[科普中国]-电力电子装置

电力电子装置（power electronic equipment）由各类电力电子电路组成的装置。用于大功率电能的变换和控制。又称变流装置。它包括整流器、逆变器、直流变流器、交流变流器、各类电源和开关、电机调速装置、直流输电装置、感应加热装置、无功补偿装置、电镀电解装置、家用电器变流装置等。

简介电力电子装置（power electronic equipment）由各类电力电子电路组成的装置。用于大功率电能的变换和控制。又称变流装置。它包括整流器、逆变器、直流变流器、交流变流器、各类电源和开关、电机调速装置、直流输电装置、感应加热装置、无功补偿装置、电镀电解装置、家用电器变流装置等。

其中，直流电源可由整流器或直流变流器组成，用于直流电动机调速、充电(备充电电源)、电镀和科学仪器等的电源。交流电源可由变频器(见交流变换电路)组成。分为变频变压电源(用于交流笼式异步电动机调速)、恒频恒压电源(用以构成交流不停电电源)、交流稳压电源、中频感应加热电源(电源输出频率达8千赫，用于感应加热和淬火)、高频加热电源(电源输出频率高于8千赫，用于淬火和焊接)等。利用电力电子器件的快速开关性能，可构成静止式无触点大功率开关，代替传统的电磁式有触点大功率开关。

装置保护电力电子装置受所用器件性能的影响，承受过电压、过电流的能力比较差。例如，电动机、变压器等通常可在几倍的额定电流下工作几秒钟或几分钟，而在相同条件下电力电子器件只需0.1秒或更短时间就已损坏。因此，除在设计电力电子装置时合理选择器件的电压、电流容量外，还需专门采取一些保护措施，以防止装置内的器件因过电流、过电压而损坏。某些电力电子装置对环境条件(如温度、冷却水压力、风速等)有特殊要求，需对这些条件进行监测，以保证装置可靠运行。

过流保护过电流会使器件迅速升温，如不及时切断或限制过电流，器件很快会损坏。过电流越大，器件能承受过电流的时间越短。常用的过流保护措施有：①采用快速熔断器。其熔断时间通常在20毫秒以内。但快速熔断器价格较高，更换麻烦，常作为多种过流保护措施的最后一道措施。②设置交流断路器。其动作时间较长，为0.1～0.2秒。主要用于切断交流电路与交流电源的连接，防止过电流进一步扩大。③安装快速直流开关。其动作时间约为10～20毫秒，可保护晶闸管等元件而快速熔断器又不至于熔断。安装于交流电路的直流端，用于大、中容量电力电子装置。④加设快速短路器。其动作时间约为2～3毫秒。过电流发生时，它使电源变压器经快速短路器直接短路，防止过电流再进入电力电子装置。⑤采用电子电路作过电流检测和保护。

过电压保护过电压会使装置的绝缘遭破坏而无法工作。常用的过电压保护措施有：①采用阻容吸收电路。由电容和电阻串联而成，利用电容来吸收尖峰状态的过电压，利用与电容串联的电阻消耗过电压的能量，从而抑制电路的振荡。②选用非线性电阻器件。利用这类器件接近于稳压管的伏安特性和击穿后其特性可自动恢复的特点，实现电力电子装置的过电压保护。常用器件有硒堆过电压抑制器和压敏电阻。③采用电子电路作过电压检测和保护。

抗干扰技术电力电子装置是大功率电能变换设备，它的安装使用现场不可避免存在严重电磁干扰。强干扰信号窜入装置中除直接使电力电子器件误动作外，主要干扰装置的控制电路，使装置误动作。常用抗干扰的技术措施有：①抑制干扰信号的强度。例如交流继电器、交流接触器触头并联电容，可减小触头通断时的电火花干扰。②合理布线以减小导线间的分布电容、分布电感和互感，防止干扰信号窜入。③实施电磁屏蔽。④正确选择接地点并良好接地。⑤加强电路本身的抗干扰能力。设计时选用抗干扰性能好的电子元件。⑥控制电路共用直流稳压电源时，电路各部分应单独引线。⑦在信号强度允许条件下尽量降低各单元电路的输入、输出阻抗。⑧采用变压器耦合等隔离手段，将控制电路与信号源或控制电路与电力电子装置的主电路在电路上隔离，防止干扰信号窜入。

应用电力系统是能源利用、输送和配给的主要载体,在社会经济中发挥着重要作用。化石能源和气候环境的危机使得电力系统正在从规模化发展向可持续发展和智能化转型。分布式电源和储能装置的大规模接入,地方电网、微型电网与主干电网的配合,高效、灵活的输电方式,配电和用电的智能化双向互动,供电质量和可靠性的提高,是电力系统转型的特征。

在电力系统中,可再生能源的并网发电、储能装置的功率转换、交直流电网的柔性互联、配用电能的双向流动、无功和谐波的动态补偿都需要依靠电力电子装置来实现。随着高电压、大功率电力电子器件的发展,变换器模块化、单元化和智能化水平的提升，控制策略和调制策略性能的提高,电力电子装置在电力系统中将会发挥更大的作用1。

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院