學期的對比，將Matlab /Simulink仿真技術應用在電力電子技術課程的教學中，呈現出了比較好的教學結果，主要有：
第一，現實中，實驗用的顯示器一般為雙蹤示波器，最多可同時觀測兩路信號，并且由于操作不當或者設備老化，經常出現實際波形和理論不符的現象，達不到虛擬仿真呈現的效果。將Matlab應用于職業院校的電力電子技術實驗教學，通過一個虛擬示波器可同時觀測多路需要觀察的信號波形，方便對比，加深了學生對理論知識的理解。
第二，在控制角一定的情況下，通過電路的仿真，可將電路中電源、晶閘管、負載中的電壓和電流波形很清晰的在同一示波器中顯示出來，方便觀察、對比，結果清晰、明了。
第三，在仿真過程中，電路參數可“任意設置”，可以任意設置控制角的大小，任意設置負載和其他參數，非常方便。設置完參數后可立即觀測波形。在之前的實踐教學中，電路連接完成，設置負載參數后，需要計算、推導才能得出正確的波形，現在職業院校的學生對計算推導很不感興趣，教學效果差，仿真教學增強了學生的自信心。
第四，之前的實驗內容以驗證性為主，掛件已經是定好了的，實驗內容基本不能更改，或者可以改動的內容很少，內容不具有綜合性、創新性和設計性。將Matlab/Simulink仿真技術引入電力電子教學，學生可以根據興趣，自己設計電路并進行仿真，結果也易于觀測，增強了學生學習的興趣。
五、結語
本文以單相橋式全控整流電路為例，將Matlab/Simulink仿真技術應用于電力電子技術的實驗教學。給出了單相橋式全控整流電路的仿真模型和電阻-電感性負載在不同控制角下的仿真波形，將控制角的變化對波形的影響在虛擬示波器中很清晰的呈現出來，參數的調整非常方便。將仿真實踐教學與課堂教學結合，這種方法直觀、有效、快捷，使復雜的電力變化電路分析過程變得相對容易，可使學生比較容易掌握電路的工作原理并進行簡單的應用電路設計。在高職院校的電力電子技術實踐教學中引入虛擬仿真技術，增強了教學的直觀性、可視性、便捷性和靈活性，使學生的學習興趣得到而激發和提高，提升了課堂效率，教學效果相對之前，比較令人滿意。
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電力變流技術電力電子論文范文第4篇
摘 要 電力電子變壓器是智能的電力變壓器，通過電力電子變換技術實現對電源的靈活控制。傳統的電力變電器存在著會對電力系統的安全帶來威脅的缺點，這使得傳統的電力變電器難以滿足電力系統發展的需求。運用電子技術對傳統電力變壓器進行創新而形成了電力電子變壓器，是當代電力系統發展的必然產物。文章論述了電力電子變壓器的研究背景、概念及其在電力系統中的應用。
關鍵詞 電力電子變壓器；電力系統；應用
電力變壓器主要作用是電壓升降和系統隔離，是電力系統中最基本的輸變電設備。傳統的電力變電器存在著一定的缺點，會對電力系統的安全帶來威脅，導致傳統的電力變電器難以滿足電力系統發展的需求。運用電子技術對傳統電力變壓器進行創新是當代電力系統發展的必然選擇。本文論述了電力電子變壓器的概念、其在電力系統中的應用，驗證了電力電子變壓器更加適合于當代電力系統。
1 電力電子變壓器在電力系統中的應用的背景
電力系統隨著經濟和社會的飛速發展而有了巨大的變化。大型和超大型的電力系統的出現使得電力系統的規模不斷擴大，打破了地域之間的阻斷，不斷跨區域發展，這種發展也對電力系統的穩定性提出了更高的要求；除了傳統的發電方式之外，風能、太陽能、潮汐能等可再生能源發電也得到了快速的發展，多種發電形式并存的現狀使電力系統出現了并入和轉換的問題；科技技術不斷發展，敏感負荷的接入使得電力系統出現了一些質量問題。電力系統要面對的問題和調整越來越多、越來越艱巨，傳統的電力變壓器在這種背景之下呈現出了不足之處，對電力變壓器進行創新才能夠真正滿足當代電網的新需求。
2 電力電子變壓器概述
電力電子變壓器是利用電力電子變化技術和電磁感應原理將電力特征（電壓、電流的頻率和幅值等）能量從一種轉化為另一種的電力設備。
電力電子變壓器相對于傳統的電力變壓器而言，不同之處在于電力電子變換技術的引入。正是由于這個原因，電力電子變壓器能夠對一、二次側的電壓實現實時控制，使電力系統的電壓、功率和電流等的控制能夠更加靈活。電力電子變壓器不僅具有傳統電力變壓器的功能，而且還增加了一些符合現代電力系統需求的新功能，例如提高穩定性、優化配置各種電源、改善供電質量、控制功率潮流等。
3 電力電子變壓器在電力系統中的應用
雖然在當前的電力系統中電力電子變壓器還沒有大范圍的使用，但是電力電子變壓器固有的特點能夠解決當代電力系統中的新問題，已經在初步的使用中表現出了不凡的成績。
3.1 配電網供電質量改善中電力電子變壓器的應用
配電線路中時常會出現電壓的突升、突降、閃變和波動的電壓擾動問題，通過在配電端架動態電源恢復器是目前解決這些問題的常用方法。這種傳統的動態電壓恢復器消除系統電源擾動的方式是對系統注入一股補償電壓，但是補償電壓是由可調自耦變壓器和隔離變壓器來產生的，這種不連續的調節降低了動態電壓恢復器對于系統的響應速度，會出現不能將電壓波動完全消除的情況。另一方面，由于內部構成的問題，傳統的動態電壓恢復器的體積比較大、成本都比較高。
動態電壓恢復器是在電力電子變壓器的基礎上產生的，能夠極大地提高對動態補償的響應速度。動態電壓恢復器有三個組成部分：輸入級對輸入功率因數和直流輸入電壓實現可控，主要構成是三相工頻PWM整流器；隔離級具有系統隔離和直流電壓變壓的功能，主要構成是高頻隔離變壓器、單相高頻整流、單相高頻逆變；輸出級實現三相輸出電壓獨立控制，主要構成是單相工頻電壓源逆流器。
動態電壓恢復器采用的是符合控制的方式，也就是說動態電壓補償指令有兩個，一個是電網側電壓，主要是利用電壓諧波補償指令來提高穩定性和響應速度；另一個是負載側電壓，主要是針對修整器壓變內阻和漏抗。這種控制方式與之前的方式先比能夠更好的改善電壓的補償效果。
3.2 電力系統動態特征改善中電力電子變壓器的應用
我國國土面積廣的特點使電源點與負荷區的距離較遠，形成了我國的輸電系統具有電壓高、距離遠、容量大的特點。要實現西電東送這樣的遠距離送電必須首先保證輸電系統的穩定。在遠距離輸電系統中，運用電力電子變壓器能夠使發電機勵磁和電力電子變壓器協調控制，能夠保證遠距離輸電系統的穩定性。
在電力系統中電壓、電流、功率的調節需要通過電力電子變壓器來實現，根據電力系統的實際需要，功率要在電力電子變壓器與電力系統之間實現交換和流動，通過提高電力系統的阻尼來抑制電壓擾動造成的震蕩，使其快速回復到穩定的狀態運行，這就在很大程度上提高了電力系統的穩定性。
3.3 分布式電源并網中電力電子變壓器的應用
由于煤、石油等化石資源的不斷減少，對可再生能源的利用越來越受到人們的重視。風力發電和光伏發電將在未來得到廣泛的應用，而這些發電技術的使用將會使得電力系統中接入大量的分布式電源。分布式電源由于其容量小、交直流兼有的特性使得電壓或者頻率波動比較大，如果將這種電源直接接入到電力系統中，會沖擊電力系統的穩定運行。風力發電、小水電、燃燒電池、太陽能等發電產生的分布式電源都需要不同的電力電子變壓器的輸入級，而電力電子變壓器的中間隔離級、輸出級就與一般的配電系統中的電力電子變電器的結構基本一樣。要實現分布式電源并入電網時運行能夠與電力系統實現并聯，而且將這些能源利用高功率因數的方式回饋到電網，這就要求電力電子變壓器輸出級并網電流為與電網電壓同頻率、相位的正弦波。
3.4 柔性交流輸電技術中電力電子變壓器的使用
柔性交流輸電技術中，對電力電子變壓器主要的應用為與其結合起來實現輸電網高壓鍛煉限流器和不間斷供電技術。
在線式不間斷電源能夠向負荷不間斷地供電，是將蓄電池組安裝到電力電子變壓器的直流環節。電網正常工作時，對負荷供電的工作有配電網通過電力電子變壓器來完成，一旦電網發生故障，配電網無法向負荷供電時，電力電子變壓器內部配備的蓄電池組就會代替配電網向負荷進行不間斷的供電，直到配電網供電再次恢復。
4 總結
通過對電力電子變壓器及其在電力系統中的應用，本文得出了電力電子變壓器除了傳統電力變壓器所具備的電壓變換和能力傳遞的功能之外，還具有很多適應了當代電力系統需求的新功能。電力電子變壓器是對傳統電力變壓器從原理到結構上的創新，必將在未來的電力系統中得到更為廣泛的使用，為電力系統作出應有的貢獻。
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電力變流技術電力電子論文范文第5篇
廣西壯族自治區通信產業服務有限公司玉林分公司
【摘 要】電力通信技術是供電企業發展過程中十分重要的技術之一，在電力系統的各環節中應用十分廣泛，但就目前而言，我國電力信息與電力通信技術的融合依然處于初級階段，實際的應用過程中還存在著一些問題，這種形勢之下，電力系統相關技術人員正在積極地研究電力系統信息通信融合技術，本文主要就電力系統中網絡通信技術的實際應用問題進行簡單的討論分析。
【關鍵詞】電力系統；網絡信息通信技術；電力信息業務；優勢；現狀
1.電力信息通信技術概述
隨著社會經濟及科學技術的快速發展，網絡技術逐漸開始應用于各行各樣之中，就電力通信而言，隨著電力信息與網絡通信技術的不斷融合，電力通信系統運行更加的安全、穩定、高效，這對電力通信而言十分有利。電力信息網絡技術具有以下特點：（1）信息覆蓋面積廣泛、技術裝備化程度高。電力網絡通信技術是在自動化技術、網絡技術、通信技術、計算機技術等有關的科學技術的基礎之上發展起來的，系統運行過程中需要依賴各種先進的設備，相關工作人員必須要對電力系統專業知識以及上述的種種專業技術知識有充分的了解，只有這樣才能夠更好的利用電力網絡信息通信系統，切實提高信息傳輸的速率以及信息的利用率，更好的為電力系統服務；（2）具有明顯的地域性特征。各國家及地區的電力系統的運營及管理的方法都可能會存在著較大的差異，以電網電壓來說，我國大陸的電網電壓為220v/380V，頻率為50Hz，事實上，許多國家或者地區的電網電壓都與我國不同，比如，我國香港地區的單相電壓為120V、220V兩種，三相電壓為220V，頻率為50Hz加拿大的單相電壓有120V、240V兩種，三相電壓有208V、240V兩種，頻率為60Hz，這種情況下，電力信息網絡技術就很難實現產品化、標準化，由于電力系統是國家重要的基礎設施，因此，受到國家相關政策的保護，實際的工作過程中需要走國產化發展的方針，這些因素影響之下，電力信息通信技術具有明顯的地域性特征。
2.電力信息通信的特點
電力信息通信的特點主要包括以下幾個方面：首先，電力信息通信在應用的過程中，對技術的專業性提出了很高的要求。因此，必須掌握多方面的技術，才能提高電力通信的質量。其中常見的有自動化技術和計算機信息技術。同時，還需要掌握電力系統中的相關知識。其次，具有信息覆蓋面廣的特征，其涵蓋了5個方面的內容，分別是：發電系統、輸電系統、變電系統、配電系統，以及用電系統。其次，電力通信的地域性很強。表現為：在不同的國家、不同的地區中，針對存在的差異性，可以采用專業的運營方案來解決。最后，電力通信技術容易受到國家政策的影響，當前呈現出國產化的發展趨勢。
3.我國電力信息通信網絡現狀
雖然網絡信息技術在電力通信中已經應用了較長時間，但總體而言依然處于初步發展階段，電力網絡信息通信系統在實際的運行過程中還存在著和許多的問題，一定程度上阻礙了電力系統的發展
3.1電力信息通信網絡的資源傳輸質量難以保證
經濟在快速的發展，社會對于電力資源的需求在逐漸的提高，這對電力企業帶來了較大的壓力，企業的電能輸送管理之中出現了許多的問題，比如通信網線沒有進行屏蔽層包裝、通信信號傳輸過程中容易受到外界干擾，通信網線主要采用的是單股銅線，使用過程中容易被折斷，種種因素的影響之下，信息傳輸的質量難以保證
3.2電力通信系統發展存在著地域失衡的現象
我國國土面積較大，各地區經濟發展存在著較大的差異，電力通信系統建設過程中受到區域經濟條件、技術條件等因素的限制，存在著明顯的地域性差異，經濟較發達的中東部地區電力通信系統建設更加完善，西部地區電力通信系統建設過程中存在著十分明顯的問題，隨著電力系統的發展，這種差異會越來越明顯。
4.網絡技術在電力信息通信中的應用
電力系統通信系統是電力系統開展電力調度及管理的主要的信息交流平臺，為了保證電力線系統運行的安全性、穩定性，更好的為廣大電力用戶提供服務，電力通信系統的信息傳輸速度必須要快，要具有較高的可靠性，防止電力信息難以及時傳輸或者傳輸過程中信息泄露，危害電力系統的安全。電力通信系統日常的運行過程中主要有以下幾種電力信息業務
4.1調度電話及行政電話
屬于傳統的語音業務，是電力企業調度電力資源以及開展行政管理工作的重要的通信保障，信息連續速度以及可靠性必須要滿足實際的系統工作需求。
4.2管理信息系統
該系統能夠提供日常業務查詢功能，電力系統的各部門的計算機信息聯網都主要依靠的是電力信息通信專網
4.3繼電保護信號
該業務的開展對于信息的可靠性要求非常高，工作過程中主要通過PVM設備的G.703/64kbps接口與SDH傳輸平臺連接
4.4變電站視頻監控信息
變電站視頻監控信息主要采用的是10/100Base-T以及TCP/IP網絡接口方式，對通信系統的“遙控、遙測、遙調、遙信”功能進行了補充及完善，對電力通信系統業務的深層次發展有著明顯的推動作用
4.5視頻會議業務
現階段，電力企業的用戶已經逐漸開始認同在分組交換網絡的IP視頻會議系統，該系統主要運行在基于H.323協議的環境之下，未來將主要采用的是TCP/IP網絡接口方式。
4.6電網調度自動化實時數據
該功能的主要作用是為電力系統調度控制中心采集數據，該功能對系統的可靠性要求較高，為了性能需求，信息傳輸有一定的時延。這幾類業務中，調度電話、行政電話及IP電話屬于話音業務，視頻監控、GIS、視頻會議、網絡應用屬于多媒體業務，而管理信息系統屬于數據業務。
5.網絡技術應用優勢
將網絡技術應用于電力通信系統之中能夠明顯的提高電網對于相關電力信息的控制能力?，F階段，我國電網已經開始廣泛的應用智能化技術，智能電網將是未來電網發展的主要方向，這必然會改變電網系統的運作方法，改善系統工作效率，這對于電能的輸送以及電網的控制都有著重要作用；電網建設關系著國家國民經濟的發展以及社會的穩定，長期以來形成了固有的發展模式，必然難以適應當前市場經濟的形勢，企業想要長久的發展，必須要積極的轉變發展模式，網絡技術的應用，為電力系統注入了先進的科學技術，利用計算機系統全面創新電力通信信息系統，這對于電網的發展以及電力企業的創新都有著重要的推進作用；電網系統管理工作的重要內容之一就是電力資源的地域輸送，獎網絡技術應用于電力系統中之后，為電力輸送系統的組織管理工作提供了新的智能化的模式，對于促進電力系統各部門的協調，提高系統運行效率有著現實意義。
6.結束語
電力系統是國家的基礎產業，對于國民經濟的發展以及社會的穩定都有著重要的意義，本文主要從四個方面就電力系統中網絡信息通信技術的應用問題進行了簡單的討論分析，僅為電力系統有關人員的研究工作提供參考。
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電力變流技術電力電子論文范文第6篇
摘 要 分析電路分析基礎課程教學存在的問題，提出對課程從實踐學時、考核方法到整合理論教學內容，從理論教學方法到工程實際應用意識的培養等多方面進行教學改革。通過對課程的教學改革，使學生獲得電路基礎理論知識的同時，著重培養學生工程意識和實踐應用技能。
關鍵詞 電路分析基礎；教學改革；探討
1 電路分析基礎課程的重要地位及教學現狀
電路分析基礎課程是自動化、電子信息工程、測控技術等理工科專業必修的專業基礎課，在整個人才培養中占有重要的地位，具體分析如下。
1）該課程是整個大學教學中開設最早的專業基礎課程，兼具理論性、實踐性，是學生第一個接觸到的實踐課程；
2）該課程所學知識在后續開設的電機拖動、電力電子技術、自動控制原理、單片機等專業課程中都有所應用，是其他專業課程的基礎課程。
由以上分析可知，電路分析基礎課程在整個人才培養中屬于基礎性專業課程和實踐課程[1]，和后續專業課程聯系緊密。通過該課程的學習，不僅使學生掌握電路分析的基本概念、基本定律和電路的分析方法，而且要獲得必需的電工基礎理論知識，為學習后續課程打下必要的理論基礎。同時，注重工程意識培養、自學能力培養，使學生具有分析、解決問題和實踐應用技能，樹立理論聯系實際觀點，為培養高技能人才打下必要的基礎。
該課程教學內容主要包括電路元件介紹、電路分析方法、定理等。目前該課程教學主要存在以下問題：
一是實踐教學內含于理論教學中，受制于總學時限制，無法開展綜合性、設計性實驗，實驗教學利用實驗箱來完成，學生只需依照實驗指導書通過實驗箱連接電路即可完成實驗，實驗項目為驗證性實驗，在實驗過程中學生不能將自身想法付諸實踐，不利于學生創新能力培養；
二是課程知識點抽象，元器件在電路中工作特性難以理解，電路分析方法、定理眾多，難以深入理解；
三是課程教學內容獨立于其他專業課程之外，沒有和相關其他專業課程有所聯系。
2 電路分析基礎課程教學改革方法
鑒于該課程在人才培養中的重要基礎性地位以及目前教學存在的諸多問題，進行教學改革，具體分析如下。
修訂培養方案，剝離實踐教學環節 為充分體現課程在人才培養中基礎性地位[2]，以夯實理論基礎為前提，以培養創新能力為導向，通過梳理江漢大學文理學院自動化專業人才培養方案后發現，原有課程學時包含理論課和實踐課學時，即實踐課屬于課內教學環節。由于受制于總課時的約束，實踐教學只能利用實驗室實驗箱開展一些驗證性實驗。鑒于此，將課程實踐教學環節[1]從原有的理論教學中剝離出來，單獨開設電路分析基礎實踐課程，并對實踐課程采取獨立的考核方式[2]。單獨開設實踐課程后，學生在完成驗證性實驗基礎上有充足時間來完成設計性實驗，通過驗證性實驗加深對理論知識的理解，進一步通過設計性實驗達到感性認識，培養獨立思考、創新能力。
整合理論教學知識體系，瞄準一個方向、一個定律 在該課程眾多定律、定理中，基爾霍夫定律[3]是基本定律，課程后續介紹的電阻電路分析方法、動態電路分析都是基于此定律得到的。掌握了基爾霍夫定律，就掌握了電路分析方法，由此可見它在整個課程中的重要性。它包括電流定律和電壓定律，這里只介紹電流定律。
基爾霍夫電流定律[3]（KCL）定義：在集總電路中任何時刻，對任一結點，所有流出結點的支路電流的代數和恒等于零。定義中有幾個重要的問題需要清晰。
一是電流的“代數和”。既然涉及代數和，那必然和電流的正負有關。電流的正負是根據電流是流出結點還是流入結點判斷的，若流出結點的電流前面取“+”號，則流入結點的電流前面取“-”號；反之相同。
二是怎樣判斷電流是流出還是流入結點？電流是流出結點還是流入結點，均根據電流的參考方向判斷。因此在理解基爾霍夫電流定律之前需要瞄準一個方向，即參考方向。
實際電路中電流或電壓的實際方向可能是未知的，也可能是隨時間變動的。為了對電路進行分析，當涉及某個元件電流或電壓時，要指定電流或電壓的參考方向。指定參考方向的用意在于把電流或電壓看成代數量，若電流或電壓的實際方向和參考方向相同，則認為其為正值；若電流或電壓的實際方向和參考方向相反，則認為其為負值。下面以圖1（a）的電路來分析參考方向的選取。
圖1（a）中，流過電阻電流實際方向未知的情況下，分析電路時到底選擇哪種參考方向？為說明問題，仿真圖中根據不同參考方向連接兩個電流表，如圖1（b）、1（c）所示，仿真結果如圖2所示。
仿真后實際電流方向如圖2箭頭流動方向（即順時針方向）。在圖2（a）中選擇參考方向為逆時針，即和電流實際方向相反，電流表示數為-0.01 A；圖2（b）中選擇參考方向為順時針，即和電流實際方向相同，電流表示數為+0.01 A。對于同一個電路選擇不同參考方向后得到電流大小是相同的，只是有正負的區別，若得到電流為正值，則說明選擇的參考方向和實際方向相同；反之相反。
因此，分析電路時參考方向可以任意指定，并不影響電路的實際情況。由此，在使用基爾霍夫電流定律時可簡化處理，即：流入結點電流代數和等于流出結點代數和。
互動、提問式教學，透過現象看本質 電容和電感元件是交流電路里常用元件，這兩種元件的電壓和電流的約束關系和電阻元件的不同，它是通過導數（或積分）表達的，所以稱為動態元件，又稱為儲能元件。對動態元件的理解、掌握將關系到一階、二階動態電路的分析。
通過互動、提問引出電容、電感元件的特性。給出如圖3所示電路，首先提出問題：分別將開關切換到電阻、電容和電感元件所在電路時，電路中燈泡會有什么現象？讓學生討論問題。然后利用仿真軟件[4]仿真，會觀察到開關切換到電阻電路時，燈泡立刻點亮，亮度始終不變化；開關切換到電容電路時，燈泡點亮，但亮度逐漸變暗，最后熄滅；開關切換到電感電路時，燈泡不亮，然后逐漸變亮，最后亮度穩定下來。為什么會出現這樣的現象？
對結果詳細分析：由仿真圖4可以看出，電阻電路電壓U1始終不變，所以燈泡開始就點亮而且亮度不變；由仿真圖5可以看出，電容電路開始時電壓U2為零，電源電壓都加在燈泡上，所以燈泡點亮，隨著時間的變化，電容兩端電壓逐漸增大，燈泡的電壓則逐漸減小，亮度逐漸變暗，最后電源電壓完全給電容充電，燈泡則熄滅；由仿真圖6可以看出，電感電路開始時電流為零，燈泡不亮，隨著時間逐漸變化，電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮。
最后引導學生通過觀察各電路中燈泡呈現的不同現象結合仿真圖進行分析，電容電壓由零到最大是一個動態過程，電感電流由零到最大也有一個動態過程，所以兩個電路中燈泡會出現上述現象，即它們是儲能元件。
進一步引申問題：有電容元件存在的電路，當通電時間足夠長后，電容兩端相當于斷路；有電感元件存在的電路，當通電時間足夠長后，電感相當于短路。
通過以上提問、互動的過程，學生會容易理解有電容、電感元件的電路是動態電路，通過圖表分析可以清晰、直觀地對動態電路元件性能進行分析，明白在動態電路中電容電壓、電感電流是如何變化的。
由點及面，由淺入深，理論向實際應用轉化 二極管是電路設計中常用的電子元件，具有單向導電性，即在二極管兩端加正向電壓時二極管導通，加反向電壓時二極管截止。針對這一特性，考慮在實際電路設計時，二極管的這個性質有什么用處？給出圖7所示電路和電路輸入電壓波形圖，如圖8所示，讓學生分析電壓探針U2處電壓波形。
分析可知，當輸入信號處于正半周期時，二極管導通；當輸入信號處于負半周期時，二極管截止。圖7是利用二極管的單向導電性實現工程上常用的半波整流電路。電壓探針U2處電壓波形如圖9所示。
通過以上對實際電路的分析，逐漸建立學生的工程意識，培養學生理論聯系實際的能力。
3 結論
通過對課程進行教學改革，給予學生充分實踐、創新的時間，發揮學生主動思考能動性；以參考方向和基爾霍夫定律為主線展開理論教學，降低課程學習難度，使學生容易理解、掌握電路分析的基本方法；由電路現象來分析電路本質，以及通過由點及面將理論知識轉化為實際應用，啟發學生工程思維，鍛煉學生工程意識。
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