關(guān)于電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

錢昕

摘 要：隨著我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展，電力電子技術(shù)作為一門新型學(xué)科，其是以電力學(xué)、電子學(xué)與控制學(xué)為基礎(chǔ)而建立，是為強(qiáng)電與弱電的樞紐所在，在電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用空間。基于此，本文筆者以理論學(xué)習(xí)為參考，以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，就電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，旨在規(guī)范應(yīng)用過程，提高系統(tǒng)可靠性，具有一定的參考性，盼為該行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：電力工程；電力電子技術(shù)；系統(tǒng)應(yīng)用

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

0 引言

通過計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的應(yīng)用，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的控制，該技術(shù)由控制系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)組合搭建而成，其目的在于通過強(qiáng)電與弱電的有效組合，實(shí)現(xiàn)大功率電力系統(tǒng)向直流電的轉(zhuǎn)化，是為電力系統(tǒng)控制的關(guān)鍵所在。因此，如何加強(qiáng)電力電子技術(shù)的研究，使其更好的服務(wù)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

1 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)主要以發(fā)電機(jī)組的變頻調(diào)速與勵(lì)磁控制為其在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的體現(xiàn)，對(duì)于我國(guó)以及整個(gè)世界范圍的情況而言，靜止勵(lì)磁系統(tǒng)為各大型電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組中運(yùn)用最為常見的一種形式，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其逐漸取代了勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)在勵(lì)磁控制中的應(yīng)用，并以此實(shí)現(xiàn)了靜止勵(lì)磁控制構(gòu)造的簡(jiǎn)化、運(yùn)作成本的降低以及工作性能的提高。與此同時(shí)，由于現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用，可迅速有效的調(diào)節(jié)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的自身運(yùn)行情況，從而大大提高了整個(gè)電力系統(tǒng)的工作效率。

其次，對(duì)于發(fā)電機(jī)組變速恒頻勵(lì)磁而言，電力電子技術(shù)也有較為普遍的應(yīng)用。水利發(fā)電系統(tǒng)中，水源頭壓力與單位時(shí)間內(nèi)水力流動(dòng)量同時(shí)影響著發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與工作效率， 并且其在風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電中擁有同樣的影響作用，因此，通過電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可有效調(diào)整發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)的勵(lì)磁電流頻率，使其與機(jī)組的轉(zhuǎn)速保持一致，以此實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的最大運(yùn)作功效。

同時(shí)，對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)與發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速中，電力電子技術(shù)同樣擁有很好的應(yīng)用效果。太陽(yáng)能作為當(dāng)今時(shí)代的一種新型能源，其發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用過程倍受社會(huì)關(guān)注，并且電力電子技術(shù)在其發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用效果尤為突出，是為我國(guó)乃至世界能源戰(zhàn)略目標(biāo)所在。但是，在實(shí)際操作過程中，由于太陽(yáng)能發(fā)電本身?yè)碛羞^大的功率，應(yīng)用過程中需用大功率的電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換其所生產(chǎn)的電能，不僅操作復(fù)雜，更是需要投入大量的既有資源，然而，通過電力電子技術(shù)的應(yīng)用，可以很好的將上述問題解決，從意義上可視為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一種技術(shù)性革命。電力系統(tǒng)發(fā)電過程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)組等自身設(shè)備同時(shí)需要損耗較大的電量，出于能源節(jié)約的考慮，在高、低壓轉(zhuǎn)換過程中，原有的變頻器逐漸被現(xiàn)代化風(fēng)機(jī)水泵變頻機(jī)所代替，以此大大降低了電流轉(zhuǎn)換過程中的高能耗問題，但是該技術(shù)應(yīng)用目前尚不完善，仍處于不斷摸索過程中。

2 在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

對(duì)于高壓輸電系統(tǒng)而言，電力電子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到了大幅的改善。基于直流輸電控制調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定性好及電容量大等特點(diǎn)，因此其在不同頻率的聯(lián)網(wǎng)、海底電纜輸電和遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。高壓直流輸電過程中的兩個(gè)交流電網(wǎng)互聯(lián)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，通常是以有源逆變和可控整流兩種方式進(jìn)行實(shí)施，其不僅可以實(shí)現(xiàn)兩區(qū)域電網(wǎng)非同步互聯(lián)、遠(yuǎn)距離輸送及大容量電能的需求，而且還可通過控制實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)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(tǒng)（FACTS）是綜合利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的潮流和參數(shù)進(jìn)行靈活快速調(diào)節(jié)控制，增加系統(tǒng)可控度與提高輸電容量的交流輸電系統(tǒng)。用于配電系統(tǒng)柔性交流輸電技術(shù)為用戶電力技術(shù)CPT，柔性交流輸電技術(shù)是一種用于遠(yuǎn)距離輸電的靜態(tài)電力電子裝置，核心是FACTS控制器。基于FACTS產(chǎn)品包括靜止無(wú)功補(bǔ)償品、靜止調(diào)相機(jī)、統(tǒng)一潮流控制器、晶閘管可控串聯(lián)補(bǔ)償器、靜止快速勵(lì)磁器等。高壓直流輸電技術(shù)等用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變，解決了用直流輸電向無(wú)交流電源的負(fù)荷送電的問題。

3 在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

配電任務(wù)的實(shí)施，電能質(zhì)量提高與供電穩(wěn)定性的加強(qiáng)一直以來都是我們亟待解決的問題，作為配電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)最為普遍的系統(tǒng)，應(yīng)用用戶電力技術(shù)（Custom Power，亦稱DFACTS）是為電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合而成，通過交流輸出電系統(tǒng)手段的應(yīng)用，配電過程中應(yīng)用用戶電力技術(shù)可對(duì)供電穩(wěn)定性、輸出能力及電能質(zhì)量得到很好的改善效果，除此之外，柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）同為配電環(huán)節(jié)應(yīng)用較為普遍的一種電力電子技術(shù)，與用戶用電技術(shù)相比，其可視為該技術(shù)的姊妹版或縮小版，原理大致相同，目前，兩種技術(shù)已得到了有效的融合。

4 在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

4.1 變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行

目前，變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵采用交流調(diào)速在國(guó)外居多，在我國(guó)還需要進(jìn)一步推廣應(yīng)用。風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量收到良好的效果，其調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速且在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，可以達(dá)到30% 的節(jié)電率，缺點(diǎn)就是成本較高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。

4.2 減少無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)

在電氣設(shè)備中，屬于感性負(fù)載的變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行的過程中是有功功率和無(wú)功功率均消耗的設(shè)備，作為保證電能質(zhì)量不可缺少的部分無(wú)功電源與有功電源是一樣的，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無(wú)功平衡，不然就會(huì)系統(tǒng)電壓降低、功率因數(shù)下降、設(shè)備遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成大面積的停電事故，為防止這樣的事情發(fā)生，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無(wú)功容量不足時(shí)，增裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)勢(shì)在必行。

5 結(jié)語(yǔ)

基于以上論述，現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究為一項(xiàng)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的工作，時(shí)代在發(fā)展，社會(huì)在進(jìn)步，新環(huán)境的出現(xiàn)必然會(huì)遇到新問題，作為一名現(xiàn)代化電力工程從事者，這就要求我們不斷探索，不斷實(shí)踐，在探索與實(shí)踐過程中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新與改進(jìn)，以此時(shí)刻保證控制技術(shù)的先進(jìn)性與實(shí)時(shí)性，真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)的多元化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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