電力電子系統(tǒng)的組成

電力電子系統(tǒng)是由主電路和控制電路組成的。

主電路中的電壓和電流一般都較大，而控制電路的元器件只能承受較小的電壓和電流。

因此在主電路和控制電路連接的路徑上，如驅(qū)動電路與主電路的連接處，或者驅(qū)動電路與控制信號的連接處，以及主電路與檢測電路的連接處，一般需要進(jìn)行電氣隔離，而通過其它手段如光、磁等來傳遞耦合。

由于主電路中往往有電壓和電流的過沖，而電力電子器件一般比主電路中普通的元器件要昂貴，但承受過電壓和過電流的能力卻要差一些。

因此，在主電路和控制電路中附加一些保護(hù)電路，以保證電力電子器件和整個電力電子系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行，也往往是非常必要的。

器件一般有三個端子（或稱極），其中兩個聯(lián)結(jié)在主電路中，而第三端被稱為控制端（或控制極）。器件通斷是通過在其控制端和一個主電路端子之間加一定的信號來控制的，這個主電路端子是驅(qū)動電路和主電路的公共端，一般是主電路電流流出器件的端子。

電力電子技術(shù)的應(yīng)用

在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，包括發(fā)電環(huán)節(jié)在內(nèi)的多種設(shè)備，是將來應(yīng)用該技術(shù)的主要環(huán)節(jié)，主要是進(jìn)行改善和應(yīng)用這些設(shè)備。

（1）大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡單和成本廉價等優(yōu)點(diǎn)，其控制靜止勵磁是采用的閘管整流并自勵方式，此方式在各行業(yè)的大電力系統(tǒng)得到廣泛采用。因?yàn)閯畲艡C(jī)的中間慣性部分被去掉了，所以具備快速性調(diào)節(jié)性能，可以產(chǎn)生良好控制效果和充分發(fā)揮其性能。

（2）風(fēng)力和水力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁。用水力進(jìn)行發(fā)電的有效功率基本是由水頭壓力和流量決定的。在水頭變化較大時，機(jī)組最優(yōu)的轉(zhuǎn)速也會跟著發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率主要是和風(fēng)速的三次方有關(guān)系，是正比關(guān)系，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。要使機(jī)組變速運(yùn)行，取得最大的有效功率，可以通過改變轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、輸出的頻率恒定。該應(yīng)用的核心技術(shù)主要是變頻電源。

在節(jié)電方面的應(yīng)用

（1）變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速運(yùn)行。電動機(jī)節(jié)電主要是表現(xiàn)在兩個方面：一個是電動機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力;另一個是通過變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)。只有將二者結(jié)合起來，才使得電動機(jī)節(jié)電方面變得較完善。交流調(diào)速目前在礦山和冶金等行業(yè)的電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。

（2）減少無功損耗，提高功率因數(shù)。在電氣設(shè)備中，其器具包括變壓器在內(nèi)的主要設(shè)備都是屬于感性負(fù)載。他們在運(yùn)行時，不但消耗電氣設(shè)備的有功功率，還消耗它的無功功率。無功電源和有功電源是一樣的，是用來保證電能質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。所以，當(dāng)電氣設(shè)備中的無用功的容量比較小時，應(yīng)該增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，從而使得設(shè)備功率因數(shù)得到很大的提高。

在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

（1）通信用高頻開關(guān)電源。通信業(yè)的進(jìn)步和飛速發(fā)展，在很大程度上推動了通信電源的高速發(fā)展。在通信技術(shù)中，一次電源通常為整流器，而二次電源為直流—直流變換器。在通信設(shè)備中，電源電壓不同，集成電路的種類也多;因此，在通信供電系統(tǒng)中，從中間母線電壓，將變換成所需的各種各樣的直流電壓，這樣才可以減小損耗，能較為方便的增加和安裝設(shè)備。

（2）直流-直流（DC/DC）變換器。DC/DC變換器是一個將固定的直流電壓轉(zhuǎn)換成可以變動的直流電壓，在地鐵列車和無軌電車無級變速的控制上該技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用了，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能。將直流斬波器用來代替變阻器，可以節(jié)約電能達(dá)到30%左右，效果很好。直流斬波器不僅可以起到能夠調(diào)節(jié)電壓的作用（如開關(guān)電源），而且還可以對電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲進(jìn)行有效地控制和抑制，使調(diào)節(jié)和控制效果取得了明顯的進(jìn)步。

（3）直流輸電技術(shù)。直流輸電、輕型直流輸電技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：有較大的輸電容量，能靈活的進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并且穩(wěn)定性能極好等。同時，電壓直流輸電所具有的的獨(dú)特優(yōu)勢是：可以利用海底電纜輸電;并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電;還可以將不同頻率系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。在上個世紀(jì)七十年代，電力電子技術(shù)正式應(yīng)用在直流輸電上，起源于世界上第一個晶閘管換流器的誕生。從那往后，在生產(chǎn)實(shí)踐中所用到的`直流輸電工程基本上都是用的晶閘管換流閥。

在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

目前，能否進(jìn)行可靠性供電，到底如何進(jìn)行加強(qiáng)和提高電能質(zhì)量，是現(xiàn)在配電系統(tǒng)中所需要迫切解決的問題，要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾才可以使電能質(zhì)量得到控制，同時還要滿足頻率和諧波以及電壓的不對稱度的要求。用戶電力技術(shù)（DFACTS）是在柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）的各項(xiàng)技術(shù)成熟以后，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并能對電能質(zhì)量進(jìn)行控制的一項(xiàng)新技術(shù);它是現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)中的主要應(yīng)用。由于DFACTS設(shè)備其原理、結(jié)構(gòu)、功能與FACTS比較相似，根據(jù)市場的需求，其使用范圍會逐漸廣泛，再加上電力電子器件價格越來越廉價，可以預(yù)計DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將快速進(jìn)入一個高速發(fā)展的階段。

改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)

根據(jù)世界上較為發(fā)達(dá)的國家進(jìn)行的預(yù)測和判斷，今后將有百分之九十以上的電能需要利用電力電子技術(shù)進(jìn)行處理之后，才可以進(jìn)行使用。電力電子技術(shù)與百分之九十五的現(xiàn)代的工業(yè)以及各種民用的機(jī)電設(shè)備有很大的關(guān)系。特別指出的是，電力電子技術(shù)是一個用弱電來控制強(qiáng)電的載體，同樣也是計算機(jī)技術(shù)與機(jī)電設(shè)備之間進(jìn)行接口的重要瓶頸。該技術(shù)可以為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)將來采用微電子技術(shù)創(chuàng)造有利的條件和強(qiáng)大的技術(shù)支持，還可以為將來充分發(fā)揮計算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢奠定強(qiáng)有力的技術(shù)條件和基礎(chǔ)。