電力系統中的電力電子技術

陳建軍

摘 要 文章首先對電力電子技術及其特點進行簡要分析，在此基礎上，從諧波抑制、輸變電以及發電等幾個方面對電力電子技術在電力系統中的具體應用進行論述。期望通過本文的研究能夠對確保電力系統的安全、穩定、可靠、經濟運行有所幫助。

【關鍵詞】電力系統 電力電子技術 應用

1 電力電子技術及其特點分析

所謂的電力電子技術是指能夠用于電力領域當中的各類電子技術的總稱，具體而言就是利用電子電力裝置對電力系統中的電能進行變換和控制的技術，首個晶閘管的成功研制是該技術誕生的標志。電力電子技術中的主要內容可以分為三類，即器件、電路以及裝置或系統，半導體是電力電子器件的基本材料，電力電子電路則是以電子學作為理論基礎，由器件和電路組合而成的整機稱為電力電子裝置。電力電子技術在工業領域中的應用非常廣泛，尤其是在電力領域中的應用，對我國電力事業的發展起到了積極的促進作用，具體體現在如下幾個方面：

（1）電力電子技術在電能優化方面具有顯著的作用，其通過對電力的優化處理，可進一步提升電能的利用效率，有助于實現節能降耗的目標。

（2）電力電子技術對用電設備的電能效果具有良好的改善作用，有利于促進機電一體化的發展。

（3）電力電子技術為電力系統高頻化運行目標的實現提供了強有力的技術支撐，由此不但使電力系統的運行效率較之以往獲得大幅度提升，而且還使機電設備的體積有所縮小，節省了大量的建設用地。

2 電力電子技術在電力系統中的應用

電力系統是一個綜合性較強的系統，其具體是由發電廠、輸變電線路以及供配電站及用電等環節組合而成，為用戶提供電能是電力系統最為主要的用途之一，在電力系統的運行中，電力電子技術的應用體現在如下幾個方面：

2.1 在電力系統諧波抑制中的應用

諧波是電力系統中存在的主要問題之一，其對電力系統的正常運行會產生一定的影響，當基波電流發生畸變時，便會產生諧波，高次諧波對系統的危害較大。電力電子技術中的有源濾波器對諧波的抑制具有顯著效果，有源濾波器能夠從補償對象當中檢測到諧波電流分量，并由補償裝置產生一個與該諧波電流分量大小相等、極性相反的分量，以此來抵消諧波，這樣流入到電網當中的電流便只含有基波。有源濾波器最為突出的特點是動態響應速度快、受電網阻抗影響小等等，它包含兩個電路，一個是指令電流驗算電路，另一個是補償電流發生電路，電路形式采用的是PWM變流器，具體如圖1所示。

2.2 在電力系統輸變電中的應用

輸變電是電力系統的重要組成部分之一，其肩負著電能傳輸與電壓等級變換的任務，電力電子技術在輸變電中的應用具體體現在如下幾個方面：

2.2.1 在輸電中的應用

輸電主要分為高壓直流、柔性直流、柔性交流三種輸電方式。其中，智能電網廣泛應用直流輸電方式，其具備輸電量大、穩定性強的優點；柔性交流電（FACTS）適用于電力系統中的參數控制領域，這種輸電方式引入了現代電力電子技術，能夠提高電力系統控制的自動化水平，具備靈活性高、實時控制的優點；在高壓輸變電中，電子電力技術與網絡通信技術、控制技術相結合，不僅可實現對智能電網的調控，大幅度降低輸變電損耗，保證電網運行的高效性，而且還能夠為電力系統應用清潔能源提供技術操作平臺，有利于降低高壓輸變電的能源消耗，提升電力供應能力。

2.2.2 在變電中的應用

隨著電力電子技術的發展，變電站由傳統的運作模式轉向數字化方向發展，逐步構建起信息交流平臺，進而為拓展智能電網功能提供技術支持。數字變電站是智能電網的重要基礎部分，既具備數字采集、處理、傳輸與展示的功能，又能夠增加智能分析功能。當前，在一次設備的操控驅動系統應用了光電技術和微處理技術，并將二次回路中的傳統繼電器和邏輯回路替換為可編程序，將傳統的控制電纜替換為光纖，將傳統的模擬信號替換為光電數字，進一步提高了變電站運行的智能化水平。在制造二次設備中應用了微處理機，在高速網絡通信條件下，微處理機可充分發揮自身模塊化、標準化的特點，實現不同設備的通信互聯，增強二次設備中的邏輯功能。

2.3 在發電中的應用

在風力發電系統中，交流器是核心設備，在結合運用整流器和逆變器的條件下，能夠促使風能轉變為電能，這種電能的電壓、頻率等各項參數可滿足并網運行規則要求。隨著電力電子技術的發展，變流器轉變了原本兩電平、三電平的拓撲結構，替換為多電平拓撲，如模塊化多電平換流器、H橋級聯型換流器等，進一步提升了發電系統的電壓等級。同時，電力電子技術在風力發電系統中的應用，還能夠大幅度降低線路損耗，從而縮減電力傳輸成本，適用于大規模的海上風電開發。當前，將風力發電系統實施并網運行后，可增加發電系統功能，如頻率變化監測、功率調控等。

3 結論

綜上所述，電力系統是一個相對比較復雜的系統，它的運行穩定與否直接關系到電能質量的優劣。鑒于此，可將電力電子技術應用于系統中的一些關鍵環節當中，借此來提高電力系統的運行可靠性，在確保其安全、穩定的前提下，提升整個系統的運行效率，這不但有助于經濟效益的提升，而且還能帶來巨大的社會效益。

參考文獻

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