电力电子技术与现代建筑结合

　　电力电子技术与现代建筑结合

　　电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件(如晶闸管，GTO，IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。

　　电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

　　电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术(整流，逆变，斩波，变频，变相等)两个分支。

　　本文主要论述了电力电子技术与现代建筑的有效结合。

　　电力电子技术;电子技术;电能;现代建筑;现代电气工程;

　　一、电力电子技术

　　电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。

　　因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。

　　电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。

　　电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。

　　近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。

　　通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。

　　例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。

　　电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现，随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高，电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。

　　简单的说，电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合，它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。

　　二、电力电子技术与现代建筑的结合-—智能照明系统

　　现代建筑中的照明不仅要求能为人们的工作、学习、生活提供良好的视察条件，能利用灯具造型和光色协调营造出具有一定风格和美感的室内环境以满足人们和心理和生理要求，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更要求。

　　一个优秀的智能照明系统有仅可以提升照明环境的品质，还必须做到充分利用和节约能源。

　　相比之下，智能照明系统体现出强大的优越性，它在智能建筑中的应用会越来越广泛。

　　1、智能照明系统在现代建筑中的应用效果

　　随着照明系统应用场合的不断变化，应用情况也逐步复杂和丰富多彩，仅靠简单的开关控制已不能完成所需要的控制，所以要求照明控制也应随之发展和变化，以满足实际应用的需要。

　　尤其是计算机技术、计算机网络技术、各种新型总线技术和自动化技术的发展，使得照明控制技术有了很大的改观。

　　智能照明系统在现代建筑中的应用效果如下：

　　(1)实现照明控制智能化

　　采用智能照明控制系统，可以使照明系统工作在全自动状态，系统将按预先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。

　　例如，当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态，自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光，同时系统的探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。

　　此外，不可以通过编程器随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求。

　　(2)改善工作环境，提高工作效率

　　传统照明控制系统中，配有传统镇流器的日光灯以100HZ的频率闪动，这种频闪使工作人员头脑发胀、眼睛疲劳，降低了工作效率。

　　而智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高的频率(40KHZ-70KHZ),不仅克服了频闪，而且消除了起辉时的亮度不稳定，在为人们提供健康、舒适环境的同时，也提高了工作效率。

　　(3)自动调光，充分利用自然光

　　智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对大多数灯具(包括白织灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等)进行智能调光。

　　智能照明系统中的光电感应开关通过测定工作面的照度与设定比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光，而达到节能的目的，也可提供一个较不受季节与外部气候环境的相对稳定的视觉环境。

　　一般来讲，越靠近窗自然光照度越高，从而人工照明提供的照度就低，但合成照度应维持在设计照度值。

　　(4)提高管理水平，减少维护费用

　　智能照明控制系统，将普通照明人为的开与关转换成智能化管理，不仅使大楼的管理者能将其高素质的管理意识运用于照明控制系统中去，而且同时将大大减少大楼的运行维护费用，并带来极大的投资回报。

　　2、智能照明系统的组成

　　智能照明系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因素，降低灯具和线路的工作温度，达到优化供电目的照明控制系统。

　　(1)控制系统中心

　　一般由服务器、计算机工作站、网络控制交换设备等组成的计算机硬件控制系统和由数据库、控制应用软件等组成的照明控制软件等两大部分组成。

　　系统最大的特点是场景控制,在同一室内可有多路照明回路,对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境),切换场景时的淡入淡出时间,使灯光柔和变化.时钟控制,利用时钟控制器,使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化.利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。

　　(2)控制信号人民传输系统

　　通过控制信号传输系统完成照明网络控制系统中有关控制信号和反馈信号的传输,从而完成对控制区域内的照明设备进行控制。

　　(3)区域照明控制

　　网络照明控制系统实际上是对一定控制区域的若干小区域的照明控制系统(设备)进行联网控制,区域照明控制系统(设备)是整个联网控制系统的一个子系统,它既可以作为一个独立的控制系统使用,也可以作为联网控制系统的终端设备使用。

　　(4)灯控设备

　　通过整个照明控制系统要完成对每盏灯的控制,灯控设备安装在每盏灯上,并可以通过远程控制信号传输单元与照明控制中心通信,从而完成对每盏灯的有关控制(如开/关、调光控制),并可以通过照明控制中心对每盏灯的工作状态进行有关监控,从而完成对每盏灯的控制。

　　三、结束语

　　智能照明系统是电力电子技术与现代建筑有效的结合，良好的使用效果与社会、经济的效应,推动了智能照明的技术迅速向前发展,并形成照明发展的一个重要趋势。

　　随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速发展和相互渗透,照明控制技术有了很大的发展,照明进入了智能化控制的时代。

　　实现照明控制系统智能化的主要目的有两个:一是可以提高照明系统的控制和管理水平,减少照明系统的维护成本;二是可以节约能源,减少照明系统的运营成本。

　　智能照明由电子计算机进行控制与管理, 因而开发照明方面的计算机硬件和软件工作是今后照明设计中的一项重要任务。

　　参考文献：

　　[1]林渭勋：浅谈半导体高频电力电子技术，电力电子技术选编，浙江大学，384-390，1992.

　　[2]季幼章：迎接知识经济时代，发展电源技术应用，电源技术应用，N0.2，l998.

　　[3]叶治正，叶靖国：开关稳压电源。高等教育出版社，1998

　　现代电力电子技术的应用

　　随着现代通讯技术、计算机技术的进步，科学技术得到迅速发展，而电力电子在这其中发挥了不可估量的作用。

　　电子技术最早用于通讯、广播，而如今已渗透到新型武器、电子医疗器械、电气化设备、人造地球卫星和宇宙飞船等领域，给各个领域都带来了巨大的影响，没有电子技术这个极富生命力的领域的迅猛发展，就没有当代高速发展的物质文明和精神文明。

　　电力系统 开关电源 不间断电源

　　一、电力电子技术的发展

　　1957年美国通用电气公司研制出了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。

　　而1958年以集成电路的诞生为标志的微电子技术带动了一系列高新技术产业的发展，标志着第一次电子技术革命的开始。

　　现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。

　　电力电子器件按照能被控制电路信号所控制的程度分为不可控器件、半控型器件和全控型器件。

　　不可控器件主要指电力二极管、该二极管虽不可控，可因为结构简单，使用方便成本低，仍被广泛应用。

　　半控型器件主要指晶闸管，由它所组成的电路灵活成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、通用逆变器、电机控制等电路中应用广泛。

　　但驱动电流大、耐浪涌电流能力差、容易受二次击穿。

　　以电子技术和微电子技术的发展为背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期发展起来了，主要有电力晶体管(GTR)、电力场效应晶体管(电力MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

　　其特点是集高频、高压和大电流于一身，是大型的功率半导体复合器件，全控型器件的诞生表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

　　二、现代电力电子的应用领域

　　(一)电力系统及节能方面

　　电力电子技术在电力系统领域中的应用着非常广泛和重要，在发电通过改变设备的运行特性为主要目的;而电子技术在高压输电领域的应用，极大的提高了电网运行的稳定性，被称为“硅片引起的第二次革命”;在配电领域，则通过电力电子装置来防止电网瞬间停电、瞬间电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，加强供电可靠性，改善供电质量。

　　同时还通过减少无功损耗，提高功率指数，来达到节能的目的。

　　在发达国家有60%以上的电能至少经过一次以上的`电力电子变流装置进行处理。

　　通过这种处理可以节约能源和提高用电设备的性能。

　　直流输电在长距离、大容量输电中有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都使用晶闸管变流装置。

　　(二)交通运输

　　电子技术在铁路运输、船舶、航天、电动汽车等行业都有广泛的应用，称为新兴产业不可缺少的重要技术。

　　新型环保绿色电动汽车与混合动力电动汽车都正在积极的发展中。

　　汽车是靠汽油引擎的运行发展起来的一种机械，它排出大量的二氧化碳与其他废气，严重污染了环境。

　　而绿色电动汽车的电机用蓄电池为能源，靠电力电子装置来进行电力变换与驱动控制，其蓄电池的充电也是离不开电力电子技术的。

　　显然，未来电动汽车大有可能取代燃油汽车。

　　。

　　而在电气机车中的直流机车就是采用整流装置来供电的，而交流机车则采用变频装置来供电，都离不开电子技术的应用，直流折波器和铁道车辆、磁悬浮列车中的电力电子技术更是关键技术的应用实例。

　　船舶、飞机也需要各种不同要求的电源，所以航海、航空都离不开电力电子技术。

　　(三)开关电源

　　首先高速发展的计算机技术在带领人类进入了信息社会的同时，也促进了电源技术的迅速发展。

　　八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。

　　接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。

　　开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。

　　线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。

　　随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。