三年前,巨晨同学拿着自动化专业录取通知书,踏入大学校门。当时对前途十分渺茫。三年后,即将升入大四年级,未来已经不再遥远。他必须做出选择。考研?面前摆着两本绿皮高等数学教材,不由得摇了摇头。思来想去,还是找别人意见参考下。给母亲挂了电话,母亲竟然惊奇地问:“你为何不去找你大哥呢?他似乎在做新能源发电。”和大哥沟通后,大哥建议他先了解电力电子本身。
打开搜索软件,搜索电力电子。一篇篇文章出现在眼前。巨晨习惯知道一件事物发展历史。
“电力电子技术电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形对电力电子学进行了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。”
巨晨记得,电力电子老师在上课时,特意强调过电力电子技术的先进性,并和模拟电路,数字电路比较。教材上讲解电力电子技术时,首先举了一个降压斩波电路的例子,这电路使用了一个他以前未曾见过的元件——晶闸管。事实上,晶闸管的出现,标志着电力电子技术正式出现。大功率硅整流管和晶闸管投入使用之后,电力电子技术在整流方面取得巨大优势,快速发展。八十年代,技术允许制造超大规模集成电路,IGBT与MOSFET使电力电子技术迈入现代化。现代电力电子技术也广泛应用于新能源发电领域。
巨晨的大哥也是自动化专业毕业。说起来,巨晨选择这个专业,或多或少受到大哥的影响。
新能源发电现在被国家扶持。在人类意识到化石能源的污染性和不可再生性后,发展新能源发电势在必行。
“你列举几个新能源发电的例子?”大哥在微信敲字,反问巨晨。
“这个简单,高中就学过了。有风力发电,太阳能发电,生物质发电等等。”
“那你知道,你说的这几个发电方式有什么优点吗?如果没有显著优点,人类可不会选择它们。”
“我查过。新能源发电可以减少化石燃料使用,减少污染。新能源发电根据具体发电方式,选址较为容易。而且因为发电体量小,维护成本也少。”
“你说的很有道理。那新能源发电的缺点?你查过吗?”
从小到大,新能源发电都是作为正面例子出现。巨晨思考了一下,真的没人和他说过新能源发电的缺点。
“哈哈哈。弟弟,你要明白一件事。了解一件事,必须要从正反两面同时研究。只追求正面而忽视反面,技术就会畸形。一旦积重难返,会引发社会灾难。”
“啊?新能源发电会引起社会灾难吗?”
“我从在专业角度说吧。风力发电,太阳能发电等等,说到底是依靠自然资源。但是你不能保证任何时候都有风,也不能保证任何时候风的大小都相同。所以,新能管发电具有间歇性。而电力供应最基本要求便是稳定性。另一点,太阳能发电和风力发电能量密度低,所以有可能导致占地面积大。”
“啊?那怎么可以解决这个问题啊?”
“这时候就要进入正题——电力电子技术了。我是做风力发电的。风力发电需要用到变速恒频控制。”
“变速恒频变桨距调节系统DFIG在内部配置双馈感应电机,加载多级同步电机,利用电力电子变换器调节频率。这样可以使风力发电机产生稳定频率电流。”
“因为供电不稳定。很多电站会把输出设定为有功功率模式,保证有功功率的稳定输出。这时无功功率调节十分重要。我们用的技术是SVC无功补偿。传统技术容易导致电压崩溃,SVC技术通过控制晶闸管导通与关断实现对电抗器和电容器的投切,灵活调节无功功率。”
“电力电子技术就是现代化的技术。有了它,我相信我们未来生活会越来越好。”这是巨晨同学大哥的最后一句话,好像一篇文章的结尾一样。
作为整流,斩波等等功能应用在其余领域只是电力电子技术一部分。电力电子技术还可以用于制造电子元件。电力电子器件在其余领域也应用广泛。
巨晨同学下决心,以后向电力电子方向发展。人的未来有止境,而科学技术发展和更迭永无止境。我们在享受电力电子技术对生活的改善时,也要稍微了解这幕后的功臣,得到科学的乐趣。
来源: 中国电源学会科普号