電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑結(jié)合

　　電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑結(jié)合

　　電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件(如晶閘管，GTO，IGBT等)對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。

　　電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。

　　電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)(整流，逆變，斬波，變頻，變相等)兩個(gè)分支。

　　本文主要論述了電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑的有效結(jié)合。

　　電力電子技術(shù);電子技術(shù);電能;現(xiàn)代建筑;現(xiàn)代電氣工程;

　　一、電力電子技術(shù)

　　電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。

　　因它本身是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類。

　　電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。

　　電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅;它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué);它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。

　　近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。

　　通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。

　　例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，我國(guó)已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。

　　電力電子技術(shù)是計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)，隨著電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，電力電子技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合，它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、電路技術(shù)還有電力控制技術(shù)為一體的服務(wù)性的技術(shù)。

　　二、電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑的結(jié)合-—智能照明系統(tǒng)

　　現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學(xué)習(xí)、生活提供良好的視察條件，能利用燈具造型和光色協(xié)調(diào)營(yíng)造出具有一定風(fēng)格和美感的室內(nèi)環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作簡(jiǎn)單化以及靈活適應(yīng)未來(lái)照明布局和控制方式變更要求。

　　一個(gè)優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì)，還必須做到充分利用和節(jié)約能源。

　　相比之下，智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性，它在智能建筑中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

　　1、智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果

　　隨著照明系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合的不斷變化，應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩，僅靠簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制已不能完成所需要的控制，所以要求照明控制也應(yīng)隨之發(fā)展和變化，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

　　尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，使得照明控制技術(shù)有了很大的改觀。

　　智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果如下：

　　(1)實(shí)現(xiàn)照明控制智能化

　　采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作，這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。

　　例如，當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)，自動(dòng)并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光，同時(shí)系統(tǒng)的探測(cè)功能也將自動(dòng)生效，將無(wú)人區(qū)域的燈自動(dòng)關(guān)閉，并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。

　　此外，不可以通過(guò)編程器隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求。

　　(2)改善工作環(huán)境，提高工作效率

　　傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中，配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100HZ的頻率閃動(dòng)，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞，降低了工作效率。

　　而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高的頻率(40KHZ-70KHZ),不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時(shí)的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí)，也提高了工作效率。

　　(3)自動(dòng)調(diào)光，充分利用自然光

　　智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能對(duì)大多數(shù)燈具(包括白織燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光。

　　智能照明系統(tǒng)中的光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)通過(guò)測(cè)定工作面的照度與設(shè)定比較，來(lái)控制照明開(kāi)關(guān)，這樣可以最大限度地利用自然光，而達(dá)到節(jié)能的目的，也可提供一個(gè)較不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定的視覺(jué)環(huán)境。

　　一般來(lái)講，越靠近窗自然光照度越高，從而人工照明提供的照度就低，但合成照度應(yīng)維持在設(shè)計(jì)照度值。

　　(4)提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用

　　智能照明控制系統(tǒng)，將普通照明人為的開(kāi)與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理，不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識(shí)運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去，而且同時(shí)將大大減少大樓的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，并帶來(lái)極大的投資回報(bào)。

　　2、智能照明系統(tǒng)的組成

　　智能照明系統(tǒng)是利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對(duì)供電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與跟蹤，自動(dòng)平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來(lái)的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達(dá)到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。

　　(1)控制系統(tǒng)中心

　　一般由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)工作站、網(wǎng)絡(luò)控制交換設(shè)備等組成的計(jì)算機(jī)硬件控制系統(tǒng)和由數(shù)據(jù)庫(kù)、控制應(yīng)用軟件等組成的照明控制軟件等兩大部分組成。

　　系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是場(chǎng)景控制,在同一室內(nèi)可有多路照明回路,對(duì)每一回路亮度調(diào)整后達(dá)到某種燈光氣氛稱為場(chǎng)景;可預(yù)先設(shè)置不同的場(chǎng)景(營(yíng)造出不同的燈光環(huán)境),切換場(chǎng)景時(shí)的淡入淡出時(shí)間,使燈光柔和變化.時(shí)鐘控制,利用時(shí)鐘控制器,使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時(shí)間規(guī)律的變化.利用各種傳感器及遙控器達(dá)到對(duì)燈光的自動(dòng)控制。

　　(2)控制信號(hào)人民傳輸系統(tǒng)

　　通過(guò)控制信號(hào)傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中有關(guān)控制信號(hào)和反饋信號(hào)的傳輸,從而完成對(duì)控制區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行控制。

　　(3)區(qū)域照明控制

　　網(wǎng)絡(luò)照明控制系統(tǒng)實(shí)際上是對(duì)一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制,區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)是整個(gè)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),它既可以作為一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)使用,也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設(shè)備使用。

　　(4)燈控設(shè)備

　　通過(guò)整個(gè)照明控制系統(tǒng)要完成對(duì)每盞燈的控制,燈控設(shè)備安裝在每盞燈上,并可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制信號(hào)傳輸單元與照明控制中心通信,從而完成對(duì)每盞燈的有關(guān)控制(如開(kāi)/關(guān)、調(diào)光控制),并可以通過(guò)照明控制中心對(duì)每盞燈的工作狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)監(jiān)控,從而完成對(duì)每盞燈的控制。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　智能照明系統(tǒng)是電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑有效的結(jié)合，良好的使用效果與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng),推動(dòng)了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展,并形成照明發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和相互滲透,照明控制技術(shù)有了很大的發(fā)展,照明進(jìn)入了智能化控制的時(shí)代。

　　實(shí)現(xiàn)照明控制系統(tǒng)智能化的主要目的有兩個(gè):一是可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平,減少照明系統(tǒng)的維護(hù)成本;二是可以節(jié)約能源,減少照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。

　　智能照明由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理, 因而開(kāi)發(fā)照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件工作是今后照明設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]林渭勛：淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)選編，浙江大學(xué)，384-390，1992.

　　[2]季幼章：迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，發(fā)展電源技術(shù)應(yīng)用，電源技術(shù)應(yīng)用，N0.2，l998.

　　[3]葉治正，葉靖國(guó)：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。高等教育出版社，1998

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用

　　隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)得到迅速發(fā)展，而電力電子在這其中發(fā)揮了不可估量的作用。

　　電子技術(shù)最早用于通訊、廣播，而如今已滲透到新型武器、電子醫(yī)療器械、電氣化設(shè)備、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等領(lǐng)域，給各個(gè)領(lǐng)域都帶來(lái)了巨大的影響，沒(méi)有電子技術(shù)這個(gè)極富生命力的領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，就沒(méi)有當(dāng)代高速發(fā)展的物質(zhì)文明和精神文明。

　　電力系統(tǒng) 開(kāi)關(guān)電源 不間斷電源

　　一、電力電子技術(shù)的發(fā)展

　　1957年美國(guó)通用電氣公司研制出了第一個(gè)晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。

　　而1958年以集成電路的誕生為標(biāo)志的微電子技術(shù)帶動(dòng)了一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)志著第一次電子技術(shù)革命的開(kāi)始。

　　現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。

　　電力電子器件按照能被控制電路信號(hào)所控制的程度分為不可控器件、半控型器件和全控型器件。

　　不可控器件主要指電力二極管、該二極管雖不可控，可因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便成本低，仍被廣泛應(yīng)用。

　　半控型器件主要指晶閘管，由它所組成的電路靈活成熟、開(kāi)關(guān)損耗小、開(kāi)關(guān)時(shí)間短，在電源、通用逆變器、電機(jī)控制等電路中應(yīng)用廣泛。

　　但驅(qū)動(dòng)電流大、耐浪涌電流能力差、容易受二次擊穿。

　　以電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展為背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)了，主要有電力晶體管(GTR)、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(電力MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

　　其特點(diǎn)是集高頻、高壓和大電流于一身，是大型的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，全控型器件的誕生表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

　　二、現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

　　(一)電力系統(tǒng)及節(jié)能方面

　　電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用著非常廣泛和重要，在發(fā)電通過(guò)改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的;而電子技術(shù)在高壓輸電領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，被稱為“硅片引起的第二次革命”;在配電領(lǐng)域，則通過(guò)電力電子裝置來(lái)防止電網(wǎng)瞬間停電、瞬間電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控制，加強(qiáng)供電可靠性，改善供電質(zhì)量。

　　同時(shí)還通過(guò)減少無(wú)功損耗，提高功率指數(shù)，來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。

　　在發(fā)達(dá)國(guó)家有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)一次以上的`電力電子變流裝置進(jìn)行處理。

　　通過(guò)這種處理可以節(jié)約能源和提高用電設(shè)備的性能。

　　直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量輸電中有很大的優(yōu)勢(shì)，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都使用晶閘管變流裝置。

　　(二)交通運(yùn)輸

　　電子技術(shù)在鐵路運(yùn)輸、船舶、航天、電動(dòng)汽車等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，稱為新興產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要技術(shù)。

　　新型環(huán)保綠色電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車都正在積極的發(fā)展中。

　　汽車是靠汽油引擎的運(yùn)行發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)械，它排出大量的二氧化碳與其他廢氣，嚴(yán)重污染了環(huán)境。

　　而綠色電動(dòng)汽車的電機(jī)用蓄電池為能源，靠電力電子裝置來(lái)進(jìn)行電力變換與驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也是離不開(kāi)電力電子技術(shù)的。

　　顯然，未來(lái)電動(dòng)汽車大有可能取代燃油汽車。

　　。

　　而在電氣機(jī)車中的直流機(jī)車就是采用整流裝置來(lái)供電的，而交流機(jī)車則采用變頻裝置來(lái)供電，都離不開(kāi)電子技術(shù)的應(yīng)用，直流折波器和鐵道車輛、磁懸浮列車中的電力電子技術(shù)更是關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。

　　船舶、飛機(jī)也需要各種不同要求的電源，所以航海、航空都離不開(kāi)電力電子技術(shù)。

　　(三)開(kāi)關(guān)電源

　　首先高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)在帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)的同時(shí)，也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。

　　八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。

　　接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

　　開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。

　　線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源。

　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。