1 前言
中國電工技術學會電力電子學會于2010 年在哈爾濱舉行了第十二屆學術年會， 諸多國內從事電力電子技術領域的一流專家、學者、教授、企業(yè)家濟濟一堂， 就當前所關注的電力電子技術領域主要方向、熱點進行報告、研討和交流。
2 低碳經濟與電力電子器件
低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，其實質就是能源高效利用、清潔能源開發(fā)、追求綠色GDP，核心為節(jié)能減排。低碳社會的目標是和諧與可持續(xù)發(fā)展，基本國策為：節(jié)能+綠色新能源的開發(fā);減排+綠色能源的使用。低碳經濟與電力電子技術應用在交通、能源、變頻技術、新能源、電動汽車、照明等領域，因此它在實現(xiàn)低碳社會的過程中起到重要作用。
電力電子器件是電力電子系統(tǒng)中的CPU，是節(jié)能減排、可再生能源產業(yè)的“綠色芯”。器件芯片的發(fā)展方向為： 薄片工藝、小管芯、大芯片、新材料、大電流、高電壓、低損耗、高頻率、功能集成化、高可靠性。模塊的發(fā)展方向是：緊湊化、薄型化、智能化、無鉛化。
3 兆瓦級風力發(fā)電用變流器現(xiàn)狀及趨勢
(1)國內外風力發(fā)電狀況目前全球風機裝機總容量比十年前增長了10 倍，我國累計裝機容量已超過德國躍居全球第二， 新增風電裝機容量躍居全球第一，成為全球風機生產十強之一。
(2)風電變流器及產業(yè)概況風電變流器屬于風力發(fā)電機組大型核心部件之一， 也是目前風電制造行業(yè)國產化水平較低的部件之一。近年來國內企業(yè)在風電變流器研發(fā)及產業(yè)化方面進行了巨大投入，且有了長足進步。
(3)超大功率風電變流器方案風電機組單機容量不斷增大，正向10 MW 邁進， 超大功率時代已經到來。擴大容量的基本方案是模塊化設計。變流器的模塊化設計優(yōu)點有：易于容量擴大;有助于大規(guī)模標準化生產， 有效降低成本; 系統(tǒng)配置靈活、維修方便;優(yōu)化運行模式、提高運行效率和壽命周期。模塊化設計的基本方式： 相橋臂模塊設計;獨立AC/DC 設計;獨立AC/DC/AC+濾波器設計; 獨立AC/DC/AC 設計; 級聯(lián)多電平模塊化設計。超大功率設計的根本方法是提高電壓等級。
(4)關于低電壓穿越并網導則隨著風電場容量的擴大而不斷發(fā)展， 并更加關注于高壓輸電網穩(wěn)定的問題， 強調和細化了穿越過程中的功率控制(無功)。隨著大型風場的迅速增加，風機的暫時過壓已成為新的問題。大多數(shù)風機使用電壓源逆變器，當電網電壓超過某一限定值時，流過網側的電流可能發(fā)生倒轉，導致直流電壓迅速增加。過壓產生的主要原因有： ①負載突然撤掉或大的電容器切入;②發(fā)生不平衡故障;③由于各國電網架構的差異， 導致過壓可能有不同的峰值和持續(xù)時間特征， 因此國際上關注高電壓穿越電網要求各地不同。在澳大利亞， 電網導則規(guī)定風機忍受過壓30%持續(xù)60 ms。低電壓穿越方案的難點是：①滿足成本限制要求;②實驗與測試(電網與系統(tǒng))�？傊獫M足并網導則要求， 對變流器的設計是一個嚴峻的考驗!
隨著“洋品牌”的不斷降價以及整機廠家的介入，新一輪的競爭將更加激烈;模塊化技術與中壓大功率是風機變流器的發(fā)展趨勢; 電網的友好接入和故障穿越技術是國產風機變流器研究面臨的新挑戰(zhàn); 風機變流器的國產化必然使我國的大功率變流器技術邁上新臺階。
4 電力電子在電動汽車中的現(xiàn)狀和前景
汽車工業(yè)是國家經濟的支柱產業(yè)， 在國民經濟中具有舉足輕重的地位， 給人們生活帶來極大便利。但隨著石油資源的過度消耗，地球環(huán)境受到嚴重污染， 汽車尾氣污染占我國城市空氣污染的60%以上。我國作為第二能耗大國，環(huán)境保護形勢日趨嚴峻。因此發(fā)展電動汽車符合世界各國能源發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護的重大需求。
電動汽車的特定要求包括：高速飛馳、頻繁啟動、制動、上下坡、快速超車、緊急剎車、振動、高溫高濕等。電動汽車分為三類：①純電動汽車完全由電池供電，采用電動機驅動，不消耗石油資源，清潔無污染， 真正實現(xiàn)零排放。電動機易于電子控制，可簡化甚至省去變速齒輪裝置，能產生制動轉矩，回收能量，減少機械制動磨損;②混合動力電動汽車的動力裝置為電動機+內燃機，通過控制系統(tǒng)可實現(xiàn)最佳能量分配，達到低能耗、低污染和高性能�；旌蟿恿﹄妱悠嚾诤狭藗鹘y(tǒng)汽車和純電動汽車的優(yōu)點，是當今新能源汽車的主流;③燃料電池電動汽車利用氫燃料與大氣中的氧發(fā)生化學反應，產生電能,通過電動機驅動汽車， 不會產生有害產物，且能量轉換效率比內燃機要高2～3 倍。
電動汽車以車載電源為動力， 用電機驅動車輪行駛。它涉及到機械、電力、電子、計算機控制等多種高科技產品。電動汽車的關鍵技術包括汽車技術、電力電子技術、信息技術和化學技術等。電動汽車中的電力電子技術包括： 汽車自動變速器的驅動控制、汽車電磁執(zhí)行機構的驅動控制、汽車電子點火系統(tǒng)、汽車動力轉向系統(tǒng)和汽車照明系統(tǒng)、汽車電源系統(tǒng)。電動汽車電驅動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，由電動機、功率變換器及其控制器、動力蓄電池、管理系統(tǒng)等組成。
車用驅動電機發(fā)展趨勢： ①永磁電機功率密度和轉矩密度高，具有效率高、功率因數(shù)高和可靠性高的優(yōu)點，采用矢量控制的驅動控制系統(tǒng)，可使永磁電機具有較寬的調速范圍; ②數(shù)字化是電驅動系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢; ③集成化體現(xiàn)在兩個方面，即電機方面為電機和發(fā)動機總成、電機和變速箱的總成�？刂破鞣矫鏋殡娏﹄娮涌偝�(功率汽車、驅動、控制、傳感器、電源等)。將能源多元化和動力一體化兩大趨勢相統(tǒng)一， 研究新一代電驅動平臺，搶占電動汽車高端前沿制高點。
5 電力電子技術在智能電網中作用
國家電網提出的智能電網概念可概括為： 構建具有我國特色的特高壓、新能源、智能化電網;其特征為信息化、數(shù)字化、自動化及互動化。
(1)電力電子技術在智能電網中將發(fā)揮不可替代的重要作用。電力電子技術的核心作用是實現(xiàn)對電能的控制與處理，其表現(xiàn)有：電路的無觸點快速通斷;改變系統(tǒng)的等值電氣參數(shù);實現(xiàn)電能形態(tài)的轉換與發(fā)生。電氣系統(tǒng)的目標：每時每刻保證電網的電力發(fā)生與負荷消耗之間保持平衡; 實現(xiàn)全系統(tǒng)的安全、高效、經濟運行。就目前的技術手段而言，要實現(xiàn)電能的高效控制和利用，在很大程度上要充分利用電力電子技術與裝置來完成。
(2)智能電網貫穿在發(fā)、輸、配、用電全過程，而電力電子技術在每個過程都發(fā)揮著不同的作用。在發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術發(fā)揮的作用：風電、太陽能等新能源的并網技術，控制發(fā)電機諧振技術等。在輸電系統(tǒng)中發(fā)揮的作用：高壓直流電技術聯(lián)網工程、電壓源換流器高壓直流輸電技術、靈活交流輸電技術等。在配電系統(tǒng)中發(fā)揮的作用：供電能力和供電可靠性的提升，節(jié)能降耗，配電網分布式發(fā)電與新能源接入技術， 電動汽車充放電站建設，雙向信息智能儀表。在用電發(fā)揮的作用：提高功率因數(shù)，減少無功潮流，降低電能損耗，抑制電壓波動和閃變， 減少非線性負荷引起的電壓影響和諧波干擾，三相負荷平衡化等。
(3)電力電子的負面作用和影響要引起高度重視。智能電網使電能質量新問題更加突出。智能電網主要特征有：①數(shù)字化用電設備和系統(tǒng)上，數(shù)字化的一個特點是對電能質量更加敏感， 要求也愈來愈高;②信息化和互動化，電網中的傳輸信息電壓帶來的電力干擾也逐漸嚴重; ③自動化和電力的高效控制，將引起大量電力電子裝置的應用，其快速切換、功率沖擊、非線性特征等將使電能質量問題更加嚴重和復雜。
要解決智能電網的關鍵問題在許多方面都離不開電力電子技術。電力電子技術應用能提高輸
電能力，更加安全可靠、優(yōu)質運行、精確/快速控制和儲能、新能源和分布發(fā)電。電網建設勢在必行，它極大地帶動了相關領域發(fā)展， 也為電力電子領域提供了機遇與挑戰(zhàn)。電力電子技術在智能網絡中必將發(fā)揮重要作用，充滿廣闊的應用前景。
6 結束語
電力電子技術將成為本世紀重要的支柱技術之一，通過這次學術交流會，特別是對一些熱點技術的討論， 都將對我國電力電子技術及產業(yè)的發(fā)展起到推動作用。除了文中所述幾個熱點問題外，還有很多備受關注的熱點： 寬禁帶功率半導體器件的研究進展、IGBT 器件在軌道交通車輛中的應用、電儲能關鍵技術動態(tài)、我國特種電源技術領域典型進展等。在此次學術交流會上，不少專家和學者相繼發(fā)表論文， 對上述熱點問題給予闡述和介紹，在此不一一贅述，讀者如有興趣，請參考《電力電子學會第十屆年會文集》。
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