電力電子器件論文

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電力電子器件論文范文第1篇

【關鍵詞】電子文件管理/國際電子文件管理/研究熱點

在信息技術飛速發展的今天，世界各國比以往任何時候都面臨著電子文件的共同挑戰，建立在信息技術應用平臺上的電子文件管理理念、方法、技術、模式等更具趨同性。因此，聚焦電子文件管理前沿，借鑒國際同行的成功經驗，有助于推進我國電子文件管理的進程。

國際上有關電子文件管理的研究已經達到相當的廣度和深度，據筆者不完全統計，世界主要國家、地區和相關機構的代表性研究項目的主要內容如下頁表所示。

這些電子文件項目研究周期長、涉及問題多、參與機構廣，形成的研究報告、相關標準、工作手冊往往多達數十頁乃至百余頁，在理論與實踐方面取得了可喜的進展，在電子文件的管理思想與管理模式、管理方法與技術、管理標準及其應用等方面都積累了豐富的經驗。其中最值得關注的項目包括：國際檔案理事會出版的《電子文件管理工作手冊》、美國國家檔案與文件管理署的電子文件檔案館項目(ERA)、澳大利亞的電子文件管理戰略及元數據標準(VERS)、歐盟的電子文件管理通用需求(MoReq)、加拿大哥倫比亞大學的電子信息系統中文件真實性的永久保護國際研究項目(InterPARES)以及ISO關于文件管理的相關標準等。經過分析，可以看出國際電子文件管理的研究熱點及其給我們的啟示主要集中在以下幾個方面：

一、電子文件管理的頂層設計——國家戰略的提出

西方發達國家在多年電子文件管理實踐和理論研究的基礎上，不約而同地提出了電子文件管理國家戰略問題，認為戰略研究是解決電子文件管理問題的前提條件。國際檔案理事會2005年出版的《電子文件管理工作手冊》中明確提出要“從戰略角度影響電子文件管理實踐”；加拿大國家圖書檔案館于2006年提出了“加拿大數字信息戰略”；2005年美國的ERA項目負責人在向國家數字戰略咨詢部匯報時，指出該項目正是基于“要為聯邦機構的電子文件管理提供政策、戰略、指導和工具”；澳大利亞、英國、丹麥等國家也先后將電子文件管理作為信息時代政府治理與政府責任的重要內容，納入國家電子政務建設之中，并開展了電子文件管理戰略研究項目。由此可見，國際電子文件管理研究發生了戰略轉型，開始由機構層面向國家層面轉變。以頂層設計帶動整體規劃，以國家戰略帶動全面發展，將是今后電子文件管理的趨勢。

2006年5月中國人民大學的馮惠玲教授在“2006中國信息資源管理論壇”上首次提出“全面制定和實施我國電子文件管理國家戰略”，標志著我國的電子文件管理走上了頂層設計、全面規劃和集中控制的軌道。2006年9月，國信辦推廣應用組副組長趙小凡在談到未來15年國家信息化戰略時說：“十一五是一個信息化發展的轉折點，我們國家的信息化已經從戰術轉為戰略。”可見“電子文件管理國家戰略”的提出與我國信息化戰略轉型也是完全一致的。實施電子文件管理國家戰略就是從國家層面進行統籌規劃和集中管理，從方針政策、體制、管理制度體系、項目保障措施等各個層次制定電子文件管理戰略的基本框架，從根本上提高國家對電子文件信息資源的實際控制力和對電子文件管理的調控能力，從而確保這部分國家信息資源的現實安全和長久真實。電子文件管理國家戰略的提出使我國電子文件管理研究與國際接軌，對于避免現行分散管理狀態下潛在的風險，從根本上控制各機構（地區）電子文件管理低水平重復現象，大幅提高研發效益有著重要意義。

二、電子文件管理理念——集成管理

多年來，在國際電子文件管理理論與實踐的不斷探索過程中，檔案界與各方面專家在電子文件的管理理念上已達成了共識：信息時代電子文件的最優化管理就是集成管理。在ISO檔案文件管理分技術委員會(ISO/TC46/SC11)2006年5月召開的第十六次年會中，來自15個國家的40多位代表在研究文件管理標準(ISO15489)的修訂草案時，特別提及了文件管理要貫穿文件整個生命周期、嵌入機構職能及業務流程之中的集成管理思想。在歐美文檔管理軟件市場上，一種融合電子文檔管理、內容管理、文件管理、檔案管理的理論和方法，集成的文檔管理解決方案嶄露頭角，勢不可擋。可見“集成管理”逐漸成為電子文件管理的最新理念。

“集成管理”是一種將電子文件管理集成于電子文件生命連續體之中的全程管理。它要求利用文件連續體模式設計電子文件管理系統，采用“從文件形成（包括形成前，文件管理系統的設計）到文件作為檔案保存和利用的管理全過程中連貫一致的管理方式”，實現一種比文檔一體化管理要求更高的一體化。這種理念在國際電子文件研究項目中已不斷得到肯定，正如InterPARES項目的主持人露西婭娜·杜蘭蒂教授所言：“隨著InterPARES研究的深入，將繼續證明這樣一種觀點：不采取全程管理的眼光，就不可能保管電子文件”。①這種始于電子文件形成源頭的全程管理理念，要求對電子文件管理系統的設計進行前端控制。它要求文檔管理人員了解和熟悉機構的主要職能及業務工作流程，對流程中各個節點產生的電子文件的情況有預期把握，能從保證文件的真實性、完整性、可用性等角度干預電子文件管理系統設計，從而成為“文件保管政策的制定者、標準的制定者、文件保管系統和執行政策的設計者”②。同時，集成化管理還強調了資源的整合，它要求在電子文件管理全過程中，綜合應用各種不同的方法、手段和工具，將各方資源和優勢結合起來，實現優勢互補，效用共享，最大限度地放大系統功能，提高電子文件管理系統的整體功效。“集成管理”已成為國際電子文件最優化管理的理念，也將是我國電子文件管理的必然選擇。

三、電子文件保管模式——集中管理

針對電子文件的保管模式，國際上曾存在著“集中式”和“分散式”兩種模式之爭。在近幾年的電子文件管理項目研究中，各國的認識逐步趨于一致，集中管理具有永久保存價值的電子文件成為越來越多國家的共識。

集中式保管模式是加拿大哥倫比亞大學提出的方案，這一方案的代表人物是InterPARES項目的負責人露西婭娜·杜蘭蒂以及美國的戴維·比爾曼。他們認為電子文件的保管與紙質文件相似，也需要經過兩個階段：一是文件生成機構使用文件，并通過一些方法來保護電子文件的真實性與可靠性；二是文件生成者將失去現行價值的文件移交檔案館，由檔案館集中整理、編目和長期保管。

美國、加拿大、英國和北歐等國家原則上贊成這種方案，并已付諸實施。其中影響最大的是美國電子文件檔案館項目(ERA)。這項由美國國家檔案與文件管理署(NARA)組織的、經過6年前期基礎研究、耗資3億美元、并將進行為期6年的系統研發的大型項目，旨在“建立一個未來的檔案館”，以“保存聯邦政府任何部門產生的任何形式的電子文件并提供利用”③，還將對各州政府電子文件的管理產生全面的示范效應。此外，英國國家檔案館以電子文件從形成機構生成到通過網絡接收進館的全程無縫管理為目標，牽頭制定了《基于互聯網的無縫連接數字檔案在線服務計劃》，以促進全國范圍電子文件信息的共建共享。澳大利亞、加拿大、西班牙、丹麥、新加坡等國家檔案館也都已開始接收或決定接收政府部門產生的電子文件。可見，以國家檔案館為中心形成電子文件管理和服務網絡的集中保管模式，已成為電子文件管理的主流模式。在這種模式中，國家檔案館作為集中永久保管政府文件的專門機構，在電子文件管理鏈上具有十分重要的地位，在協調全國電子文件管理系統的互聯互通方面發揮著核心和樞紐的作用。如何充分發揮我國集中制管理的優勢，注重國家級檔案館在電子文件管理過程中的核心作用，實現國家電子文件信息資源的集中管理和利用，是值得我們思考的問題。

四、保證電子文件證據價值的關鍵——管理系統的功能需求

電子文件的管理勢必采用以軟件為中心的系統管理方法，軟件功能是否科學、完善，直接關系到電子文件的真實性、完整性與可用性。近年來的電子文件管理研究項目顯示：規范電子文件管理系統的功能需求，將成為保證電子文件證據價值的關鍵。為此很多國家和地區制定并大力推行電子文件管理系統的功能需求標準。

2006年4月15日國際標準化組織正式的《信息和文獻——描述文件管理需求標準指南》(ISO22310:2005)，是應用于開發文件管理需求的任何機構組織的最高層次標準，以滿足一致性和互操作性需求。此外，最具典型意義的是歐盟于2001年5月推出的《電子文件管理通用需求》（MoReq，將于2007年推出新版），詳細規定了電子文件管理的需求及管理元數據，具有鮮明的通用性、開放性和豐富性，被稱作第一部ED/RMS（電子文檔／文件管理系統）需求報告。之后，“國際信息和影像管理聯合會”(AIIM)在2002年5月啟動了“電子文檔、電子文件一體化管理系統功能需求”項目，更加全面而透徹地分析了集成系統的功能需求；美國于2002年出臺了適用于國防系統或政府機構的《電子文件管理應用軟件設計評價需求報告》（DOD5015.2-STD，2007年正在修訂）；英國頒布了《電子文件管理系統功能需求》；澳大利亞也于2006年2月了《電子文件管理軟件功能規范指南》……這些管理系統功能需求規范在一定范圍內得到了有效的應用，在國際上具有廣泛的影響。

制定并電子文件管理系統的功能需求規范，是解決電子文件證據作用的關鍵所在，也是確保各類電子文件管理系統的性能和質量的有效舉措。為避免低水平重復研發現象，我國也應當盡快出臺我國的電子文件管理系統功能需求規范，尤其是適用于國家機關的系統功能通用需求規范，并通過對電子文件管理系統的質量認證、推介示范產品等措施推動實施，為電子文件管理軟件供應商制定規則，為機關文件管理人員、檔案管理人員和操作人員提供標準，從而保證文件在生命周期各個階段的真實性。

五、電子文件管理走向——國際化與標準化

分析電子文件管理幾十年來的研究之路，可以發現早期研究項目主要是某一類機構從自身需求出發研究電子文件管理的相關問題，得出的結論或解決之道往往也因研究主體的局限性而不具有普遍意義。近年來，越來越多的國家意識到了這一問題，開始尋求電子文件管理研究的共同框架、統一標準和理論依托，使電子文件管理不斷地走向國際化與標準化。

尤為值得關注的是國際標準化組織檔案／文件管理分技術委員會(ISOTC46/SC11)的標準化工作，它反映出國際社會在文件管理領域取得的共識，其關于文件管理的系列標準有助于明確電子文件管理的基本概念與原則，為各國各領域制定相關標準規范提供了基礎和框架。英國、美國、澳大利亞等國的電子文件管理戰略正是基于《信息與文獻——文件管理》(IS015489)和《開放檔案信息系統參考模型(OAIS)》(ISO14721)而形成的。同時，這些國家的電子文件管理項目都以文件連續體理論、文件全生命周期管理理論等為支撐，并盡可能多地借鑒國際經驗，吸納世界范圍內具有廣泛影響的研究成果，如InterPARES、MoReq等項目報告，從而使其電子文件管理研究擁有堅實的實踐基礎和理論依托。

立足于國際標準和基礎研究成果的電子文件管理，通過共同框架、統一標準實現文件信息的互聯互通，對于實現基于信息共享的公眾信息服務有重要意義。美國制定的適用于電子文件的《政府信息資源定位服務系統》(GILS)框架與標準、澳大利亞基于國際元數據標準DublinCore制定的《澳大利亞政府資源定位服務》(AGLS)已經充分證明了這一點。同時，文件與檔案信息管理的國際標準也為電子文件管理的質量檢驗與國際認可提供了最優化評估的準則，是機構電子文件管理是否采用國際先進經驗、管理是否高效、服務是否滿意的重要標志。

六、電子文件管理問題的解決之道——聯合協作

隨著研究的深入，人們越來越認識到電子文件管理問題不是檔案管理人員、文件工作人員需要獨自面對的問題，也絕不是某一國家、某一專業領域的人員所能獨立解決的問題。聯合協作才是電子文件管理問題的解決之道。

世界上許多國家的專家學者都在為解決電子文件管理中的各種問題開展國際合作研究，并致力于形成通用的文件與檔案管理國際規范。ISO信息與文獻工作技術委員會(ISO/TC46)與ISO的其他技術委員會（如TC42、TC10、TC171、TC176等）及國際研究機構（如國際檔案理事會、國際圖聯、國際文件管理基金會、世界銀行檔案館等）都有緊密的聯系，以協調相關標準、采納相關成果。美國國家檔案與文件管理署(NARA)也在不斷加強與其他聯邦政府部門、社會機構以及公司企業的合作，其ERA項目的合作伙伴達20個之多。在歐洲，負責起草MoReq需求報告的康維爾管理咨詢公司是一個專門提供信息系統和信息技術管理咨詢的公司，它的介入一定程度上突破了檔案專業的封閉性，使得報告能夠用一種更開放、更客觀、與相關技術集成、更容易被市場接納的方式詮釋電子文件管理的需求。

知識經濟時代的到來，使文件管理、檔案管理成為信息資源管理的組成部分，作為知識管理有機組成的各類信息資源管理在管理理念、管理目標、管理功能、管理過程、管理方法及管理技術等方面都存在許多相似之處，這一切使檔案工作者與相關各方結成合作伙伴關系成為可能，也成為必然。這種聯合協作不僅意味著其他機構會優先向我們提供研究技術和成果，還意味著我們反過來也能夠影響那些機構的研究進度和發展規劃，從而建立起更緊密的合作關系，推動電子文件管理研究的進展。

注釋：

①［加］露西婭娜·杜蘭蒂，［美］肯尼斯·迪波多.InterPARES國際研究項目.山西檔案，2002年第3期。

電力電子器件論文范文第2篇

    論文首先介紹了電力電子技術及器件的發展和應用,具體闡明了國內外開關電源的發展和現狀,研究了開關電源的基本原理,拓撲結構以及開關電源在電力直流操作電源系統中的應用,介紹了連續可調開關電源的設計思路、硬件選型以及TL494在輸出電壓調節、過流保護等方面的工作原理和具體電路,設計出一種實用于電力系統的開關電源,以替代傳統的相控電源。該系統以MOSFET作為功率開關器件,構成半橋式Buck開關變換器,采用脈寬調制(PWM)技術,PWM控制信號由集成控制TL494產生,從輸出實時采樣電壓反饋信號,以控制輸出電壓的變化,控制電路和主電路之間通過變壓器進行隔離,并設計了軟啟動和過流保護電路。該電源在輸出大電流條件下,能做到輸出直流電壓大范圍連續可調,同時保持良好的PWM穩壓調節運行。    開關電源結構

    以開關方式工作的直流穩壓電源以其體積小、重量輕、效率高、穩壓效果好的特點,正逐步取代傳統電源的位置,成為電源行業的主流形式。可調直流電源領域也同樣深受開關電源技術影響,并已廣泛地應用于系統之中。

    開關電源中應用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。

    SCR在開關電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應用, GTR驅動困難,開關頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。在本論文中選用的開關器件為功率MOSFET管。

    開關電源的三個條件:

    1. 開關:電力電子器件工作在開關狀態而不是線性狀態;

    2. 高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻;

    3. 直流:開關電源輸出的是直流而不是交流。

    根據上面所述,本文的大體結構如下:

    第一章,為整個論文的概述,大致介紹電力電子技術及器件的發展,簡單說明直流電源的基本情況,介紹國內外開關電源的發展現狀和研究方向,闡述本論文工作的重點;

    第二章,主要從理論上討論開關電源的工作原理及電路拓撲結構;

    第三章,主要將介紹系統主電路的設計;

    第四章,介紹系統控制電路各個部分的設計;

電力電子器件論文范文第3篇

論文摘要 在人類所利用的能源當中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動無疑有著很大的意義，隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術也得到了長足的發展。本文在對大量國內外文獻分析的基礎上，總結和論述了我國在電力電子和電力傳動系統領域的研究現狀。

從學術的角度來看，電力電子技術的主要任務是研究電力電子器件（功率半導體）設備，轉換器拓撲結構，控制和電力電子應用，實現電力和磁場的能量轉換、控制、傳輸和存儲，以便實現合理和有效使用的各種形式的能源，高品質的人力的電力和磁場的能量。

1 電力電子的研究方向

就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術的研究主要包括新的或電力能源的節約和新能源電力電子，軍事和空間應用等作為特殊的電力電子轉換器技術的智能電力電子變換器技術，控制電力電子系統和計算機仿真建模；3）電力電子技術的應用，其研究內容包括超高功率轉換器，在能源效率，可再生能源發電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進應用，電力電子系統的信息化和網絡；電力電子系統的故障分析和可靠性；復雜的電力電子系統的穩定性和適應性；4）電力電子系統集成，其研究內容包括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統設計，集成電力電子系統的穩定性和可靠性。

2 我國電力電子發展中存在的問題

當前的主要問題是：中國的電力電子產品和設備目前生產的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創造一些高科技電子產品和電氣設備，但他們都使用電力電子外國生產設備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口，而許多關系到國民經濟和國家安全，在一些關鍵領域的核心技術，軟件，硬件和關鍵設備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關系國民經濟和國家安全，更多先進水平的核心技術差距的關鍵領域，這種情況正在迅速變化的挑戰和我們的道德律令。

在過去，雖然我國國民經濟的各個部門，先后引進了國外先進技術，已開始注意到國內突出的問題，從表面上看，雖然對引進技術的絕大多數可以在幾年后達到國產化率70％的要求，但只要仔細分析，不難發現，并最終拒絕外國公司轉讓技術和關鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術和動力傳動產品在核心技術。

目前國外和問題的主要區別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內制造的高功率轉換器，低技術，設備可靠性差，電力電子數字控制技術水平仍處于初級階段；應用程序的控制技術和系統控制軟件的水平較低；缺乏經驗的重大項目等。高性能高功率轉換器設備幾乎全部從國外進口。

3 電力傳動系統的發展現狀分析

目前我國電力傳動系統的研究主要圍繞交流轉動系統展開，隨著交流電動機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調速從直流發電機-電動機組調速、晶閘管可控整流器，直流調壓調速逐步發展到交流電動機變頻調速。交流傳動系統之所以發展得如此迅速，和一些關鍵性技術的突破性進展有關。它們是功率半導體器件（包括半控型和全控型）的制造技術、基于電力電子電路的電力變換技術、交流電動機控制技術以及微型計算機和大規模集成電路為基礎的全數字化控制技術。為了進一步提高交流傳動系統的性能，國內有關研究工作正圍繞以下幾個方面展開：

1）輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑

高性能交流驅動系統電壓型PWM逆變器中的應用日益廣泛，PWM技術的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術可分為三類：正弦PWM，優化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關頻率將是一個非常出色的表現，在中小功率交流驅動系統等被廣泛使用。但為大容量的電源轉換設備，高開關頻率將導致大的開關損失，以及高功率設備，如GTO的開關頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術只是滿足的需求該設備。

2）應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代控制理論

交流電機交流驅動系統是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象，變頻調速控制，電機控制的穩定狀態方程的研究動態控制非常令人滿意的結果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現交流電機磁通和轉矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅動系統逐漸向實際使用。高動態性能的電流矢量控制變頻器已成功應用于軋機主傳動，電力牽引系統和數控機床。此外，為了解決系統的復雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術，現代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優控制和雙位模擬調節器控制，可以提高系統的動態性能，滑（滑模）變結構控制可以提高系統的魯棒性，狀態觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態信息不能測量，自適應控制能夠全面提高系統的性能。此外，智能控制技術，如模糊控制，神經網絡控制，也開始在交流變頻調速驅動系統用于提高控制精度和魯棒性。

3）廣泛應用微電子技術

隨著微電子技術的發展，數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。目前適于交流傳動系統的微處理器有單片機、數字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結構形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結構、流水線結構和多處理器結構等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅動信號的產生以及系統的監控、保護功能都可以通過微處理器實現，為交流傳動系統的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標準化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數字化控制系統達到了較高的性能價格比。

4 結論

雖然我國電力電子與電力系統傳動系統技術得到了長足的發展，但與發達國家相比仍然存在較大差距，許多關鍵技術有待突破，關鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。

參考文獻

電力電子器件論文范文第4篇

當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Micro??tur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。

1.1微型燃氣輪機

微型燃氣輪機（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500℃，其發電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。可見，電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。

1.2燃料電池

燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發展前途的潔凈和高效的發電方式，被稱為21世紀的分布式電源。

1.2.1燃料電池的工作原理

燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變為氫離子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。

通常，完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業化的燃料電池。現在已能生產大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規模發電，現在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。

1.2.2性能和特點

燃料電池有以下優點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達58.4%。通過熱電聯產或聯合循環綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發電效率與規模基本無關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統

目前燃料電池大規模應用的障礙是造價高，在經濟性上要與常規發電方式競爭尚需時日。

1.2.3技術關鍵和研究課題

燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。論文百事通

2.大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第

2.1大功率電力電子器件的重大進展

電力電子學（PowerElectronics）的應用已經有多年的歷史。電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經是比較成熟的技術。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發展也引起了電力系統的重大變革，通常稱為硅片引起的第。

近年來，大功率電子器件已經廣泛應用于電力的一次系統。可控硅（晶閘管）用于高壓直流輸電已經有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（CustomPower）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發和應用，將成為電力研究前沿。新晨

2.2靈活交流輸電技術(FACTS)

靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現代控制技術結合以實現對電力系統電壓、參數(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。

傳統的調節電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯補償裝置等，只能實現部分穩態潮流的調節功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態過程中快速靈活連續調節電力潮流、阻尼系統振蕩的要求。因此，電網發展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發展和應用。

電力電子器件論文范文第5篇

關鍵詞：電力電子裝置；晶閘管；無間隙避雷器；金屬氧化物避雷器

Abstract: compare several often used in power system high pressure installations in the traditional overvoltage relaying protection equipment in protection gap, valve type lightning arrester and no clearance zinc oxide lightning arrester of protection against overvoltage characteristics, from power the device itself overvoltage protection technology, power technology to other devices two overvoltage relaying protection, the paper discusses the current power over voltage protection device of some of the measures and classification, and will power device overvoltage relaying protection technology are summarized and discussed.

Key words: the power electronic equipment; The thyristor; No clearance lightning arrester; Metal oxide lightning arrester

中圖分類號TM762文獻標識碼A 文章編號:

近年來，隨著晶閘管電力電子器件所具有的連續可調、響應速度快等優點在電力系統中得到了廣泛應用，但相對于傳統的電力設備而言，由于電力電子元器件對各種暫態電壓、電流及其變化率等要求較為嚴格，因此在設計中要十分注意元器件級和裝置級的各種保護措施，使電力電子器件能承受各種可以預見的暫態電壓、電流及其變化率。電力電子器件具有快速可控性及短時承載能力較強的特點，如晶閘管短時承受浪涌電流的能力可高達20倍額定電流的水平，若能充分利用其特點，電力電子器件本身在電力電子裝置中既可以作為過壓保護方案的一部分，也可以做成獨立的電力電子過壓保護設備。

1 無間隙氧化鋅避雷器及晶閘管特點

1.1無間隙金屬氧化物避雷器

無間隙金屬氧化物避雷器（MOV）的全V-I特性可分為3個典型區域。第1區域為低電場區，即預擊穿區，電流密度與電場強度的1/2次方成比例，非線性系數α較高，α≈0.1～0.2；第2區域為中電場區，即擊穿區，相當于U=CIα表示的非線性區域,大大降低，α≈0.015～0.05，第3區域為高電場區，即飽和區，ZnO晶粒的固有電阻起支配作用，I∝U,V-I特性曲線向上翹。通常將（MOV）并聯在設備的兩端,即可對設備進行過壓保護。在第2區域內，MOV兩端電壓的微小變化能導致流過MOV的電流發生很大變化，這時MOV具有較低的電阻特性，能在大電流通過時吸收很大的能量，從而抑制過電壓。

1.2晶閘管

晶閘管加上正常陽極電壓后。還必須加上門板觸發電壓UGT，以產生足夠的門極觸發電流IGT，才能使晶閘管從阻斷狀態觸發為導通狀態。晶閘管一旦觸發導通后，門極完全失去控制作用，此時由于晶閘管具有較低的導通壓降和較高的熱容，晶閘管短時可流過高達20倍額定電流的浪涌電流。要關斷已經導通的晶閘管，必須使陽極電流IA小于維持電流IH。晶閘管加反向陽極電壓時，不管門極是否施加電流，晶閘管都不能導通，這就是晶閘管的單向可控導電性。在有些過壓保護措施中，正是利用了晶閘管的可控和耐短時火電流沖擊的特點，來對晶閘管閥本身及其他設備進行保護的。

2電力電子裝置過電壓保護

下面以高壓直流輸電裝置、靜止無功補償裝置、晶閘管控制串聯補償裝置、晶閘管保護串聯電容器等電力電子裝置為例，介紹電力電子裝置過壓保護措施。

2.1無間隙MOV并聯保護措施

該保護方法通常將無間隙MOV并聯在被保護設備的兩端，利用MOV的電壓電流非線性特性，將可能產生過電壓的能量通過MOV消耗掉，從而使被保護設備免受過壓的沖擊。在當今的高壓直流輸電的換流站中，無論是交流側的母線、交流濾波器，還是直流側的晶閘管閥、換流單元、直流濾波器以及平波電抗器等，一般均采用無間隙MOV進行過電壓保護。有關高壓直流輸電換流站MOV的配要可見參考文獻[4]，靜止無功補償裝置(SVC)巾晶閘管閥的過壓保護也常采用該方案。在該方案巾,由一晶閘管可能在MOV動作時被觸發，因此在設計晶閘管閥時必須考慮其導通時能切換最大MOV電流。相應的MOV電流應由計算確定，其中要計入觸發時刻的過電壓。

2.2氰化鋅避雷器與晶閘管閥的配合保護措施

圖1示出TSC型靜止無功補償裝置對晶閘管閥采取的過壓保護方案。圖1a示MOV1，MOV2串聯方案，它通過限制電容器的殘余電壓等于或小于系統電壓峰值從而做到“無暫念”投切。具體實現方法是：當系統出現過壓時，保持一只半閥導通、另一只半閥關斷，這樣電容器組通過一只MOV放電，另一只MOV被導通的半閥旁路，在正常的投入和切除狀態下，兩個半閥同時導通和關斷。所以，與單MOV方案相比，雙MOV方案中MOV的保護比可以減半或者減小到某一個設計值，但該方案不能降低閥的設計容量。圖1b示出利用VSa投切MOV的方案，它既可以通過減少VSm的串聯數降低其運行損耗，又可以做劍“無暫態”投切。VSm的作用是投切電容器，VSa用于在VSm，出現暫態過電壓時投入并聯MOV對其進行保護，VSa的觸發控制取決于根據VSm設定的保護水平。該方案可實現兩個目的：①在任何系統條件下，通過投切MOV將電容器殘余電壓限制到正常系統電壓峰值；②由于限制電容器的殘壓，也就限制了VSm的端電壓，減少了閥的串聯個數，降低了閥的運行損耗，能實現“無暫態”投切，同時減小了閥誤觸發后給自身帶來的電壓應力，而且，過壓保護動作時大部分能量由MOV來吸收，VSa只是瞬時導通，且損耗很小，無需另加冷卻設備。

圖1 TSC型靜補裝置品閘管閥過壓保護

Z1,Z2—均壓阻抗；MOV1，2，3—避雷器；Ld—限流電抗器；VS1，VS2—晶閘管半閥；C—并聯電容；VSm，VSa—晶閘管主閥和輔閥

圖2為可控串補裝胃過電壓保護常規配置的單相接線示意圖。當發生區內和區外故障時，由于MOV始終并聯在電容器的兩端，首先是MOV限制電容器的充電電壓，當控制器檢測到線路電流、MOV支路電流、MOV的溫度及其變化率等其中任意一項超過設定門檻值時，控制器切換至品閘管保護串聯電容器(TPSC)工作模式，即控制器發出高頻觸發脈沖群使晶閘管閥完全導通，同樣由于與閥串聯的電抗器的電抗與電容的容抗相比要小的多，故障電流大部分從閥支路流過，故可以保護電容器和MOV。因晶閘管不能長時間通過大電流，故控制器一般在發出TPSC命令的同時發出合旁路斷路器的命令，由于斷路器的合閘速度慢，在晶閘管閥支路旁路50～100ms后，斷路器合閘旁路電容器。

圖2 晶閘管控制串聯電容器裝置(TCSC)

VS—晶閘管閥；D—阻尼電路；C—串聯電容器；

L—相控電抗；BPS—旁路斷路器

2.3 由晶閘管閥構成的保護措施

在TCR型靜止無功補償裝置中，過電壓保護措施也可以采用保護性觸發動作，即在過壓情況下改變晶閘管閥的導通角度，利用電感負荷降低電壓。

目前晶閘管保護串聯電容器(TPSC)裝置已經得到應用。圖3示出TPSC裝置的單相接線示意圖。在TPSC方案中，晶閘管閥與低品質因數、低電抗的L串聯形成一條保護支路，并與BPS配合來實現過壓保護。具體方法是通過榆測線路電流來區分區內和區外故障，若判斷為區外故障，則晶閘管閥觸發完全導通，大部分故障電流從L支路流過，從而限制C的端電壓；若判斷為區內故障，則晶閘管閥和L支路先觸發導通，經過一定延時后，BPS合閘，從而旁路電容器。

圖3 晶閘管保護串聯電容器裝置（TPSC）

4 結論與展望

由以上工程實例可以看出，在現階段電力電子裝置的過壓保護方案中。主要采用MOV、晶閘管閥及與其相配合的保護措施。晶閘管閥有導通壓降低、浪涌電流大的優點，而MOV始終并聯在被保護器件的兩端，它能提供一種“無延時”的快速保護。因此，在現階段根據電力電子裝置運行的特點，需要經過電磁暫態分析和經濟技術的對比分析，來優化裝置的過壓保護方案。隨著電力電子技術特別是電力半導體器件制造技術的發展，電力系統設備的過壓保護技術也將發生深刻的變化，用電力電子技術不僅可以解決電力電子裝置自身的過壓保護問題，同時也向傳統的過壓保護技術發起了挑戰。

參考文獻

[1]Lutz Kirschner．Thyristor Protected Series Capacitor：Parl 1 Design Aspects[Z]．Siemens，1999，l2

[2]張緯鈸，何金良．過電壓防護及絕緣配合[M]．北京：清華大學出版社，2002

[3]鄭宏婕．電力電了技術[M]．北京：科學普及出版社，1994

[4]DL/T605-1996．高壓直流換流站絕緣配合導則[S]．1997