【摘要】随着我国的经济发展和现代化程度的提高，对大容量电能的需求在日益增加，这也就为大容量电能转换、控制提供设备、技术支持的电力电子技术提供了更大的发展空间，这项技术为大容量电能提供安全、节能、智能应用系统，现在我们就针对这个系统和该系统的一些关键问题进行分析。
【关键词】大容量；电力电子；应用系统；关键问题；综述
当然现在随着风力发电、太阳能发电等清洁能源的并网调速、电能质量的控制等，都会将原来在不易发觉的问题显露出来。
一、应系统作用
1.首先就是节约，作为大容量电力，电力输送是比较关键的环节，电力电子应用系统就是针对电力输送来将低压变为高压输送到应用场合再变为低压，便于使用，这个控制过程就是一个完整的应用系统，比如我们看到的高铁等电力牵引、冶炼厂使用的扎机、工业窑炉等等；
2.更有效的对大容量设备的使用得到更有效果的控制；
3.传统产业、机电一体化产业改造对大容量电能质量的需求；
4.适应高频化和变频技术的发展实现最佳工作效率；
5.智能化的进展将人从危险、繁琐的工作中解放出来。
二、大容量电力电子应用热点
目前我国基于大容量电力电子技术的应用热点有电气节能、风力、太阳能等新能源发电、高铁电力牵引机车以及智能电网四个方面。
1.电气节能
节能是一个永久的话题，特别是现在能源短缺的现在，这也是经济发展必然面对的一个主要问题。电动机是电能最大的消费载体，也是节约电能最具潜力的选手。我国电动机年耗电量高达12000亿千瓦时达到全国工业用电量的60%以上，这些电动机如果采用变频就象格力格力空调一晚只需一度电的话，我们就可以节省大约30%的电能，这是一个不小的数字，也就是可以节约上千亿的电费。无论是风机还是水泵，都是需要电机来带动的，如果我们使用变频技术，控制好电机在需要高速的时候就高速运行，在需要低速的时候就低速运行，这就是需要对原有的系统进行智能化控制改造。也就是需要对原有设备需要增加变频器，而这个变频器就是做关键的设备，当然降低成本和提高可靠性将是一个关键的问题。
2.新能源发电
目前主要应用更多的可再生能源，风能、太阳能、地热能、生物质能和燃料电池，电力电子变换技术的新能源为电能转换和调整，以达到最大限度的利用和正确的匹配或负载和电网。新能源发电的电力电子技术应用特点：随机性的能源供应，风能、太阳能随天气情况有很大的变化，电网电力需求高，电网侧需求输入功率波动很小，更高的电能质量。和我国的现状[2]：网格转换器与进口产品为主，一般操作经验是不够的，国内生产仍处于摸索前进。主要的问题仍然是降低设备的可靠性，功能和性能仍不能满足要求，没有一个统一的标准。
（1）大容量发展是一个趋势，风机机组容量已经达到5兆瓦的发电系统，并发展到更大的容量，光伏（pv）电网发电系统也开始兆瓦的方向发展。
（2）直接变换使用也就是直驱式或混合驱动式系统方向发展。
（3）主要反映在效率高、可靠性高、适应的低压电网通过和岛保护需求。
3.电力牵引
高铁的机头就是电力牵引主要是应用电力电子变换和控制技术，这是影响着世界交通的发展。2008年底，国家发展和改革委员会，启动经济振兴计划的刺激国内需求，这是高速列车的主要部分，地铁、城际列车等电力牵引的发展项目，我们的高铁现在的覆盖覆盖能力已经达到了主要城市，新能源汽车将是一个纯电动汽车和混合动力汽车、以及普通混合动力汽车已经在国内的合肥等城市进行试点。电动汽车作为美国国家战略的重要组成部分明年将实现100万辆电动汽车目标，我国目前使用的电力牵引电力电子变换器仍是主要进口，国内产品也迅速增加，但动态性能差等一些问题，可靠性仍需要进一步提高电力电子技术在电力牵引的主要发展方向，包括：
（1）提高电力电子变换器的效率和功率密度的设备，主要开发集成技术和冷却技术；
（2）精确控制的实现，应用高性能的闭环控制，针对低速和高速度的矢量控制和直接转矩控制一直是一个热门的研究课题；
（3）以确保运行可靠，使用冗余控制和综合能源管理技术等等。
4.智能电网
智能电网已经成为我国正在建设的特高压电网和深化电力体制改革的一个新的方向。特高压输电是我国电网的一大特点，它具有传输距离长、低损耗、低成本的传播特征，是一种理想的传输模式。自从第一个1kkv交流特高压输电示范工程完工以来，（陕西晋东南-南阳荆门特高压工程），已经在云南、广东、向家坝、上海等地也相继建设完成了800kv特高压直流输工程。国家电网计划到2020年特高压输电建设投资将达到一亿元人民币。使用和将使用大量基于大容量电力电子技术，电力设备，其中包括固态变压器、固态断路器，以及均匀流控制器，静态无功补偿器，动态电压调节器等电力电子设备，这些主电路结构及其控制仍然是包括固态变压器、固态断路器、静态无功补偿器、动态电压调节器、静态同步补偿器等电力设备的瓶颈问题。
三、主要关键技术
关键技术仍只不过硬件（设备）、方法（拓扑）和控制技术的三个元素。
1.硬件、电力半导体器件的发展
大容量电力电子变换的高电压大电流系统需求，提出了高功率半导体器件的需求。和大部分时间，设备的好坏往往决定了系统的性能和可靠性。主要的问题是困难的过程，收益率低，电流容量低，最大电流不超过20A。最近，人们越来越重视氮化镓（GaN）设备的发展。因为它的特点类似于原文如此，类似于硅过程和生产过程。
2.PWM控制方法的应用
传统的PWM控制技术可用于大容量多电平转换电路，因为每个不同的多电平变换器拓扑的特点，因此PWM控制的目标更重要的是，有很高的性能指标。
四、存在的主要问题
（1）仍然没有完全掌握足够的半导体开关器件的特性；
（2）主电路的设计仍然处于理想化和经验化，没有和实际情况进行很好的协调配合；
（3）设备和装置的电磁暂态过程描述不清楚；
（4）设备和设备失效机理还不清楚。
急需解决的问题主要是：
（1）自适应设备的模型；
（2）安全工作区域的定义；
（3）多个时间尺度的过程的理解；
（4）能源控制仍然是一个关键问题。
五、结语
随着中国梦的实践，大容量电力电子技术必将向高功率密度、高效率、高性能的方向发展。高压特高压大容量电力电子技术必将在我国行业特别是电力驱动显示节能、高效的优点。它与计算机、通信技术和信息产业，具有广阔的市场和发展前景。与此同时，我国必须注意研究高压大容量电力电子技术，实现自主创新，建立与世界先进水平的电力电子行业。
参考文献
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[2]赵兴勇，张秀彬.特高压输电技术在我国的实施及展望[J].能源技术，2007，28（1）：52-56.
[3]林宇锋，钟金，吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009，33（12）：8-12.
[4]钱照明，张军明，吕征宇，等.我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇[J].电工技术学报，2004，19（8）：10-22.
[5]徐甫荣.中高压变频器主电路拓扑结构的分析比较[J].电气传动自动化，2003，25（4）：5-12.
作者简介：谢祥洲（1984—），男，重庆人，大学本科，技师，主要从事PCL及嵌入式系统开发设计。
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