電力電子技術在電力系統中的應用

張普

摘 要隨著電力系統中計算機技術的廣泛應用，電力電子技術越來越被重視，是實現智能電網的重要技術手段。電子電力技術的發展為我國巨大的用電量和電力系統的建設提供了良好的技術應用平臺，提高了我國電力供應系統水平。本文主要研究了電力電子技術的發展進程和該技術在電力系統中的具體應用。

【關鍵詞】電力電子技術 電力系統 發展 應用

電力電子技術在電力系統中應用廣泛，主要研究內容是電力變換，變換和控制電能是為了更好的使用電能，為人們更好供應電力。換句話講就是電力電子技術通過計算機將強弱電進行組合，是囊括計算機技術、電子電路技術以及電力控制技術的服務性技術。接下來就將詳細介紹電力電子技術發展進程以及具體應用。

1 電力電子技術發展進程

1.1 電力電子技術的產生

電力電子技術是在20世紀50年代晶閘管的出現而形成的一種技術，可以分為器件的制造技術和電路的變流技術。隨著晶閘管的廣泛應用，人們在晶閘管的基礎上生成了新的裝置—可控硅整流裝置，這個裝置的產生標志著電力系統技術的又一次跨越，是電力電子技術產生的標志。自此步入了電力電子器件的變流器時代。

1.2 電力電子器件的發展

電力電子技術在電力系統發展中前途無限，電力電子器件主要分為三代。接下來就對每一代電力電子器件的發展以及特點進行具體的介紹。第一代電力電子器件又稱半控型，主要以電力二極管和晶閘管為代表，特點就是體積小、耗能低。第一代電力電子器件在電力電子技術發展初期作出了巨大貢獻，迅速擊敗了傳統電力系統中的老式整流器，為電力電子技術的發展提供了很好的基礎。尤其是電力二級管能夠較好的改善電路性能，且能降低電路損耗和提高電源使用率。現在整流二極管種類很多，功能也有所不一樣。第二代電力電子器件又稱為全控型，其特點就是具備自動關斷能力，如可以關斷晶閘管。同時和第一代半控型電力電子器件相比，提高了開關速度，可以運用于開關頻率較高的電路中。第三代電力電子器件產生于上世紀末，屬于復合型，其特點是體積更小，結構更緊湊。第三代電力電子器件將幾種電力器件相結合形成電子模塊，方便了電力器件的使用，也為后來集成電路的產生打下了堅實的基礎。隨著集成電路的出現，標志著電力電子技術向著高頻化、模塊化、智能化等方向邁進。

以上是電力電子器件發展經歷的三個階段，使得電力電子技術向著高頻技術的現時代發展，在電力系統中占據越來越重要的地位。另外在電力電子技術發展時，增加了節能環保、智能化的特點。

2 電力電子技術在電力系統中的具體應用

2.1 在發電環節的應用

由于電力系統發電過程中涉及多種設備，而電力電子技術在發電環節的應用就是體現在改善這些運行設備的特性，對以下幾種發電設備進行控制和改善。

2.1.1 大型電廠發電機組中的靜止勵磁系統

隨著電力電子技術的發展，逐漸取代了靜止勵磁中勵磁機環節，采用晶閘管整流，具有建構簡單、高性能低成本的優點，被世界各地大型電力系統廣泛采用。同時對于電力系統來說，省去了勵磁機這個中間環節，使得靜止勵磁能夠更好的調節自身，提高電力系統的運作效率。

2.1.2 變速恒頻勵磁

水頭的壓力和流量決定著水力發電的有效功率，機組的最佳轉速隨著水頭的發生而變化。而在風力發電技術中，其有效發電功率與風速的三次方成正比，當風速發生變化時，風車捕捉最大風能的轉速就會發生相應的變化。因此，為了產生最大的有效功率，可以改變發電機組的勵磁電流的頻率，通過電力電子技術，使得電流頻率和轉速保持一致，實現發電機組最大功效的運作。其應用的代表技術就是變速恒頻勵磁技術。

2.1.3 太陽能發電控制系統

太陽能作為一種新型能源，發展太陽能發電是整個國家的戰略目標，而電力電子技術在太陽能發電系統中應用較為突出，其在太陽能發電系統中的主要的作用就是將太陽能發電產生的電能進行轉化，換句話說就是一個大功率的轉換器。

2.2 在輸電線路中的應用

電力電子技術在輸電線路上的應用主要通過三種技術體現出來的，包括柔性交流輸電技術、高壓直流輸電技術和靜止無功補償器。

2.2.1 柔性交流輸電技術

這種技術產生于20世紀80年代，其主要內容是可以在輸電線路的重要部位進行電力電子控制，對輸電系統中的一些參數進行適當的修改或調節電能，合理分配輸電線路中的電能功率，從而降低了輸電過程中的電能損耗和輸送成本，提高電力系統的穩定性。

2.2.2 高壓直流輸電技術

該技術主要以晶閘管為代表，其具有輸電容量大、穩定性好等優點，尤其適用于遠距離輸電和海底電纜輸電等輸電線路。在晶閘管運用于直流輸電技術之后，也相繼出現了一些電力輸送控制器，為電力輸送降低了成本，提高了調節靈活性。

2.2.3 靜止無功補償器

它被廣泛應用于負荷補償和輸電線補償，該技術的作用是控制大功率輸電網絡中的電壓，進而提高輸電系統的穩定性和阻尼。

2.3 在配電過程中的應用

電力電子技術在配電過程中的應用，它在這一環節主要作用就是提高電力資源的質量，滿足配電的頻率、電壓以及阻止配電過程中電能不穩定性的波動。主要體現在兩種技術方面，包括用戶電力技術和FACTS技術。用戶電力技術主要解決配電過程中的突發問題，保證配電系統的穩定性和安全性，保證電力能源質量。FACTS技術主要針對電能的輸送能力和控制力。

2.4 在電力系統節能方面的應用

電力電子技術在在電力系統節能方面的應用，有提高電能使用率和變負荷電動機調速運行兩個方面。電廠產生能源損耗的現象是由于發電機組不能配合能源變化時產生的，通過變負荷電動機對運行轉速的調整，能夠達到節能的目的。但是該項技術在我國處于研究和摸索階段，因此也存在一部分缺點：成本高，適用于中大型電廠。而對于其它的一些電廠，可以采用電力電子技術，在配電輸送電力系統中增加可控設備，對電能進行實時調控，確保電力的質量和安全。

3 總結

電力電子技術在電力系統中的廣泛應用，為我國的電力系統建設和發展起到了不可替代的作用，是一種里程碑的建樹。隨著計算機技術的日益成熟，電力電子技術也在不斷的發展進步，但是在電力系統中的應用并沒有發揮到最大價值，因此在運用電力電子技術時，應當不斷創新和探索新的技能，更好的促進電力系統發展。

參考文獻

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作者單位

保定華創電氣有限公司 河北省保定市 071000