电力电子技术在电力系统中的应用综述

电力电子技术在电力系统中的应用综述

张云峰

张云峰国网伊春供电公司153000

摘要文章论述了电务电子技术的发展历程、意义、应用领域及在各方面的应用。

关键词电力电子技术电力系统应用综述

当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化，信息化，机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。

电力电子技术的发展

电力电子经历为三个阶段，已经进入现代电力电子时代。

（一）整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20％的

能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解（有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等）和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。

(二)逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0～100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括商压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。

（三)变频器时代进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展．为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合．出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率MOSFET的问世．导致了中小功率电源

向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT）的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。

电力电子技术在电力系统中的应用意义

市场经济的核心是市场，企业的生产是为了市场的需求而存在的。因此，只有提高企业的电力电气自动化程度，才能满足市场对产品的大需求，提高企业的市场份额。同时能够保证产品的质量，减少设备的故障发生和产品次品的产生，提高生产的安全性。

企业提高企业生产的电力电气自动化，可以有效的提高工作的可靠性，提高运行的经济性，保证产品质量，提高劳动生产率，改善生产劳动的条件，进一步提高整体效益。

三、电力电子技术的应用领域

（一）从实际应用来看，无论是电力、机械、交通、建筑等基础产业，还是激光、原子能、航天等高端技术，亟待需要高质量节能的电能供应，使得电力电子系统必须整合各种电力资源实现电能的高质量与节能，满足各领域的需要，为电力电子技术的发展提供了机遇。电力电子技术以其高效、节能、省材等特点，逐渐在传统产业、高科技产业及人们日常生活相关所有领域得到广泛应用，显示出无所不在的强大应用态势。

（二）电网直流联络功能的实现

直流联络，即利用交、直流变化，通过直流实现不同交流电的联络。其实质就是依据直流电的特性，借助直流连接达到交流电网的联络，实现直、交流的非同步联络。从而使电网中，各连接的交流系统之间不会因其他系统的运行稳定问题受到干扰，交流系统之间可以实现相互独立的调频、调度、运行等功能，而免受其他交流系统的影响。

电力电子技术在电力行业中的应用

（一）电力电子技术在发电方面的应用

（1）静止励磁控制与大型发电机的运转

在通常情况下，静止励磁都会采用晶闸管整流自并励的方式，其结构简单，但非常可靠，而且造价低。因此，其应用性最广，在世界各大电力系统中均可看见其身影，其最大的优势是省去了励磁机这一中间的惯性环节，实现了高效、高速的调节，为实现控制规律的发展提供了充足的空间，也为控制效果质量的提升提供了保障。

（2）变速恒频励磁在水力、风力发电机中的应用

水头的压力和流量决定水力发电机的有效功率，如果水头的变化幅度超过一定的值。将导致机组的转速发生转变，根据实践总结，、风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风能的转速根据风速的变化而变化。因此，为了达到功率最大化，可以调节机组运行速度，也可以通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。

（3）发电厂风机水泵的变频调速

目前，我国发电厂的平均功率在一般情况下是8%，风机水泵的耗电量较大，占电力系统全部设备的65%的耗电量，同时其运行效率较低，对此可以采取低压或者高压的变频器，对风机水磁实施变频调速，达到节能的目的。从发展的角度来看，我国的低压变频器技术较为成熟，但是完整的系列生产厂家不多，目前我国众多的相关院校与企业正在积极的进行研发和制作。

（二）电力电子技术在输电方面的应用

（1）直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVCD？Light）技术

相对于交流输电，直流输电的电容量最大，但是其更加稳定，实现灵活的控制，便是一旦采用远距离的输电或者是特殊环境中的输电以及不同频率系统的联网输电，其优势显现无疑，在1970年出现的第一项晶闸管电电力电子技术在直流输电中的第一次运用，自此开创了电力电子技术在直流输电中应用的历史。

（2）柔性交流输电（FACTS）技术

柔性交流输电技术出现在上世纪70年代后期，其原理是基于电力电子技术与现代控制技术对交充输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，该技术的最大特点是实现了交流输电公路潮流的灵活控制，提高了电力系统运行的稳定性。

（三）电力电子技术在配电方面的应用

配电系统是电力系统的重要组成部分，其近年来为电力系统的发展做出了不可磨灭的贡献，从其存在的问题分析，我们可以发现，其最大的问题在于无法保障供电的可靠性，能量损耗较大。严重影响整个系统的运行。要想实现控制电能质量的目的。必须同时满足电压、谐波和频率的要求，同时更加要注意对各种瞬态的波动和干扰的抑制。从电力电子技术和现代控制技术的应用，整个配电网系统都发生了翻天覆地的变化，实现了电能的控制，降低了电能的损耗。

（四）在节能环节的运用

（1）变负荷电动机调速运行

目前，交充调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机，泵灰等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。

（2）减少无功损耗，提高功率因数

无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备损坏，功率因数下降，严重时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。

结束语

综上所述，我们针对电力电子技术系统的全面的阐述并有了深刻的认识，随着科学进步和发展，电力电子技术将更上一层楼。

参考文献

[1]赵金亮，我国电力电子技术的现状及应用[J]，北方经贸，2010（07）

[2]桂建廷，王运柯，王珏，徐涛，浅谈赫兹技术在电力系统中的应用前景[J]，山东电力高等专科学校学报，2011（01）