電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究及直流融冰電路設(shè)計(jì)

【摘要】電力電子技術(shù)的發(fā)展高速發(fā)展必然會(huì)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，它不僅體現(xiàn)在技術(shù)的革新，更多的表現(xiàn)為新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。我們從多方面收集資料，堅(jiān)持理論與實(shí)際相結(jié)合的研究方法，在圖書(shū)館查閱各類文獻(xiàn)，在網(wǎng)上收集最新的相關(guān)動(dòng)態(tài)，認(rèn)真總結(jié)典型案例（復(fù)興站）經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性的進(jìn)行研究分析；經(jīng)過(guò)我們的努力，決定采用六脈動(dòng)橋式全控整流電路為融冰電路的直流電源，融冰電流6000A；通過(guò)驗(yàn)證分析，我們所設(shè)計(jì)的直流融冰裝置（理論）符合實(shí)際要求，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成了融冰任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】電力電子；應(yīng)用；直流融冰

電力電子技術(shù)的新的發(fā)展為電力電子器件在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了新的機(jī)遇，直流融冰技術(shù)作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分也得到了進(jìn)一步發(fā)展，輸電線路的覆冰和積雪達(dá)到一定厚度，就會(huì)威脅輸電線路的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線舞動(dòng)、倒塔、線路跳閘斷線、絕緣子閃絡(luò)和通訊中斷等事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。為了降低線路覆冰的危害，減少人員除冰時(shí)的危險(xiǎn)，因此設(shè)計(jì)了直流融冰電路。

我國(guó)雖然已經(jīng)在直流融冰方面取得了巨大發(fā)展，但是在技術(shù)方面還需進(jìn)一步精進(jìn)，比如融冰過(guò)程必須在停電狀態(tài)下進(jìn)行，這就必須進(jìn)行電力調(diào)度，以降低停電范圍。而且融冰成本較高，只能對(duì)全線進(jìn)行融冰等。

1、電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容概述

我們把以電力為對(duì)象的電子技術(shù)稱之為電力電子技術(shù)。它利用電子電器元件對(duì)電力電壓、電流、頻率和波形等的控制和變換。電力轉(zhuǎn)換是電力的4大基本變換：交流/直流（AC / DC），直流/交流（DC / AC）、直流/直流（DC / DC）和交流/交流（AC/AC）/轉(zhuǎn)換。包含在兩個(gè)電之間，或同一種類的電器的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的轉(zhuǎn)換；控制包含三方面的內(nèi)容：對(duì)電力轉(zhuǎn)換即對(duì)電力變換的控制形式；傳輸?shù)姆较颉㈦娏刂疲浑娖鞯馁|(zhì)量指標(biāo)的控制、大小、頻率、波形和相位等。

2、電力電子技術(shù)的應(yīng)用概述

2.1電力電子技術(shù)的地位

能夠促進(jìn)電能的最佳利用。改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新產(chǎn)業(yè)。電力電子技術(shù)高頻化與變頻技術(shù)。實(shí)現(xiàn)最佳的工作效率，機(jī)電設(shè)備的體積很小幾倍、幾十倍，響應(yīng)速度高速化，可以適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)無(wú)噪聲音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)新的功能和用途。

2.2電力電子技術(shù)的應(yīng)用方向

2.2.1一般工業(yè)

主要應(yīng)用在交直流電機(jī)（軋鋼機(jī)，數(shù)控機(jī)床），電化學(xué)工業(yè)（電解鋁），冶金工業(yè)。

直流電機(jī)良好的調(diào)速性能，直流電機(jī)的斬波電源整流電源和外界電力電子裝置。隨著電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，交流電機(jī)的調(diào)速性能已經(jīng)快要可以和直流電機(jī)相比美了。

2.2.2交通運(yùn)輸

主要應(yīng)用在電氣化鐵道，電動(dòng)汽車(chē)，航空和航海方面。電氣化鐵路機(jī)車(chē)整流裝置，采用直流，交流，然后磁懸浮列車(chē)采用的也是電力電子技術(shù)。汽車(chē)用電力電子裝置活動(dòng)的電力轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)控制。飛機(jī)、輪船不同要求的電源同樣是電力電子技術(shù)。

與直流電機(jī)調(diào)速相比，交流電機(jī)調(diào)速有著其無(wú)法比擬的優(yōu)越性，適用范圍更廣，性能更好，將逐步取代直流電機(jī)調(diào)速。

2.2.3電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是因?yàn)橛辛穗娏﹄娮蛹夹g(shù)。用戶使用的電能大概有60%是經(jīng)過(guò)電力電子裝置變換才實(shí)現(xiàn)的。直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量的兩端使用整流器和逆變器閥門(mén)使用晶閘管變流器裝置。電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制是采用電力電子技術(shù)。電力電子裝置也用于防止電網(wǎng)瞬時(shí)停電，瞬時(shí)電壓閃爍下降，電能質(zhì)量控制和改進(jìn)，等等。

3、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)作為電力能源的匯集與分配中樞，在當(dāng)今社會(huì)有著舉足輕重的地位，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，提供優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定的電能成為電力系統(tǒng)工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)，電力電子技術(shù)因此得到了廣泛應(yīng)用。下面從輸電、配電和新能源三個(gè)方面介紹電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

3.1輸電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1.1高壓直流輸電

高壓直流輸電系統(tǒng)的主要設(shè)備：換流變壓器，換流器，平波電抗器，交流濾波器，直流濾波器，控制保護(hù)系統(tǒng)，接地極引線，接地極，遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)。

3.1.2串聯(lián)補(bǔ)償裝置

在輸電線路的串聯(lián)補(bǔ)償裝置提高系統(tǒng)輸電能力的穩(wěn)定性，改善線電氣參數(shù)，3線2線路輸送功率，提高了傳輸功率和節(jié)省投資。在長(zhǎng)距離輸電線路串聯(lián)電容器可以用來(lái)抵消電路電感的影響。由于串聯(lián)電容器是一樣的電路串聯(lián)電感電流和電容電壓滯后電流90度，領(lǐng)先的電感電流電壓90度，所以只是一個(gè)反向電容電壓和電感電壓可以相互抵消。時(shí)容抗串聯(lián)電容器等于阻抗電感電路，電路電感電壓和電容電壓完全抵消，所以電網(wǎng)輸電能力大大增加，電壓穩(wěn)定性也大大提高。

3.2新能源發(fā)電中的應(yīng)用

3.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的方法，即太陽(yáng)輻射能量通過(guò)太陽(yáng)能電池板能轉(zhuǎn)化為電能，能源儲(chǔ)存后，控制和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為便于人們使用的直流或交流電能。光伏發(fā)電已逐漸成為人們利用太陽(yáng)能的主要手段之一。在整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電的過(guò)程中都應(yīng)用到了電力電子技術(shù)。發(fā)出的電能在并網(wǎng)前需經(jīng)DC-DC變換器轉(zhuǎn)換為較高等級(jí)的直流電壓，再經(jīng)DC-AC變換器逆變后得到與并網(wǎng)電壓，頻率相符的交流電。

3.2.2風(fēng)力發(fā)電中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電是指自然風(fēng)通過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)表面將推動(dòng)發(fā)電機(jī)的特殊風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能到電能的過(guò)程。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)、傳輸系統(tǒng)、塔，如儲(chǔ)能設(shè)備和電氣系統(tǒng)組裝設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)定安全系統(tǒng)必須能夠發(fā)電，正常的安全供電。由于風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量不高，并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)造成巨大沖擊，因此上網(wǎng)前必須對(duì)電能經(jīng)過(guò)處理，先經(jīng)整流過(guò)程轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)逆變轉(zhuǎn)化為交流電，經(jīng)過(guò)這一過(guò)程后電能質(zhì)量得到提升，并網(wǎng)時(shí)降低了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

風(fēng)是沒(méi)有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。沿海島嶼的缺水、缺乏燃料，和交通不便，草原地區(qū)，山區(qū)和高原，因地制宜利用風(fēng)力發(fā)電，非常合適，大有可為。

結(jié)語(yǔ)：

電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)基本功率轉(zhuǎn)換電路、電力電子器件和電力電子裝置的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。電力電子技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，從人類探索宇宙和自然，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，我們的日常生活。大電網(wǎng)的發(fā)展也離是基于電力電子技術(shù)發(fā)展而來(lái)，遠(yuǎn)距離直流輸電，直流融冰的技術(shù)新核心都是應(yīng)用了電力電子技術(shù)。新技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)的區(qū)域性限制得到了一定程度的緩解；輸電電壓等級(jí)的提高降低了電能的傳輸損耗，調(diào)高了資源的利用率；直流融冰技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提高導(dǎo)線的環(huán)境適應(yīng)能力，提高供電的可靠性，研究與實(shí)際應(yīng)用表明，直流融冰是輸電線路應(yīng)對(duì)冰災(zāi)的有效手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉沂，姜樺.電力電子技術(shù)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2008.8

[2]林忠岳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.6

[3]任國(guó)海.電力電子技術(shù)[M].浙江大學(xué)出版社.杭州：2009.1

[4]袁燕.電力電子技術(shù)（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社.2009.1

[5]李雅軒，楊秀敏，楊艷萍.電力電子技術(shù)（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社.2007.3

[6]楊萌福，段善旭，朝澤云.電力電子技術(shù)應(yīng)[M].清華大學(xué)出版社，2006.9