有关电力工程中电气自动化技术探究

1、有关电力工程中电气自动化技术探究摘要：随着我国国民经济的高速发展，电力工程也得到了 全面的发展与进步，电子技术、微电子技术已广泛的应用在 冶金、机械制造、石油化工、电子、轻工业等多个领域。电 气自动化技术作为我国技术改造的重要组成部分，在社会生 产领域发挥着不可替代的重要作用。我国自上个世纪五十年 代以来，电气自动化专业被称之为工业企业电气自动化，随 后经过多次的工作总结与调整，其逐步形成了一套系统、专 业和全面的科目体系。近年来，随着国民经济的发展，电力 工程电气自动化技术应用逐步广泛，成为人们工作探讨的主 要热点，本文就有关电气自动化技术的一些发展应用进行分析与探讨。关键词：电力工程电气自

2、动化电子开关电子技术是伴随着上个世纪中期计算机技术的问世与 发展而兴起的一门新兴技术。在现代社会发展中，高新技术 的应用已成为社会发展的主流趋势，是以电子信息技术为指 导，以生物技术和空间技术为核心的社会发展历程。在目前 的电力工程建设中，电气自动化的应用对于促进电力工程建 设有着重要作用与意义，是高新技术产业发展的引路人。在 社会发展的今天，电气自动化技术水平的研究与应用已成为 衡量一个国家科技水平的主要标志之一。一、电气自动化概述电气自动化是基于电气信息领域形成的一门新兴学科， 但是由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非 常迅速，现在也相对比较成熟，在高新技术产业中占据着重 要地

3、位与作用，成为目前工业、农业和国防领域中的支柱， 也是目前国民经济发展中越来越重要。在目前的电气自动化 中其从传统的电气工程及自动化逐步朝着各行业进行延伸， 小到开关设计，大至宇航飞机等各领域都有应用，也都有研 究。它主要包含了微电子技术、电子技术、计算机技术、自 动控制和智能化技术等。在社会发展中是以计算机技术为基 础，信息技术和智能化技术为核心的工作流程。二、微电子技术微电子技术的应用与发展不仅促使电力工程朝着系统 化、小型化发展，更重要的是其在工作中引起了电子设备和 系统在设计、工艺和制造过程中发生重大的变革和进展。在 电力工程中，所有的元器件都是一个相互连接、相互影响的 环节，同时在设

4、计中各项出发点都不再局限于传统的工作流 程模式，在工作中都是以整个系统设备为核心的工作模式。在微电子技术的应用中，在目前表现最为明显的极为集 成电力控制。集成电力是以微电子技术为核心的工作流程和 模式，也是电子工业化发展的主要能源支柱。在现代化社会 发展中，集成电路已经发展成为超大规模和及高精度以及可 集成数百万晶体管水平的现代化设备。目前社会发展中，有 人认为微电子技术的发展和应用趋势发生了巨大的变化。一方面，企业的技术改造引进了微电子技术后大大增加 了生产力，另一方面，微电子技术与传统生产技术结合而产 生的新技术、新产业，又创造了新的生产力。因此，微电子 技术对我国工业、农业等各个行业生产

5、技术现代化水平的提 高具有重要的作用。三、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管50年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是 第一代电子电力器件，在我国至今仍广泛用于直流和交流传 动控制系统。随着交流变频技术的兴起，相继出现了全控式 器件一ctr、gto、p-m0seft等。这是第二代电力电子器件。 由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同，各 种器件各有其应用范围。gtr的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响 而变化和热容量小、过流能力低等问题，使得人们把主要精 力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路 上，这也使得电路比较复杂，难以掌握。gt0是一种用门极可关

6、断的高压器件，它的主要缺点是 关断增益低，一般为45,这就需要一个十分庞大的关断驱 动电路，且它的通态压降比普通晶闸管高，约为zv4.5v, 开通di/dt和关断dv/dt也是限制gt0推广运用的另一原因, 前者约为500a/us,后者约为500v/us,这就需要一个庞大 的吸收电路。由于gir、gto等双极性全控性器件必须要有较大的控 制电流，因而使门极控制电路非常庞大，从而促进厂新一代 具有高输人阻抗的mos结构电力半导体器件的一切。功率 mosfet是一种电压驱动器件，基本上不要求稳定的驱动电 流，驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流，而关 断时提供放电电流即可，因此驱动电路很简单

7、。它的开关时 间很快，安全工作区十分稳定，但是p-mosfet的通态电压 降随着额定电压的增加而成倍增大，这就给制造高压 p-mosfet造成了很大困难。igbt是p-mosfet工艺技术基础上的产物，它兼有 mosfet高输人阻抗、高速特性和gtr大电流密度特性的混合 器件。其开关速度比p-mosfet低，但比gtr快；其通态电 压降与gtr相拟约为1.5v3. 5v,比p-mosfet小得多，其 关断存储时间和电流卜降时间为别为0.2us 04us和 0. 2us1.5us,因而有较高的工作频率，它具有宽而稳定的 安个工作区，较高的效率，驱动电路简单等优点。mos控制晶闸管（mct）是一种

8、在它的单胞内集成了 mosfet的品闸管，利用mos门来控制品闸管的开通和关断， 具有晶闸管的低通态电压降，但其工作电流密度远高igbt 和gtr,在理论上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开 关频率，且其关断增益极高。igbt和mgt这一类复合型电力电子器件可以称为第三代 器件。在器件的复合化的同时，模块即把变换器的双臂、半 桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在 模块化和复合化思路的基础卜，其发展便是功率集成电路 pic,在pic,不仅主回路的器件，而且驱动电路、过压过流 保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起，形 成一个整体，这可以算作第四代电力电子器件。四、变换

9、器电路从低频向高频方向发展随着电力电子器件的更新，由它组成的变换器电路也必 然要换代。应用普通晶闸管时，直流传功的变换器主要是相 控整流，而交流变频船动则是交一直一交变频器。当电力电 子器件进入第二代后，更多是采用pwm变换器了。采用pwm 方式后，提高了功率因数，减少了高次谐波对电冈的影响， 解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。但是pwm逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩 脉动作用在定转子上，使电机绕组产生振动而发出噪声。为 了解决这个问题，一种方法是提高开关频率，使之超过人耳 能感受的范围，但是电力电子器件在高电压大电流的情况下 导通或关断，开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器 工作频率的提高。五、结束语21世纪人类将全面进入信