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電工動態大力發展電力電子 助力工業控制系統立異

大力發展電力電子 助力工業控制系統立異

時間:2019年06月10日 18:33:27 | 編輯作者:皇家國際
電力電子技能運用范疇廣泛,尤其是工業操控范疇。關于工業操控體系立異開展的問題,只能從高層次動身,擬定戰略方針。

工業操控開展
  

  在工業操控方面,電力電子技能首要運用在電機驅動體系、開關電源、牢靠供電技能以及電能質量管理技能等。在電力電子技能的基礎上完成的變流器及其操控體系,高精度可程控交、直流電源體系,高精度數控機床的驅動和操控體系,這些技能不光進步了工業制作精度和功率,更重要的是有效地下降了能耗,完成綠色工業。
  
  我國與一切發達國家相同,電力電子技能及電力電子設備已日益廣泛地運用和滲透到工業操控體系中的各個旮旯,并且電力電子恰恰是關系到上述范疇中我國許多引進技能中的中心地點。
  
  國家中長期科學和技能開展規劃大綱指出:“我國要在劇烈的國際競爭中把握自動權,就有必要進步自主立異才能,在若干重要范疇把握一批中心技能,具有一批自主知識產權,造就一批具有國際競爭力的企業。總歸,有必要把進步自主立異才能作為國家戰略,大幅度進步國家競爭力。”所以,咱們認為有必要從戰略高度動身,就工業操控體系中怎么在當時進行自主立異,為開展和復興我國自主的電力電子技能做出奉獻等問題進行仔細的考慮。
  
  工業操控中的典型運用
  
  變頻調速體系

  
  在工業操控范疇中,大部分運用的是交直流電動機,例如數控機床的伺服電機、軋鋼機和礦山牽引、大型鼓風機等等都選用電力電子變頻調速技能。變頻器是運用電力半導體器材的通斷效果將工頻電源改換為另一頻率的電能操控設備,能完成對電機的軟起動、變頻調速、進步作業精度、進步功率因數等功用。變頻器的功用許多,比方優化電機運轉,全國際頂用電量有60%左右是經過電動機來耗費的,因而變頻器在進步電動機的電能運用率上有很大的效果。依據全球聞名變頻器出產企業ABB的測算,該企業在全球規模內現已設備的變頻器每年就可以節省1150億千瓦時電力,相應削減9700萬噸二氧化碳排放,這現已超越芬蘭一年的二氧化碳排放量。在一般的工業操控范疇,一般場合下的電機調速均選用電力電子技能與電力傳動技能,現在該技能現已比較老練。在異步電動機運轉時,需求同步進行調壓和調頻,使電機在取得杰出的運轉功能的一起堅持操控的靈活性。現在首要經過交-直-交變頻調速體系來完成這一方針。但一些高壓大功率的運用(中高壓高功能電機驅動等)場合,依然是這一范疇的技能制高點,仍在進行不斷的研討。
  
  高頻開關電源技能
  
  電氣產品的體積、分量與供電頻率的平方根成反比,所以當把頻率從工頻進步后,用電設備的體積分量大大削減,根據此,對傳統工業范疇中的電鍍、電加工、充電等各種電源進行改造,不只資料本錢可削減,還可到達節電的意圖。現在,高頻小型化的開關電源及其技能已成為現代工業操控體系中通訊供電的干流,傳統的相控式穩壓電源已逐漸被高頻開關電源所替代。
  
  電能質量管理技能
  
  工業操控體系中常用的變壓器和溝通異步電動機等都歸于理性負載,這些設備在運轉時不只耗費有功功率,并且還耗費無功功率。因而無功電源與有功電源相同,是確保電能不行短少的部分。跟著電力電子技能的進一步開展,逐漸呈現了運用變流技能進行動態無功補償的中止補償器SVG。SVG依據檢測的電網中的狀況實時地宣布或許吸收無功,削減了工業操控中電能傳輸的損耗,改進了工業操控體系的供電電壓質量。
  
  工業操控體系中的諧波存在會形成異步電動機功率下降,噪聲增大,使低壓開關設備發作誤動作,對工業自動化操控中的正常通訊形成攪擾,影響計量設備的準確性。諧波的存在也會使電力變壓器的銅損和鐵損添加,直接影響變壓器的運用容量和運用功率,還會形成變壓器噪聲添加,縮短變壓器的運用壽命。這些問題都加大了工業操控體系中的電力運轉本錢,下降了供電的牢靠性,引發供電事端的發作,導致設備無法正常作業,下降產品質量,影響通訊體系的正常作業。諧波污染管理可以分為兩種,—種是自動型諧波管理,即對發作諧波的電力電子設備自身進行改造,使其不發作諧波。另一種管理辦法是裝設諧波補償設備,這對各種諧波源均適用,稱為被迫型諧波管理。
  
  牢靠供電技能
  

  UPS(不間斷電源)一般被置于市電電網和用電負載之間,其意圖是改進對負載的供電質量,并在市電毛病時,確保負載設備的正常運轉。跟著現代工業的開展,供電網絡的負載越來越雜亂,特別是工業操控體系中大型用電設備的發動和中止、大型可控電力電子設備的運用以及網絡內部噪聲會使溝通正弦波發作畸變。別的,自然界的雷電、電網的接地不良等要素均影響到電網的供電質量。以上要素的影響可能會導致接在工業操控體系中的計算機設備、精細儀器設備發作失控﹑丟掉數據﹑停機﹑損壞等嚴峻后果,直接影響工業操控體系的正常作業,形成嚴峻的經濟丟失。跟著現代網絡技能和信息工業的進一步開展,供電中止所帶來的丟失也變得越來越嚴峻。UPS便是為了處理供電體系存在的問題應運而生的,至今現已歷了幾十年的開展進程。UPS不只使供電無中止,并且還具有安穩輸出電壓和抗攪擾等功用。
  
  電力電子技能開展進程
  

  電力電子技能是20世紀后期誕生并開展起來的一門簇新的技能,是以電力為處理方針并集電力、電子、操控三大電氣工程技能范疇的綜合性學科。從學科視點來看,電力電子的首要研討會集在電力電子(功率半導體)器材、變流器拓撲及其操控和電力電子運用體系,完成對電、磁能量之間的改換、操控、傳輸和存儲,以到達合理、高效地運用各種形式的電能,為人類供給高質量電能。電力電子的研討規模與研討內容首要包含:1.電力電子元器材及功率集成電路;2.電力電子變流技能,其研討內容首要包含新式的或適用于電源、節能及電力電子新動力運用,電力電子體系中的操控和計算機仿真、建模等;3.電力電子運用技能,其研討內容首要包含變流器在節能、可再生動力發電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推動中的運用,電力電子體系毛病剖析和牢靠性,雜亂電力電子體系安穩性和適應性等;4.電力電子體系集成,其研討內容首要包含電力電子模塊標準化,電力電子集成體系的安穩性、牢靠性。
  
  從1958年美國GE公司研制出國際第一個工業一般晶閘管開端,電能的改換和操控就開端了從旋轉的變流機組和中止的離子變流器進入由功率半導體器材構成的變流器年代。雖然早在20世紀初就現已呈現了可以操控電流的真空管和水銀整流器,但電力電子技能真實得到飛速開展并被廣泛運用,仍是在硅整流器材誕生之后。硅整流器材包含從半控型晶閘管(SCR)到全控型的門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)和電力場效應晶體管(Power-MOS-FET)。跟著硅整流器材的開展,電力電子器材的操控才能和開關速度得到了進步,現代電力電子的開展向著高頻技能處理開展,其開展先后閱歷了整流器年代、逆變器年代和變頻器年代,在不斷的開展中促進了現代電力電子技能的廣泛運用。當時,以功率MOS-FET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器材的呈現,標明現已進入現代電子電力技能開展年代。
  
  電力電子技能可完成操控加節能,將“粗電”變為“細電”來用。近年來,美國高度運用電力電子變頻技能對各種電機進行改造,使電能節省15%~25%左右,在日本,因為廣泛運用變頻技能,現在單位國民總值均勻能耗居國際較低水平。較新數據顯現,現在我國動力40%為電力動力,工業范疇占很大比重,約50%的發電量用于電動機的驅動,電力動力中有40%~80%經過電力電子轉化再進行運用。而我國與先進國家整體動力運用功率差10%,遠超發達國家均勻水平的23%,未來五年節能將成為國家支柱型戰略新興工業。
  
  我國要真實完成工業操控體系中的自主立異、資源節省、環境友好這一系列方針,迫切需求樹立一個自主立異的、強壯的、到達國際先進水平的電力電子工業。
  
  大力開展電子電力工業勢在必行
  
  雖然我國電力電子技能研討有50多年的前史,現已取得了必定的開展,但該范疇科技開展速度太快,加之原有基礎薄弱,特別是面對國外高科技沖擊等方面的原因,我國電力電子有被“邊緣化”的趨勢,即各行各業都迫切需求,但是各運用范疇均沒將其作為研討要點。應當供認,現在咱們與國外先進水平的距離仍是很大的。當時存在的首要問題是:現在我國出產的大部分電力電子設備還首要根據晶閘管;雖然也能制作一些高技能的電力電子產品和設備,但是它們均是選用國外出產的電力電子器材和組件以拼裝集成的方法制作的;特別是先進的全控型電力電子器材則悉數依托進口,而關系到國民經濟命脈和國家安全的若干要害范疇中的中心技能和軟硬件,國外均是對我國進行操控和封閉的。咱們正面對著國際競爭的嚴峻形勢,特別是關系到國民經濟命脈和國家安全的若干要害范疇中的中心技能與國外先進水平的距離更大,敏捷改動這一現狀是咱們面對的挑戰和義無反顧的使命。
  
  曩昔,我國國民經濟各部門引進了不少國外先進技能,也強調了國產化的問題,雖然它們中的絕大多數幾年后都可以到達國產化率70%的要求,但是只需咱們仔細剖析一下,就不難發現,較終國外公司回絕轉讓的技能和重要部件,均是涉及到高技能的電力電子及電力傳動產品中的中心技能。
  
  工業操控范疇所涉及到的要害電力電子技能可歸納為:大功率變流技能;電力電子及其體系操控技能;大功率逆變器并網技能;大功率全控電力電子器材和電力電子全數字操控技能等。與國外的首要距離和存在的問題是:全控電力電子器材國內不能制作;大功率變流器制作技能水平較低,設備牢靠性差;電力電子全數字操控技能水平還處于初級階段;運用體系操控技能和體系操控軟件水平較低;缺少嚴重工程經歷堆集等。高功能大功率變流設備現在簡直悉數依托進口。
  
  經過以上剖析,可以看出電力電子技能可以完成工業操控體系上高效節能的意圖,具有十分高的實用性,運用規模也適當廣泛,在工業操控中許多方面現已開端發揮出重要的節能效果。跟著電力電子技能的開展,其必將為綠色工業供給更好的輔導和更強的動力,為節能減排發明更寬廣的開展空間,然后謀福全社會。我國要真實完成工業操控體系中的自主立異、資源節省、環境友好這一系列方針,迫切需求樹立一個自主立異的、強壯的、到達國際先進水平的電力電子工業。

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