電力電子技術在電路系統中的應用

王 強，王志勇

(長春理工大學光電信息學院，長春 130000)

電力電子技術在電路系統中的應用

王 強，王志勇

(長春理工大學光電信息學院，長春 130000)

電力電子技術在我國工業領域的發展較為廣泛，對于交通運輸中的電氣化鐵道、電動汽車、航天、航空等有所應用，冶金工業、電化學工業等工業中也常見電力電子技術，而在電力系統中，高壓直流輸電、電子裝置電源等是電力電子技術在電路系統中的應用。電力電子技術的主要作用是優化電能的使用，通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用合理、節約，實現電能使用的最佳化。

直流輸電；電力電子技術；發電機

電力電子技術經過幾十年的發展歷程，如今已經走向成熟階段。微機的出現在一定程度上給電力電子技術帶來了巨大的沖擊，微機的發展對電力電子裝置控制系統、故障檢測等方面有一定的幫助。同時，微電子技術、光纖技術等發展，在我國電力電子器件中較為常見，這也是電力電子技術發展成熟的最基本表現。在不斷的發展變化中，柔性交流輸電的定義在在電力系統中引起了不小的轟動。電力電子技術給傳統設備發行、電能質量控制等方面也提供了便捷。

1 電力電子技術的應用

電力電子技術在電力系統中的應用源于20世紀80年代的柔性交流輸電的提出，此后，相繼有電力電子設備不斷出現。

1.1 在發電環境中的應用

電路系統中，電機組的設備應用是電力系統的關鍵環節。要想提升電力電子技術的使用效率，改變設備本身的運動特性非常重要。

1.2 大型發電機的靜止勵磁控制

目前，在各大電力系統廣泛應用的靜止勵磁主要采用晶閘管整流自并勵方式。這項系統本身具有快速調節性能，可以忽略對勵磁機的中間慣性環節，可為先進的控制規律提供良好的控制效果。

1.3 水力、風力發電機的變速恒頻

社會的快速發展給人類生活帶來了巨大變化，因為科學技術的發展使人們的生活和工作內容更加豐富，在各行各業不斷發展的同時，能源也在不斷消耗，環境污染給當前的社會環境帶來威脅，可再生綠色能源的風能是為我國能源繼續發展而出現的能源，與此同時，風力發電技術在社會熱點話題中也逐漸占據主要部分。在風電場的電力系統中，水頭壓力和流量是對勵磁水力發電的有效功率的考驗，機組轉速發生變化與水產學研的變化幅度有關。風力發電中，風車可以隨風能的轉速而變化，此時，風力發電的有效功率與風速的三次方成正比。通過機組的變速運動和調整轉子勱磁電流的頻率可以獲得最大的功率。

1.4 發電廠風機水泵的變頻調速

節能環保并降低消耗是全社會發展的方向，在我國，60%～70%的發電量為電動機用電量。風機、水泵等應用的傳統方法是在調節出口和入口的擋板、閥門開關來控制給風量和水量，這種輸出功率在擋板截流過程中會出現能源消耗。但是，發電廠風機水泵的變頻調速可以有效節約電能。目前，國內外的一些生產廠家對高壓大容量變頻器設計和生產能力還相對較少，這項設計的研究是我國各高等院校及企業關心的話題。

2 在輸電環境中的應用

在電力電子器件的發展中，硅片的出現是高壓輸電系統發生重大改變的主要媒介，而且，硅片對整個電力網的穩定運行也起到了極大的促進作用。

2.1 直流輸電和輕型直流輸電技術

輸電容量大、控制調節靈活、穩定性好是直流輸電的特點，在高壓直流輸電中，遠距離輸電、海底電纜輸電和不同頻率系統的聯網有一定的優勢。

2.2 柔性交流輸電(FACTS)技術

柔性交流輸電是在20世紀80年代后期出現的，這一技術的出現有效實現了交流輸電功率的高度控制。進入20世紀90年代以后，電力系統工程中采用了柔性交流輸電，這項技術在早期就得到廣泛應用，因為設備結構簡單，控制也較為方便，而且成本低。

3 在配電環節中的應用

配電系統要解決的關鍵問題就是怎樣加強供電的整體穩定性和可靠性，進而達到提高電能質量的作用。對電能質量控制時，不僅要滿足對電壓、頻率和不對稱度等要求以外，還要控制各種瞬態的干擾。電力電子技術以及現代控制技術在配電系統中的應用是在各項技術手段都成熟的基礎上發展的一種電能質量控制技術。

4 在節能環節的運用

4.1 變負荷電動機調速運行

節能環節是整個電路系統運行中重要的組成部分。在節電方面，技術人員常用的技術手段就是調速技術，這是變負荷電動機的另一種存在方式。要想使電動機的節電相對完善，就要將兩者有機的結合。在我國，煤礦等相關部門以及社會生活中使用交流調速比較廣泛，風機等變負荷機械運用調速控制來代替擋風板，通過使用發現，其效果有非常顯著的提升。近年來，在計算機技術的不斷發展中，給人們的生產和生活都提供了有力保障，在節能環節的運用上，電力電子技術的范圍較為廣泛，在實際應用中，通過變速調整進行節能環保，這種方式成本低且對國家大力倡導的綠色電網是一種新的創新。

4.2 減少無功損耗，提高功率因數

在電路系統，變壓器和交流異步電動機是電氣設備中的感性負載，在實際應用過程中，設備有沒有運行，都會消耗無功功率。基于此，保證電能質量時，無功電源和有功電源都是設備中不可或缺的部分。在電力系統中要保持無功平衡，不然，會使整個系統的電壓出現降低現象，從而造成設備的損壞，還有可能引起電壓崩潰，造成大面積的停電事故，如果電氣設備的無功容量不足，技術人員要及時增加無功補償設備，達到提高設備功率的目的。

5 結語

在科技不斷進步與發展的進程中，我國已經全面進入現代化社會，互聯網技術的發展為現代信息社會做出巨大的貢獻，在社會各行各業都在廣泛應用電力電子技術的同時，電力電子技術的發展已經迎來嶄新的春天，電力電子技術給人們帶來的便捷是過去傳統技術所不能比擬的，所以，電力電子技術在電力系統中的應用，在一定程度上滿足了人們的生活需要，為我國能源的節約提供了有力保障。

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Applicationofpowerelectronicsincircuitsystem

WANG Qiang, WANG Zhi-yong

(College of Optoelectronic Information, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130000, China)

Power electronics technology is widely developed in China’s industrial field, which has applications in electrified railways, electric vehicles, aerospace and aviation in transportation. Power electronics technology is also common applied in industries such as metallurgical and electrochemical industry. In power system, HVDC and electronic device power supply are the applications of power electronic technology in the circuit system. The main role of power electronics technology is to optimize the use of electrical energy through the power electronics technology, and achieve the optimal use of electrical energy.

DC transmission; Power electronic technology; Generator

TN303

B

1674-8646(2017)20-0076-02

2017-08-15

王強(1985-)，男，本科，助教；

王志勇(1983-)，男，本科，助教。