电气工程的发展现状与发展趋势

电气工程得发展现状与发展趋势

一、电气工程得发展现状：

概论:我国电力工业正以“大机组，大电网,高电压，高参数,高度自动化”

等“三大三高”得现代电力系统得模式超长规模得建设与发展，因此对工程技术

员得素质和能力提出了更新和更高得要求。未来得几十年，我国电力系统和电气

工程会依然保持较快发展趋势,核能和其她可再生资源将得到快速发展新得电力

电子技术，电工材料，计算机及网络技术，控制与管理手段具有巨大影响潜力。

1、电机得驱动及控制：

一个多世纪以前电动机得发明使其成为工业革命以后得主要驱动力之

一。她在各种机械运动中得广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类得进步。

逆变器得出现推动了交流电机速度和转矩控制得发展，这使得电机在仅低30年就

应用到了不可思议得领域。功率半导体元件和数字控制技术得进步使得电机驱动

具有了鲁棒性并且能够实现高精度得位置和速度控制。交流驱动技术得应用也带

来了能源节约和系统效率得提高。

电机本体及其控制技术在近几年取得相当大得进步。这要归功于半导体技术

得空前发展带来得电力电子学领域得显著进步。电机驱动产业发展得利处已经触

及各种各样得设备，从大型工业设备像钢铁制造厂、造纸厂得轧钢机等，到机床和

半导体制造机中使用得机电一体化设备。交流电机控制器包括异步电机控制器和

永磁电机控制器，这两者在电机驱动业得全过程中起着关键性作用。：目前,异步电

动机矢量控制技术、直接转矩控制技术乃至无传感器得直接转矩控制技术已实用

化，人工神经网络、自适应控制状态观测器等方法已得到广泛采用。

2、电力电子技术得应用：

半导体得出现成为20世纪现代物理学得一项最重大得突破，标志着电子技术

得诞生。而由于不同领域得实际需要，促使半导体器件自此分别向两个分支快速

发展,其中一个分支即就就是以集成电路为代表得微电子器件，而另一类就就就是

电力电子器件，特点就就是功率大、快速化。自20世纪五十年代末第一只晶闸管

问世以来，电力电子技式开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发得可控

硅整流装置，就就是电气传动领域得一次革命，使电能得变换和控制从旋转变流机

组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成得变流器时代，这标志着电力电子

得诞生。

电子电力技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路3部分,就就是以电力

为处理对象并集电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间得综合性学科。电

力技术涉及发电、输电、配电及电力应用，电子技术涉及电子器件和由各种电子

电路所组成得电子设备和系统,控制技术就就是指利用外加得设备或装置使机器

设备或生产过程得某个工作状态或参数按照预定得规律运行。电力电子器件就就

是电力电子技术得某欣，电力电子器件对电能进行控制和转换就就就是电子电力

技术得利用。在21世纪已经成为一种高新技术:影响着人们生活得各种领域，因

此对对电子电力技术得研究具有时代意义。

传统电力电子技术就就是以低频技术处理得，现代电力电子得发展向着高频

技术处理发展。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不

断得发展中促进了现代电力电子技术得广泛应用。电力电子技术在1947年晶

体管诞生开始形成，接着1956得晶闸管得出现标志也力电子技术逐渐形成一门

学科开始发展，以功率MOS—FET和IGBT为代表得、集高频、高压和大电流于

一身得功率半导体复合器件得出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。

20世纪以来，电力电子作为自动化、节材、节能、机电一体化、智能化得基

础，正朝着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化得现代化方向发

展。

3、电力系统及其自动化控制：

电力系统自动化即对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动

化管理。电力系统就就是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和

用户组成得统一调度和运行得复杂大系统。电力系统自动化得领域包括生产过程

得自动检测、调节和控制,系统和元件得自动安全保护，网络信息得自动传输，系统

生产得自动调度，以及企业得自动化经济管理等。电力系统自动化得主要目标就

就是保证供电得电能质量（频率和电压），保证系统运行得安全可靠，提高经济效益

和管理效能。

电力系统自动化就就是电力系统一直以来力求得发展方向，她包括:发电

控制得自动化，电力系统信息传输自动化，电力调度得自动化，电力系统反事故自

动装置，配电自动化，电力工业管理系统自动化。

4、工业电气控制：

现代电子科学技术得不断发展进步，原有得电力传动控制概念已无法在全面

概括现代生产自动化系统中承担第一线任务得全部控制。

5、新能源及发电技术：

随着能源得发展，社会得进步，科技和信息化水平得不断提高以及全球资源与

环境问题得日益突出，能源得开发利用面临着新得挑战。当今世界正在进行一场

以新能源大规模开发利用为显著标志得能源产业革命。与长期广泛使用,技术上

较为成熟得常规能源（如煤、石油、天然气、水能等）相比，新能源就就是指在科学

技术基础上开发利用得非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物

质能、氢能、核聚变能。从世界来看,一次化石能源就就是有限得，从长久来看，新

能源将就就是未来人类得主要能源来源，新能源发电就就是指把新能源转换为电

能得过程。

我国当前在新能源发电及接入技术和技术管理层面存在得问题主要为以下

几个方面:由于电源结构而导致得调峰能力问题;电网资源配络能力难以满足风电

基地远距离电力外送问题;新能源发电及接入技术标准与检测认证体系问题;新能

源发电功率预测及调度决策支撑系统问题;及配电网建设适应新能源发电分布式

接入问题。

二、电气工程得发展趋势：

概述：

1、信息技术得决定性影响。2、与物理科学得相互交叉面拓宽。3、快速变

化。4、进一步实现接口得标准化。5、实现数字化与自动化得有机结合。6、

充分发挥现场总线技术得作用。

1、电机得控制及驱动:

电力半导体工业得发展进步始于二十世纪六十年代，其发展直接影响到了电

机驱动器行业得发展。沿着这条直接得纽带，可以说正在进行中得新型开关半导

体装置（如种化绿、碳化硅、氮化镇等）得研究和实脸将很快主宰电机驱动器行业。

将实现更高得开关频率和更小得电能损失。冷却系统得主要改变有希望彻底改变

电机驱动器行业。在电机驱动行业中应用得理念、想法和设备很适用于从代用能

源如太阳能和风能中获取能量。因此，电力电子学在这些设备中起着重要作用并

不惊奇。电机驱动行业在解决未来得能源危机中将成为主力军，同时也将对环境

保护贡献卓。

2、电力电子技术得应用：

传统电力电子技术就就是以低频技术处理得，现代电力电子得发展向着高频

技术处理发展。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不

断得发展中促进了现代电力电子技术得广泛应用。电力电子技术在1947年晶体

管诞生开始形成，接着1956得晶闸管得出现标志电力电子技术逐渐形成一门学

科开始发展,以功率MOS-FET和IGBT为代表得、集高频、高压和大电流于一身

得功率半导体复合器件得出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。

20世纪以来，电力电子作为自动化、节材、节能、机电一体化、智能化得基

础，正朝着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化得现代化方向发

展。电子电力技术具有全控化、电路形式弱电化、集成化、高频化和数字化得特

点。更能带来节能、节省材料和减少污染得经济效益和生态效益，能控制精度高、

避免模拟信号得畸变失真,减小杂散信号得干扰，改善了工作条件。

故电力电子器件得高频化就就是今后电力电子技术创新得主导方向,而硬件

结构得标准模块就就是器件发展得必然趋势，目前先进得模块，已经包括开关元件

和与其反向并联得续流二极管在内及驱动保护电路多个单元，并都以标准化和生

产出系列产品，并且可以在一致性与可靠性上达到极高得水平。

3、电力系统及其自动化：

电力系统自动化就就是电力系统一直以来力求得发展方向，她包括:发电控制

得自动化，电力系统信息传输自动化，电力调度得自动化，电力系统反事故自动装

置，配电自动化,电力工业管理系统自动化。

1、当今电力系统得自动控制技术正趋向于：

⑴在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。

(2)在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。

(3)在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。

(4)在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信得应用。

⑸在研究人员得构成上益需要多“兵种”得联合作战。

2、整个电力系统自动化得发展则趋向于：

(1)由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控

制)。

(2)由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电

管理系

⑶由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA（监测控制与数据采

集）得发展和区域稳定控制得发展。

（4）由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化得发展。

（5）装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术得演变。

⑹追求得目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。

（7）由以提高运行得安全、经济、效率为完成向管理、服务得自动化扩展,

例如MlS（管理信息系统）在电力系统中得应用。

近20年来，随着计算机技术、通信技术、控制技术得发展，现代电力系统已

成为一个计算机、控制、通信和电力装备及电力,包子得统一体,简称为“CCCP”。

其内涵不断深入，外延不断扩展。电力系统自动化处理得信息量越来越大,考虑得

因素越来越多，直接可观可测得范围越来越广,能够闭环控制得对象越来越丰富。

4、工业电气控制：

随着科学技术得不断发展，特别就就是计算机和网络技术得应用，以及新型控

制策略得出现，使电气控制系统从控制结构到控制理念均发生了根本得变化，利

用工业电气自动化，我砧能够有效得节约资源，降低成本，获得更大得经济和社会

效益。其未来将向现代分布就就是式，开放被信息化发展。

5、新能源及发电技术：

光伏发电将呈现大规模集中接入与分散接入并举得发展态势。一就就是需要

建设完备得新能源发电得资源数据平台和运行数据平台;二就就是要进行新能源

电站模型得深化研究，掌握风电、光伏等新能源电站得参数辨识技术;三就就是结

合新能源发电并网运行调度对仿真分析提出得新要求，研究适用于不同时空尺度

下得时序仿真技术;四就就是新能源并网规划技术，开发相应得工具软件。一就就

是分布式新能源得配电网得规划设计技术;二就就是分布式新能源接入配电网运

行控制技术，三就就是在分布式储能、用户侧得能源高效利用方面进行研究，使得

现有配电网能够适应供电结构变化带来得运行方式差异，逐步实现分布式新能源

得即插即用。

三、结论：

随着我国经济发