实际应用下电力电子技术论文

摘要：随着科技水平的逐步提升，人们加大了对起重机方面的研究，致使起重机的性能与质量均得到了改善，与此同时，也对未来的研究工作提出了更高标准，在保证设备稳固、可靠的基础上，还应增强系统维护，改善节能效果。本文首先介绍起重机控制标准，然后探讨变频器和PLC的实际应用，最后研究系统运行。以下是小编精心整理的《实际应用下电力电子技术论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

实际应用下电力电子技术论文 篇1：

电路分析基础课程教学改革探讨

摘 要 分析电路分析基础课程教学存在的问题，提出对课程从实践学时、考核方法到整合理论教学内容，从理论教学方法到工程实际应用意识的培养等多方面进行教学改革。通过对课程的教学改革，使学生获得电路基础理论知识的同时，着重培养学生工程意识和实践应用技能。

关键词 电路分析基础；教学改革；探讨

1 电路分析基础课程的重要地位及教学现状

电路分析基础课程是自动化、电子信息工程、测控技术等理工科专业必修的专业基础课，在整个人才培养中占有重要的地位，具体分析如下。

1）该课程是整个大学教学中开设最早的专业基础课程，兼具理论性、实践性，是学生第一个接触到的实践课程；

2）该课程所学知识在后续开设的电机拖动、电力电子技术、自动控制原理、单片机等专业课程中都有所应用，是其他专业课程的基础课程。

由以上分析可知，电路分析基础课程在整个人才培养中属于基础性专业课程和实践课程[1]，和后续专业课程联系紧密。通过该课程的学习，不仅使学生掌握电路分析的基本概念、基本定律和电路的分析方法，而且要获得必需的电工基础理论知识，为学习后续课程打下必要的理论基础。同时，注重工程意识培养、自学能力培养，使学生具有分析、解决问题和实践应用技能，树立理论联系实际观点，为培养高技能人才打下必要的基础。

该课程教学内容主要包括电路元件介绍、电路分析方法、定理等。目前该课程教学主要存在以下问题：

一是实践教学内含于理论教学中，受制于总学时限制，无法开展综合性、设计性实验，实验教学利用实验箱来完成，学生只需依照实验指导书通过实验箱连接电路即可完成实验，实验项目为验证性实验，在实验过程中学生不能将自身想法付诸实践，不利于学生创新能力培养；

二是课程知识点抽象，元器件在电路中工作特性难以理解，电路分析方法、定理众多，难以深入理解；

三是课程教学内容独立于其他专业课程之外，没有和相关其他专业课程有所联系。

2 电路分析基础课程教学改革方法

鉴于该课程在人才培养中的重要基础性地位以及目前教学存在的诸多问题，进行教学改革，具体分析如下。

修订培养方案，剥离实践教学环节 为充分体现课程在人才培养中基础性地位[2]，以夯实理论基础为前提，以培养创新能力为导向，通过梳理江汉大学文理学院自动化专业人才培养方案后发现，原有课程学时包含理论课和实践课学时，即实践课属于课内教学环节。由于受制于总课时的约束，实践教学只能利用实验室实验箱开展一些验证性实验。鉴于此，将课程实践教学环节[1]从原有的理论教学中剥离出来，单独开设电路分析基础实践课程，并对实践课程采取独立的考核方式[2]。单独开设实践课程后，学生在完成验证性实验基础上有充足时间来完成设计性实验，通过验证性实验加深对理论知识的理解，进一步通过设计性实验达到感性认识，培养独立思考、创新能力。

整合理论教学知识体系，瞄准一个方向、一个定律 在该课程众多定律、定理中，基尔霍夫定律[3]是基本定律，课程后续介绍的电阻电路分析方法、动态电路分析都是基于此定律得到的。掌握了基尔霍夫定律，就掌握了电路分析方法，由此可见它在整个课程中的重要性。它包括电流定律和电压定律，这里只介绍电流定律。

基尔霍夫电流定律[3]（KCL）定义：在集总电路中任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。定义中有几个重要的问题需要清晰。

一是电流的“代数和”。既然涉及代数和，那必然和电流的正负有关。电流的正负是根据电流是流出结点还是流入结点判断的，若流出结点的电流前面取“+”号，则流入结点的电流前面取“-”号；反之相同。

二是怎样判断电流是流出还是流入结点？电流是流出结点还是流入结点，均根据电流的参考方向判断。因此在理解基尔霍夫电流定律之前需要瞄准一个方向，即参考方向。

实际电路中电流或电压的实际方向可能是未知的，也可能是随时间变动的。为了对电路进行分析，当涉及某个元件电流或电压时，要指定电流或电压的参考方向。指定参考方向的用意在于把电流或电压看成代数量，若电流或电压的实际方向和参考方向相同，则认为其为正值；若电流或电压的实际方向和参考方向相反，则认为其为负值。下面以图1（a）的电路来分析参考方向的选取。

图1（a）中，流过电阻电流实际方向未知的情况下，分析电路时到底选择哪种参考方向？为说明问题，仿真图中根据不同参考方向连接两个电流表，如图1（b）、1（c）所示，仿真结果如图2所示。

仿真后实际电流方向如图2箭头流动方向（即顺时针方向）。在图2（a）中选择参考方向为逆时针，即和电流实际方向相反，电流表示数为-0.01 A；图2（b）中选择参考方向为顺时针，即和电流实际方向相同，电流表示数为+0.01 A。对于同一个电路选择不同参考方向后得到电流大小是相同的，只是有正负的区别，若得到电流为正值，则说明选择的参考方向和实际方向相同；反之相反。

因此，分析电路时参考方向可以任意指定，并不影响电路的实际情况。由此，在使用基尔霍夫电流定律时可简化处理，即：流入结点电流代数和等于流出结点代数和。

互动、提问式教学，透过现象看本质 电容和电感元件是交流电路里常用元件，这两种元件的电压和电流的约束关系和电阻元件的不同，它是通过导数（或积分）表达的，所以称为动态元件，又称为储能元件。对动态元件的理解、掌握将关系到一阶、二阶动态电路的分析。

通过互动、提问引出电容、电感元件的特性。给出如图3所示电路，首先提出问题：分别将开关切换到电阻、电容和电感元件所在电路时，电路中灯泡会有什么现象？让学生讨论问题。然后利用仿真软件[4]仿真，会观察到开关切换到电阻电路时，灯泡立刻点亮，亮度始终不变化；开关切换到电容电路时，灯泡点亮，但亮度逐渐变暗，最后熄灭；开关切换到电感电路时，灯泡不亮，然后逐渐变亮，最后亮度稳定下来。为什么会出现这样的现象？

对结果详细分析：由仿真图4可以看出，电阻电路电压U1始终不变，所以灯泡开始就点亮而且亮度不变；由仿真图5可以看出，电容电路开始时电压U2为零，电源电压都加在灯泡上，所以灯泡点亮，随着时间的变化，电容两端电压逐渐增大，灯泡的电压则逐渐减小，亮度逐渐变暗，最后电源电压完全给电容充电，灯泡则熄灭；由仿真图6可以看出，电感电路开始时电流为零，灯泡不亮，随着时间逐渐变化，电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮。

最后引导学生通过观察各电路中灯泡呈现的不同现象结合仿真图进行分析，电容电压由零到最大是一个动态过程，电感电流由零到最大也有一个动态过程，所以两个电路中灯泡会出现上述现象，即它们是储能元件。

进一步引申问题：有电容元件存在的电路，当通电时间足够长后，电容两端相当于断路；有电感元件存在的电路，当通电时间足够长后，电感相当于短路。

通过以上提问、互动的过程，学生会容易理解有电容、电感元件的电路是动态电路，通过图表分析可以清晰、直观地对动态电路元件性能进行分析，明白在动态电路中电容电压、电感电流是如何变化的。

由点及面，由浅入深，理论向实际应用转化 二极管是电路设计中常用的电子元件，具有单向导电性，即在二极管两端加正向电压时二极管导通，加反向电压时二极管截止。针对这一特性，考虑在实际电路设计时，二极管的这个性质有什么用处？给出图7所示电路和电路输入电压波形图，如图8所示，让学生分析电压探针U2处电压波形。

分析可知，当输入信号处于正半周期时，二极管导通；当输入信号处于负半周期时，二极管截止。图7是利用二极管的单向导电性实现工程上常用的半波整流电路。电压探针U2处电压波形如图9所示。

通过以上对实际电路的分析，逐渐建立学生的工程意识，培养学生理论联系实际的能力。

3 结论

通过对课程进行教学改革，给予学生充分实践、创新的时间，发挥学生主动思考能动性；以参考方向和基尔霍夫定律为主线展开理论教学，降低课程学习难度，使学生容易理解、掌握电路分析的基本方法；由电路现象来分析电路本质，以及通过由点及面将理论知识转化为实际应用，启发学生工程思维，锻炼学生工程意识。

参考文献

[1]陆国栋.实验教学改革的思考与实验分类研究[J].中国大学教育，2010（9）：72-74.

[2]周蕾等.“电路分析”课程的改革与探讨[J].电气电子教学学报，2014（5）：32-33.

[3]邱关源.电路[M].4版.北京：高等教育出版社，1999.

[4]冯瑞钰.Proteus仿真在“电路”课程教学中的应用[M].中国电力教育，2014（12）：55-56.

作者：韩彩霞 谢建群 罗子波

实际应用下电力电子技术论文 篇2：

探讨大型起重机控制中变频器和PLC的应用

摘要：随着科技水平的逐步提升，人们加大了对起重机方面的研究，致使起重机的性能与质量均得到了改善，与此同时，也对未来的研究工作提出了更高标准，在保证设备稳固、可靠的基础上，还应增强系统维护，改善节能效果。本文首先介绍起重机控制标准，然后探讨变频器和PLC的实际应用，最后研究系统运行。

关键词：大型起重机;控制;变频器;PLC;应用

1大型起重机简析

大型起重机在货运码头的应用最多，因起重机工作偏于繁忙，且起重负担重、施工环境不良，然而，组织生产规定起重机的调速性能和系统稳定性需求应符合标准。常规条件下，于传统起重机引入串电阻调速的手段相对简单，但也存在一定的缺陷，例如，不能长时间在负荷环境状态下，起动转矩偏小，调速范围过小。目前，社会的前进发展，使得电力电子技术高度发展，变频调速于施工环境得到了高效应用，变频技术可与传动场合紧密整合。随着技术的不断发展进步，减小了噪声污染，具有优良的自控能力，推动了技术应用。调整优化启动机以后，于电气传动系统融入变频技术，经由适宜的改造，在日常维护中更加稳定，增加了系统的有效性，效果非常明显。

2变频器以及PLC控制技术

最近几年，变频器是一种新型调速控制元件，并且此种技术不断被使用在工业控制领域之中，在机床、电梯等设备上应用取得了良好效果。不过因为此种设备价格比较昂贵，在起重机中应用情况比较少见。因为起重机机械的不断发展，出现了更多大型化和智能化的机器，加上现在变频器技术的日渐成熟，变频器和PLC结合是现在起重机中使用比较常见的一种控制技术。

变频器是使用在变频技术和微电子技术上的一种技术，借助改变电机工作内电源的频率完成工作，实现对电流的合理控制。变频器一般是交流变直流、逆变器、制动单元等形成，变频器主要是借助内部IGBT快速通断实现对电源的电压和品类的合理控制，依据电机的工作情况为其提供充足的电源电压，从而可以实现节能调速工作基本目标。

PLC是可编程逻辑控制器的简单称呼，自身存在可靠性、抵抗各种感染能力，功能性比较强，具有一定拓展性能，整个系统的开发时间断，维修和修护起来比较方便，容易改造，体积不打，重量非常轻便，消耗能量比较低等一些列特征，在性能上相对于计电接触器控制性能更好。从整个系统性能价格上分析，PLC控制相对于继电器存在的优势更多，使用其中更加方便。

3变频器和PLC在大型起重机控制中的应用

3.1变频器在起重机起升机构中的使用

变频器在大型起重机中使用能够实现平稳调速，进而可以降低冲击载荷，使用常见转子串电阻调速形式，变频器可以直接改变电源的频率，进而可以改变整体转速，避免电量浪费，使得整个机器可以平稳工作。并且起升机构属位是负载机构，对于起动和制动控制需求比较高，并且需要对位置进行合理控制，研究的主要内容和对象就是起升机构、副起升机，主起升机构应用一台变频器进行驱动，并且需要在整个过程中不断强化控制精度，使用旋转编码器都对设备进行合理建设，进而可以满足整个起升体系信息数据足够准确，副起升机器重点受到以往继电器的科学控制影响。起升机器体系实际工作过程中总是围绕额外电流加以参考，且变频器存在的额定电流应该大于等于电动机预设的额定电流，在计算之后可以得出，变频器额定电流应该在满足额定电流标准指数基础上开展工作。起升机构控制形式为PG矢量控制形式，整个体系中的编码器信号信息会稳定的传递在PLC系统之中，借助程序对起升机构的升降系统进行合理控制，自身存在比较高的稳定性，能够快速对系统进行响应。

3.2运行整个体系中变频器的使用思路

通常而言，大车发动机制一般包含了电动机和变频器两个部件，具体来讲是两台电动机器与一台变频器，由于实际运行体系并不严格的要求整个体系，且实际工作效果比较单一化，因此调速运行单位在工作过程中应该使用相同类型的变频器加以工作。此变频器在实际工作中的容量一定要大于等于两台电动机的容量矢量和，控制模式一般是V/F，不能够采用矢量控制形式。运行机构起动时间一定要满足实际情况，对不同状态要选择自由制动和强制制动形式控制。最后对于体系的停止运行，可以按照停止模式加以设计，停止具体时间能够结合实际情况科学化设置，保证期可以使用体系的操作需求，促使起升体系在具体工作中可以存在启动转矩，可以依据设置机械运行的时间和电流的关联，对变频器进行使用方案的设置。

3.3 PLC在大型起重机中使用

控制系统为PLC、主令开关、指示灯和显示装置等形成，在PLC系统中，能够直接将安全部件之中的得到的检测信号全部保存在PIC输入系统之中，比如：大车限位開关、起重限制器信号等，起重机在启动期间，一般是变频器以及PLC输出端共同控制和管理的。结合启动具体情况做出具体分析，将工作急需的输入信号个数进行确定，进而通过一定程度再对开关进行合理控制，最终可以模拟输入点和输出点，并且，此系统需要八路模拟量进行信号输送，四路为输出信号，是变频器控制信号，并且需要数字输入和输出，因此CUP要选择CUP226模块，数字输入一般使用EM223。

4实际应用效果

4.1在环境层面产生的效果

以往的起重机系统一般会消耗较多的能源，外加转子回路和通过电阻完成串接则会引发较大的能源浪费现象，应用变频器和PLC便可规避上述问题。

4.2在经济层面产生的效果

应用变频器和PLC，则会大大缩减设备维修成本，增加系统使用寿命，尤其是接触器，在原有的系统内，由于频繁接触，则会引发触头烧伤问题，以此来增加设备应用成本。然而，变频器和PLC的实际应用，促使这一问题得到全面解决，并创造了经济效益。同时，返回电网的能量还不具有机械能，保障了电网功率，无需提供变压器和供电线路相关投资。

5结语

现阶段，工业自动化水平不断提高，变频器和PLC自身的功能及性能逐步优化，变频器和PLC在大规模起重机控制层面的应用改善了控制系统，使得调速质量有所提高，在其运行以后，系统调速逐渐趋于平稳，有效减小了设备故障率，十分可靠，同时，交流变频技术还让扩大了电动机转速的实际范围，在转动环节，全面提高了生产效率。

参考文献：

[1]魏焱焱.变频器和PLC在大型起重机控制中的应用[J].中国设备工程，2017（16）：97-98.

[2]吴亢.浅谈PLC控制系统和变频器在大型起重机中的技术应用[J].化工管理，2016（12）：124.

（作者单位：营口港务集团有限公司机械分公司）

作者：朱洋

实际应用下电力电子技术论文 篇3：

浅谈电力电子技术在电气工程中的应用

摘要：在现今社会经济发展中，电子电力技术的发展可能性不断增大。电气工程中的电子技术有较广泛的使用范围，极大地提升了电力的生产效率。电力电子技术的应用，也是社会经济客观需求的发展的重要表现，进一步的优化与完善十分必要。本文主要分析了电力电子技术的基本原理和技术优势，以及在电力工程中的应用，期望能够为后期工作提供借鉴。

关键词：电力电子技术;电气工程;应用

现阶段，信息技术高速发展，电力电子技术本身优势。电气工程是直接关系人们日常生产生活的基具备的高技术含量，在电力工程领域有较高的应用地应对客观需求。电力工程通常会使用大量的元件和应用软件，电力电子技术在应用过程中，使技术本身的功能作用得到正常发挥、作业流程简洁化，更加有利于工作人员的施工操作，值得进一推广础性建设，只有具备良好的生产能力，才能更好。

一、电力电子技术

（一）基本原理

电力电子技术的技术优势明显，在应用于电气工程的过程中，是改善电子元器件运行中工作效率的重要方面。电力电子器件有多重产品类型，高斯型轨道、闸管等器件等，都在电能转换范围方面较为广泛，1W—千兆瓦的范围内都有一定的可能性。电力电子技术的专业性较强，在应用过程中需要配备专业技能较高的工作人员，充分掌握自动控制学、电子学等多种理论知识。电力电子技术在现阶段，已经体现在多个方面，在国防领域、工业领域都有较好的适用性，生产效率整体提升，能量损耗方面也得到了有效控制，对电气系统保持安全、稳定的运行状态，具有明显的积极作用。电力电子技术的发展脉络，如图1。

（二）技术优势

电力电子技术在电气工程中的有效应用，具有较好地应用优势。具体表现为：（1）有利于电气工程的良性发展。电力电子技术在创新、优化过程中，对整合资源和各项资源投入方面都有很好的改善，因此逐渐渗入到多个方面，经济社会效益得到了明显提升。（2）技术应用过程简单易行。在社会经济大发展的环境下，电能的使用量呈明显增长趋势，在多种行业领域内大范围应用的过程中，表现出了供求之间的矛盾性。近年来，电力工程的建设不断发展，扩展了电力系统的覆盖面，在内部结构和环节间的联系方面都有很高的要求，任何一个环节都有可能成为影响电力系统运行状态的重要因素，导致日常供电过程的不顺畅。电力电子技术强调，采取规范化的操作工艺，有利于电气系统在安全稳定状态下正常运行。（3）有利于电气工程性能方面的正常发挥。电力电子技术在使用之前，需要从各项影响因素出发，更好地协调电力电子技术与其他技术在应用中的具体状态，及时发现问题、解决问题。电力电子技术能够使电力系统在技术上得到优化，使系统运行中的安全异常几率得到了有效控制，应用优势十分明显，是现阶段改善电气工程结构、确保运行性能正常发挥作用的重要方式，值得推广。

二、电力电子技术在电气工程中的应用

（一）开关装置

电力控制系统中，开关装置常常产生很大的电能消耗量。应用传统的电气控制方式，电磁兼容性方面往往不能满足很多企业在日常生产中，对电气系统的电力需求。所以，积极利用轻便型装置、改进开关装置，是优化电力系统运行状态的重要方式，电力电子技术在应用中，有利于控制软开关种植的噪音和损耗问题，使电力系统保持稳定运行状态，增强控制系统的整体控制效果。

（二）配电系统

配电系统中应用电力电子技术，在技术性监控方面有较好的应用效果，能够较好地控制使用误差和配电系统的稳定性，进而提升配电系统在运行中的整体效益。电力电子技术在系统中的应用，能够使其达到智能监控效果，施工人员的日常工作中能够适当地减少工作强度和压力，提升了系统施工过程中和后期使用的安全稳定性，是实现智能化监控电气工程的重要方式。

（三）电路保护装置

为了确保电力电气控制系统的正常运行，必须加强电路保护装置的管控。一般情况下，电路应用软件的异常性故障，会导致电路保护装置的运行，起到保护效果。在电力工程发展和电路保护装置技术革新的推动下，电路的原有保护措施表现出较强的不适应性，应用电力电子技术也就显得十分必要。整个应用过程需要配备相应的电力检测装置，对信息内容进行及时的反馈，以确保线路中有电流通过时，能够及时发现，立即断电处理，使电子元件和电路运行的实际状态保持安全稳定性。

（四）变压器

电力电子技术在变压器中的有效应用，需要从节能性入手，提升变压器运行过程中的工作效率，使有功功率得到控制，增強变压器的技能降耗效果。变压器通常要留有一定的电压容量，将电压负载率控制在74%-84%的理想范围内，使变压器保持安全稳定状态，降低异常故障的发生率。变压器的负载率如果低于30%时，需要立即进行更换，以变压器容量小为首选;变压器的负载率如果高于84%，也要以变换器容量较大为首选的更换对象。变压器的负载率不能控制在理想范围时，变压器的运行状态也会难以把控。通常情况下都是多个变压器的同时使用，为了加强成本投入方面的有效控制，容量大的变压器影视施工中的首选目标，从而合理的控制变压器的使用量，实现生产成本有效降低、生产过程节能降耗的目的。

（五）发电厂

电力电子技术是实现发电厂生产过程全方位监控的一种重要方式，使发电厂保持安全运行状态。电力电子技术在网络系统中，以全面、系统的应用优势，很好地起到了保障性作用;系统的应用过程操作简单，生产效率的提升幅度很大。电力电子技术在应用中便利了工作人员的全面监控，及时、准确地发现其中可能存在的不安定因素，及时进行针对性防护，为安全事故的防范进行有效防护。

结束语：

在科技创新的推动下，电力电子技术有了较明显的发展，逐渐推广到了多个生产领域。电力工程中应用电力电子技术，适应了现阶段电力方面的客观需求，开关装置、配电系统、电路保护装置、变压器、发电厂等方面的应用，已经表现出较明显的技术优势，应用范围不断扩展，为我国电力行业的良性发展奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]邬艳.浅谈电力电子技术在电气工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2020，（21）：4530-4531.

[2]王译.电力电子技术在电气工程中的应用研究[J].科学与信息化，2020，（9）：10-11.

[3]胡博阳.浅谈电力电子技术在电气工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2019，（36）：182.

[4]白新，王兴龙.试述电力电子技术在电气工程中的应用[J].区域治理，2019，（9）：195.

作者：崔亮