大功率电子负载应用效能

 

    1．大功率负载的控制

 

      对于大功率负载的控制是自动控制和自动化技术的主要内容。利用功率电子技术不仅可对大功率负载进行开关状态的简单控制，而且可对大功率负载进行调速、调温、调光等参数控制。

 

      在各种控制系统中，直流电动机占有重要的地位。以往的直流电动机调速常采用在电枢回路上串入电阻的控制方式，这不仅产生较大的功率损耗，而且电动机的机械特性也会变差。利用功率电子技术，可通过相控整流电路或脉冲宽度调制电路控制加载在直流电动机电枢回路上的电压，调节直流电动机的转速。这种调速方式不仅调速精度高，且使电动机保持较好的机械特性。

 

       交流电动机以前主要是作为动力装置使用，但随着交流变频技术的发展，交流伺服电动机在控制系统中得到越来越广泛地应用。交流伺服电动机无机械电刷，可靠性高，通过交流变频技术使其转速调节变得非常准确和方便，这使得交流伺服电动机正在逐步占据伺服电动机的主导地位。

 

    2．节能

 

       当今社会的发展将节能作为了一项重要的工作，利用功率电子技术可对电气装置进行有效的节能控制。

 

      在工业生产中，风机、水泵等装置主要采用交流异步电动机拖动，其用电量占我国T=业用电的50％以上。以往的排风量和水流量的控制均是通过风门或阀门的调节实现的，而电机的转速不变。于是，在排风量或水流量很小时，电动机的功耗与排风量或水流量最大时几乎相等，造成大量的电能浪费。而采用交流变频技术后，可根据排风量或水流量的要求控制交流电动机的转速，节约大量的电能。

 

      以往电子线路所使用的稳压电源多为线性电源，其电源转换效率低，体积大，重量重；而开关电源具有很高的电源转换效率，体积小，重量轻，其发展正在逐步取代线性电源，这不仅使电源的功耗下降，而且可节约大量的金属原材料。

 

       照明用电占总发电量的比例也是比较大的，在我国占总发电量的12％。白炽灯的发光效率低，热损耗大，这使得发光效率高的目光灯、节能灯、发光二极管等节能灯具得到广泛使用。但以往日光灯、节能灯的镇流器使用电感线圈，其线圈存在电阻，且功率因数比较低，仍有较大的功率损耗。利用功率电子技术构造的电子镇流器可使功率因数提高到95％以上，镇流器损耗也明显减小，可有效节能。发光二极管是一种低电压灯具，其发光效率非常高，是非常有潜力的节能光源。利用开关电源将220V交流电转换为低电压直流电，点亮发光二极管，可收到非常好的节能效果。

 

    3．绿色环保

 

      功率电子技术的发展是风力发电、太阳能发电等可再生能源形式迅速发展的重要动力。风力发电、太阳能发电由于受环境条件的制约，发出的电能质量较差，但利用功率电子技术可进行能量的缓冲、储存和适当形式的转换，使其可供各种电气设备使用，也可将能量与电力系统并网。

 

      使用电力作为能源的各种车辆正在飞速发展，由于没有燃油产生的污染，这种车辆被称为环保车辆。电力能源的各种车辆在运行时，其电源形式的转换以及对电动机的控制均得益于功率电子技术。

 

    4．电力传输技术的变革

 

       大功率电子负载技术的应用使电力传输技术发生了重大的变革。以往的电力传输均是采用交流方式，线路上的无功损耗是很难解决的问题。随着功率电子技术的发展，利用整流和逆变装置可使电力传输采用高压直流输电方式，从根本上解决了长距离、大容量输电系统的无功损耗问题。

 

       柔性交流输电系统使用功率器件代替传统的机械式高压开关，使电力系统中的电压、线路阻抗、功率因数等主要电气参数可以按系统需要迅速调整，电网的功率传送能力和可控能力大大提高。

 

       由此可见，大功率电子负载技术已经成为了当前高新技术产业发展的重要技术基础，其发展正在变革着以往的很多电气设备，改善着电气设备的控制方式，使电气设备的工作效率进一步提升，功耗进一步降低。可以说，功率电子技术的发展和应用必将会对未来科学技术的发展产生重大的、深远的影响。