探究电力电子技术在建筑系统应用的发展趋势

探究电力电子技术在建筑系统应用的发展趋势

刘秋梅

炜达科技股份有限公司

摘要:从改革开放以来,中国经济社会继续保持了高速发展,国民经济体也日益扩大,中国目前已是世界第二位大市场经济体,随着科技的提高,电力电子科学技术也得到了蓬勃发展,对中国经济社会发展和人类文明进步正起着愈来愈大的影响。现代电力电子科学技术是在计算机技术在现代动力系统中具体运用的又一个体现,是将电子电力、控制技术等有机融合的一个更加综合性更高的学科。由于中国目前对计算机技术的深入推广和普遍使用,中国现代电力系统的信息化发展水平也不断地逐步提高,经过实践运用和大量的数据分析研究表明,中国当下电力电子科学技术在现代动力系统中的运用已日益深入,而其所占有的战略地位也越来越的重要。本章重点分析了现代电力电子信息技术的应用与发展。

关键字:电力电子技术;应用;发展趋势

引言

电力电子技术是指一种新型科学技术,主要在电气领域中有应用的技术,换句话说,就是使用电力元器件以及管理电力的一门科学技术。由于当前科技水平的提高,特别是计算机日新月异的发展变化,这些时代的特点,都为电力电子科学技术的进步、提高,打下了强有力的基石。所以在现代动力系统中,电力电子科学技术的意义与影响就开始变得更加突出和关键了,因为电力电子科学技术在现代动力系统中的应用已经非常普遍,一般涉及发电、输电、配电、节能等各个环节。

1.电力电子技术的发展历程

电力电子技术发展的最初渊源要追溯到一九五零年前后,从电力电子科技发展历史上看,大致可区分为整流器、逆变器、变频器等三个时期。从现代电力电子科技发展走向上来看,传统的电力电子科技中大部分仍然采用的低频分量科技,在现代电力电子科技解决问题时期,大部分仍然采用的是高频率科技。由于发展方向的变化,使得现代电力电子科技在电能监控、新型能源开发等领域中被越来越普遍地使用。一九八零年前后中国产生了柔性交流发输电工艺技术,同时电力设备也更加多元化,这样的科技发展对于中国电力系统正常运行的高速发展也是很大的推动,但是与欧美等先进国家一样,由于中国能源的电子科技发展起步相对稍晚,所以尚有比较明显的科技差异存在,所以对于引进和发展中国能源电子科技仍然要不断加力,但是中国既然希望进行科技的自主化,就必须不仅要认真学习和全面汲取已开发国家的领先科技,而且还必须非常重视在科技领域的自主创新能力。

2.对电力电子技术的发展现状分析

电力电子技术主要分为电子电路的发展运用技术和电子元件的设计技术,电力电子器件的发展运用经过了从初期的第1代电力电子器件,也即是零点五控型到中期的第2代电力电子器件,以及从全控型到后期的第3代电力电子器件,也即是综合型;将大功率电子元件、保护集成电路和控制系统等技术有机的组合在一起,形成了大功率的综合电网,这也是电力电子技术发展的一种未来趋势。而整流环节电路则是电力电子电路中使用十分普遍的一类集成电路,到了20世纪80年代后期对逆变集成电路的设计要求也就显得更加普遍,不过前者仍然占有着十分重要的地位。PWM控制技术方法对推进电力电子科学技术的发展产生了十分重要的推进意义,此外还有其他的一些控制技术方法包括瞬时或无功功率控制技术、旋转坐标变化的向量控制技术、神经元控制系统以及模糊控制等都把电力电子系统的发展带到了一个崭新的阶段。

3.在输电环节电力电子技术的应用

3.1直流输电技术

直流电力输送工艺技术的优势非常明显,就是运行稳定性较好、输电容量大、控制系统调整比较灵活性等,尤其在海底光缆电力输送、中长距离电力输送、各种频率系统之间的连接等方面,正是由于上述优势使高压直流输电工艺技术具有了比较独特的优越性。晶闸管接触工艺技术也是直流输电的核心技术之一,而这种工艺技术的广泛应用也使得光电变换中重复完成的触发电路板可以被消除。而实际早在上世纪七十年代,晶闸管换流器就已着手研制并终于取得成功了,这也就标志着电力电子技术在直流输电中可以广泛普及和使用。

3.2柔性交流输电技术

柔性交流输电技术相对先进,通常也被大家称为输电体系的三种主要技术中的一种,由于柔性交流输电技术的运用能够更加灵活地和更好的管理输电体系的所有部分,包含相位角、压力、潮流、输出功率等,这样能够使得从原先完全不管理的电网系统向可全面管理状态有效地过渡,从而能够对供电系统的稳定性、灵活性等做出显著提升,同时输电线路的总输出能力也将大大提高,从而最终有效减少了电能输送成本。

4.在发电环节电力电子技术的应用

4.1大型发电机的控制

励磁系统是发电机组的一个十分关键的部分设备,它的主要功能和用途就是对励磁电流进行调整。目前在大供电系统中一般都会使用晶闸管整流环节等方法来有效调节静止励磁,它的优势也十分突出,包括费用比较低廉、可靠性较高、构造较为简洁等。并且由于取消了励磁机的中间惯性环,所以调整速率会大大提高。

4.2水力及风力发电机的控制

水力发电厂有效功率的二大主要影响因素为水头压力、流速,而通常由于水头的变动幅度,因此发电机组的最佳速度也就总是在不断的变动当中。如果输出频率是恒定的话,则就可以最终达到最大的有效输出功率。

4.3发电厂风机水泵的控制

在还没有采用低高压变频器之前,风机水泵的工作效能是相当低下的,同时由于风机水泵能耗也相当高,所以说它的节电效果也是相当不好。在广泛普及和应用于低高压变频器之后,对风机水泵的转速也做出了适当调节,从而有效实现了省点的效果。

5.电力电子技术的发展趋势

5.1电力电子技术的负面影响

进入本世纪以来,由于电力电子等科学技术的蓬勃发展,电力电子的各种电子产品都获得了更普遍的普及与使用,也让人类的日常生活以及工作环境都产生了质的改变,当中大部分因素都是正向或积极向上的因素,而部分负面影响的因素却在持续的发展被人类逐渐察觉。当中人类最重要关心的问题便是对谐波的负面影响,由于谐波的负面影响,电力的所形成的效能会遭到削弱,而这将直接负面影响到连在电网上的各种供电装置,从而可能导致有关装置无法正常工作的状况发生,最终会对人类的生活环境都形成很大负面影响。

5.2高频谐波电流的控制不合理

目前对高频谐波电流的控制大致有二种方法和方法,即有源滤波器、无源滤波器等二类。无源滤波器的效果比较显而易见,主要是用于补贴无功、控制谐波电流、增加供电功率因数等,不过由于无源滤波器容积较大,所以也会变得非常沉重,而且电力系统阻抗变化也会影响滤波的功效。另外,无源滤波器只可能去除一定次数的谐波信号外,还可能和系统产生串并联谐振,从而会对谐波信号加以放大,最后造成电子设备超载、烧毁等的现状层出不穷。

6.结束语

撰写此篇文章的主要目的是介绍了中国能源信息技术的发展,并剖析了能源信息技术在输电环节、水力发电环节、供电环节中的实际运用,并研究了当前能源信息技术的发展,以及对能源信息技术的影响、负面影响的解决方法等,并期望经过对本章的剖析与研究,能够为中国当前能源信息技术的运用和发展,提供更多的依据与借鉴。

参考文献：

[1] 周文龙. 关于电力电子技术在电力系统中应用的发展趋势及探究[J]. 城市建设, 2012, 000(014):1-5.

[2] 张 峰. 在电力系统中电力电子技术的应用及发展前景[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(019):4183.

[3] 张琳. 电力电子技术的发展及应用探究[J]. 建筑工程技术与设计, 2017, 000(012):567-567.