關于電力電子技術在電力系統中的應用研究

錢昕

摘 要：隨著我國電力事業的快速發展，電力電子技術作為一門新型學科，其是以電力學、電子學與控制學為基礎而建立，是為強電與弱電的樞紐所在，在電力系統中有著廣泛的應用空間。基于此，本文筆者以理論學習為參考，以實踐經驗為依據，就電力電子技術在電力系統中的具體應用進行簡要分析，旨在規范應用過程，提高系統可靠性，具有一定的參考性，盼為該行業的發展提供技術參考。

關鍵詞：電力工程；電力電子技術；系統應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.131

0 引言

通過計算機與信息技術的應用，電力系統實現了電力電子技術的控制，該技術由控制系統、半導體器件和計算機技術組合搭建而成，其目的在于通過強電與弱電的有效組合，實現大功率電力系統向直流電的轉化，是為電力系統控制的關鍵所在。因此，如何加強電力電子技術的研究，使其更好的服務于現代電力系統的發展，對于我國電力事業的可持續發展具有深遠的意義。

1 在發電環節中的應用

電力電子技術主要以發電機組的變頻調速與勵磁控制為其在電力系統發電環節的體現，對于我國以及整個世界范圍的情況而言，靜止勵磁系統為各大型電場發電機組中運用最為常見的一種形式，隨著電力電子技術的發展，其逐漸取代了勵磁機環節在勵磁控制中的應用，并以此實現了靜止勵磁控制構造的簡化、運作成本的降低以及工作性能的提高。與此同時，由于現代電子技術的應用，可迅速有效的調節靜止勵磁系統的自身運行情況，從而大大提高了整個電力系統的工作效率。

其次，對于發電機組變速恒頻勵磁而言，電力電子技術也有較為普遍的應用。水利發電系統中，水源頭壓力與單位時間內水力流動量同時影響著發電機組的運轉速度與工作效率， 并且其在風力發電與火力發電中擁有同樣的影響作用，因此，通過電力電子技術的應用，可有效調整發電機組轉動的勵磁電流頻率，使其與機組的轉速保持一致，以此實現發電機組的最大運作功效。

同時，對于太陽能發電機組的控制系統與發電廠的風機水泵的變頻調速中，電力電子技術同樣擁有很好的應用效果。太陽能作為當今時代的一種新型能源，其發電技術的發展與應用過程倍受社會關注，并且電力電子技術在其發電系統中的應用效果尤為突出，是為我國乃至世界能源戰略目標所在。但是，在實際操作過程中，由于太陽能發電本身擁有過大的功率，應用過程中需用大功率的電流轉換器轉換其所生產的電能，不僅操作復雜，更是需要投入大量的既有資源，然而，通過電力電子技術的應用，可以很好的將上述問題解決，從意義上可視為現代電力系統的一種技術性革命。電力系統發電過程中，由于發動機組等自身設備同時需要損耗較大的電量，出于能源節約的考慮，在高、低壓轉換過程中，原有的變頻器逐漸被現代化風機水泵變頻機所代替，以此大大降低了電流轉換過程中的高能耗問題，但是該技術應用目前尚不完善，仍處于不斷摸索過程中。

2 在輸電環節中的應用

對于高壓輸電系統而言，電力電子技術的應用對于電力網絡的運行穩定性得到了大幅的改善。基于直流輸電控制調節靈活、穩定性好及電容量大等特點，因此其在不同頻率的聯網、海底電纜輸電和遠距離輸電應用中具有明顯的優勢。高壓直流輸電過程中的兩個交流電網互聯目標的實現，通常是以有源逆變和可控整流兩種方式進行實施，其不僅可以實現兩區域電網非同步互聯、遠距離輸送及大容量電能的需求，而且還可通過控制實現交流系統動態穩定性的提高、低頻振蕩的抑制與功率緊急援助的目的。柔性交流輸電系統（FACTS）是綜合利用現代電力電子技術、微電子技術、通訊技術和現代控制技術對電力系統的潮流和參數進行靈活快速調節控制，增加系統可控度與提高輸電容量的交流輸電系統。用于配電系統柔性交流輸電技術為用戶電力技術CPT，柔性交流輸電技術是一種用于遠距離輸電的靜態電力電子裝置，核心是FACTS控制器。基于FACTS產品包括靜止無功補償品、靜止調相機、統一潮流控制器、晶閘管可控串聯補償器、靜止快速勵磁器等。高壓直流輸電技術等用IGBT等可關斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷送電的問題。

3 在配電環節中的應用

配電任務的實施，電能質量提高與供電穩定性的加強一直以來都是我們亟待解決的問題，作為配電環節應用電力電子技術最為普遍的系統，應用用戶電力技術（Custom Power，亦稱DFACTS）是為電力電子技術與現代控制技術結合而成，通過交流輸出電系統手段的應用，配電過程中應用用戶電力技術可對供電穩定性、輸出能力及電能質量得到很好的改善效果，除此之外，柔性交流輸電技術（FACTS）同為配電環節應用較為普遍的一種電力電子技術，與用戶用電技術相比，其可視為該技術的姊妹版或縮小版，原理大致相同，目前，兩種技術已得到了有效的融合。

4 在節能環節中的應用

4.1 變負荷電動機調速運行

目前，變負荷的風機、水泵采用交流調速在國外居多，在我國還需要進一步推廣應用。風機、泵類等變負荷機械中采用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量和水流量收到良好的效果，其調速范圍廣，精度高，效率高，可以實現連續無級調速且在調速過程中轉差損耗小，定子、轉子的銅耗也不大，可以達到30% 的節電率，缺點就是成本較高，產生高次諧波污染電網。

4.2 減少無功損耗，提高功率因數

在電氣設備中，屬于感性負載的變壓器和交流異步電動機，在運行的過程中是有功功率和無功功率均消耗的設備，作為保證電能質量不可缺少的部分無功電源與有功電源是一樣的，所以在電力系統中應保持無功平衡，不然就會系統電壓降低、功率因數下降、設備遭到破壞，嚴重時還會造成大面積的停電事故，為防止這樣的事情發生，當電力網或電氣設備無功容量不足時，增裝無功補償設備，提高設備功率因數勢在必行。

5 結語

基于以上論述，現代電力電子技術在電力系統中的應用研究為一項復雜而漫長的工作，時代在發展，社會在進步，新環境的出現必然會遇到新問題，作為一名現代化電力工程從事者，這就要求我們不斷探索，不斷實踐，在探索與實踐過程中實現技術的更新與改進，以此時刻保證控制技術的先進性與實時性，真正實現我國電力系統電力電子技術的多元化與標準化發展方向。

參考文獻：

[1]歐陽修明.電力電子技術在電力系統中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2011（29）.

[2]余紅.電力電子技術在電力系統中的應用[J].煤炭技術，2012（10）.