1. 電力電子在中國的發展和市場

市場

2016年,第三代半导体器件在消费类电子、产业电机、太阳能光伏、风力发电、新能源汽车、大年夜数据中间等利用范畴开端渗透。2016年,我国第三代半导体电力电子器件的市場范围约为1.6亿元,今朝市場90%为入口产品所占有。

據國家統計局數據,2015年我國半導體分立器件規模以上企業的銷售額超過900億元/年,國內第三代半導體電力電子的滲透率不到0.5%。國內今朝最大年夜的應用領域在開關電源和不間斷電源,而滲透最快的是光伏應用領域。

2016年我国电力电子器件利用市場漫衍:

  • 开关电源(PFC): 26%
  • 新能源汽车: 8%
  • 光伏逆变器: 8%
  • 产业电机: 22%
  • 不中断电源UPS: 21%
  • 其他: 15%

發展

2016年,我國半導體照明産業整體産值達到5216億元,較2015年同比增長22.8%;電力電子和微波射頻産業處于起步階段。

與國際領先程度相比,我國在第三代半導體襯底、外延材料、器件的┞符體技術程度落後3年摆布;在第三代半導體光電子領域,LED技術程度已接近國際先進程度;在第三代半導體微電子應用方面,日、美、歐在地鐵機車、新能源汽車、白色家電、光伏逆變器、雷達等領域開展了規模應用,而我國只在光伏逆變器、PFC電源、UPS、軍用雷達等領域有小規模應用。

2016年是我国第三代半导体财产發展“元年”。据初步统计,2016年我国第三代半导体财产的┞符体范围约为5228亿元,此中电力电子产值范围7200万元,微波射频产值范围10.9亿元,光电(首要为半导体照明)财产范围超越5200亿元。

闡述電力電子技術在航天飛機,兵器,可再生能源,生活電子設備,家電,配電,高速鐵路等方面的應用

2. 电力电子的利用

兵器

電磁發射裝置是一類操纵脈沖功率發生裝置産生的電磁力推動負載達到最大年夜速度的裝置,它的實質是將電磁能變換爲發射載荷動能的能量變換裝置。電磁發射系統首要由儲能系統、脈沖功率變換系統、脈沖發射裝置和閉環運動节制系統四部分組成。

電磁發射系統的工作道理是:儲能系統以較小的功率長時間地從電網接收和存儲能量;當儲存的能量滿足發射所需後,一旦领遭到發射号令,立即向脈沖功率變換系統釋放能量;脈沖功率變換系統將儲能系統釋放的電能變換爲脈沖發射裝置工作所需的脈沖電能,産生電磁力推動發射體運動;閉環運動节制系統實時地节制發射體的運行軌迹,確保在預定的位置將其加快至設定的末速度,完成發射任務。

可再生能源

随着经济的快速發展, 能源供给延续严重, 环境污染也愈来愈严重, 开辟操纵可再生新能源成为解决能源题目的首要标的目标。今朝, 除少数地区的风能、太阳能等绿色能源可以大年夜范围操纵外, 大年夜部分可再生新能源均是以漫衍式电源的情势运行。漫衍式电源不但可以或许实现可再生能源输送调配, 且可以或许与大年夜电网实现互联互通, 为全部系统供给响应的撑持。按照《国度中持久科学和手艺發展打算纲领 (2006—2020年) 》、《配电网扶植改革行动打算 (2015—2020年) 的通知》等一系各国度政策, 国度正大年夜力奉行漫衍式可再生能源發展、撑持能源消费革命。

但光伏发电、风力发电等可再生能源输出功率具有波动性和间歇性, 大年夜量漫衍式电源直接接入电网将会对电网的平安不变运行造成影响。考虑到漫衍式电源的容量较小, 受环境影响较大年夜, 运行不肯定性太高, 且接入本钱较低, 电网一般采取隔离的编制措置漫衍式电源, 贫乏同一的办理调控手段, 由此使得漫衍式电源的操纵效力遭到了限制。2016年全国“弃水、弃风、弃光”电量总共将近1 100亿k Wh, 造成了严重的资本华侈。别的, 电网中直流负载的比例日趋上升, 在进行变流的过程中, 功率耗损不成避免。

为体味决上述题目, 在充分操纵可再生能源的根本上, 降落耗损、进步系统能效, 漫衍式可再生能源采取交直流同化系统的情势, 实现矫捷组网, 在进步新能源消纳率的同时, 有效削减交直流转换中间环节, 进步配用电经济性、供电靠得住性和运行矫捷性。

交直流同化系统中大年夜部分离布式电源都是基于电力电子设备的逆变型电源, 储能装配、交直流负荷等也都是经过过程双向换流器 (Power Conversion System, PCS) 实现能量互换。PCS的性能将直接影响到全部交直流同化系统的不变运行。是以, 研发高靠得住性、高效力的PCS是扶植交直流同化系统的首要环节。今朝, 按照拓扑布局的分歧, PCS的研究首要可以分为:

(1) 基于DC/AC变换的┞符流/逆变器:该种PCS可以或许运行于逆变 (直流转换为交换) 和整流 (交换转换为直流) 两种模式, 可以有效实现功率双向活动, 遍及利用于光伏发电、储能电池等多种利用环境。较为常见的有传统的三相全桥布局、矩阵式双向变换器、Z源逆变器等。矩阵式变换器可以或许实现单级充电, 但其桥臂上开关管的数目为传统全桥布局的2倍, 节制相对复杂。Z源逆变用具有起落压功能, 可以适应输入直流电压大年夜范围改变, 进步逆变器靠得住性, 但无源器件增加使得其耗损也随之增加。

(2) 基于DC/DC改变的┞范波器:该种PCS可以或许实现直流电能起落压, 遵循有没有隔离功能, 可以分为非隔离型和隔离型两类。非隔离型有双向Buck/Boost、双向Cuk和双向Zeta-Sepic变换器等。隔离型有双向反激、双向正激、双向推挽、双向半桥和双向全桥等。

(3) 基于AC/AC变换的变频器:该种布局凡是是将一种情势的交换电能转换为另外一种情势的交换电能, 一般利用于风电并网和电动机负载中。较为常见的有晶闸管相控变频器、矩阵变换器、交换斩波器等。

以上述3种PCS为根本, 交直流同化系统中PCS的节制策略可以分为两大年夜类。一类为以基于AC/DC变换为主体的单极型PCS, 该种模式节制较为简单。另外一类为DC/DC斩波与DC/AC变换相连系的双极型PCS, 该种模式节制前后耦合, 相对比较复杂。

家用電器

照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效力高、可节流大年夜量能源,凡是采取电力电子装配的光源被称为“节能灯”,它正在慢慢代替传统的白炽灯和荧光灯。

变频空调是家用電器中利用电力电子手艺的典型例子。电视机、音响设备、家用计较机等电子设备的电源部分也都需要电力电子手艺。别的,很多洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也利用了电力电子手艺。

高鐵

Last modification:January 27, 2020
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