電力電子技術在電氣工程中的應用

鄧長林

摘要：當今社會正在處在一個信息技術不斷更新發展的時期，電子科技技術的飛速發展給人們的日常生活帶來了很大的便利，同時廣泛應用于電氣控制中，電氣自動化控制系統是電氣控制的一個主要系統，目前，在電氣控制領域中電子技術對電氣設備的正常運行可以進行有效的控制。隨著科學技術的發展，各種新型的控制元件和應用軟件不斷應用于電氣控制系統中，提升了整個系統的可靠性，精簡了作業流程。

關鍵詞：電力電子技術；電氣控制；應用；

1.引言

電力電子技術現已在電力領域中的應用非常廣泛，不僅涉及到電力學、電子學和控制理論等方面，尤其是80年代后期，絕緣柵極雙極型晶體管的興起，標志著電力電子技術開始進入以復合型器件為主的時代，各種新型安全型復合控件不斷涌現。在21世仍以迅猛的速度發展，并同計算機技術共同服務于人類社會的各個方面。本文主要從電流保護技術、PWM控制技術、無功補償技術、高壓直流輸電技術、有源電力濾波器技術五個方面來論述電力電子技術在電氣工程中的應用，同時闡述電力電子技術在電氣工程中的重要意義。

2.電子技術在電氣工程中的應用

2.1電氣控制系統中過電流保護技術

電氣控制系統中的過電流保護。電力電子電路在出現運行故障之后會出現過電流的現象。針對這種問題的解決以往采用的是盡快切斷熔斷器、直流快速斷路器以及電流繼電器的方式來保護電力電子主要電路。但是現階段的電力電子器件變得越來越小，功率性能越來越大，傳統的保護系統裝置無法再起到作用。因而，為了減少過電流的現象，人們開始關注自動去除驅動控制信號方式。具體是指通過設置專門的過電流保護電子電路，對檢測過電流之后及時發出、調節或者驅動電路。

2.2變速恒頻勵磁技術

在風力發電的運轉過程中，其轉子勵磁的應用，使得發生的電流跳轉頻率的選擇，可以通過變頻電源來運作，從而使其功率的發揮得以最大化，從而避免一些因為風速問題而產生的頻率差，以免風力發電的穩定差不能夠被有效實現和發揮。在正常運行的情況下，

系統中的變速恒頻控制是在電機的定子電路中實現的。由于風速的不斷變化，風力機和發電機也隨之變速運行。發電機發出的頻率變化的交流電首先通過整流器變換成直流電，然后通過逆變器變換為恒定頻率的交流電接入電網。系統結構如圖1所示。

2.3 PWM控制技術

PWM（Pulse Width Modulation）控制技術就是對脈沖的寬度進行調制的技術，即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）；面積等效原理是PWM技術的重要基礎理論；一種典型的PWM控制波形SPWM：脈沖的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波。開關電源一般都采用脈沖寬度調制（PWM）技術，由于其開關器件工作在高頻通斷狀態，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁騷擾（EMD）源，它產生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，其特點是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。

2.3靜態無功補償技術

SVC技術即靜態無功補償器，用于新型固態開關，該設備顯著的特點就是基本元件晶閥管，在替代機械開關的情況下，用控制電抗器和控制電容器的方式完善輸電導納的功能，從而實現頻繁且快速地改變輸電系統的導納功能的目的，具有速度快、周期短的特點。靜止無功補償器主要的四種形式之一就是可控硅控制空芯電抗器型（SVC），因其有反應迅速且靈敏、運行可靠、價格便宜、使用范圍廣、等特性，所以在工業較發達國家的工業生產中廣泛應用，這已經發展成為主流形式，一般情況下，SVC由可變的或者是固定的電容器支路和系統中可控支路進行并聯而組成的，可分為TCR、TSC和TCT以及SSR這四種類型，TCR型的SVC反應速度是最快的，運行可靠，隨著SVR技術優勢進一步的普及，其在工業生產用電方面和輸電配電領域必將得到全面的發展和推廣。

2.4電網智能配電技術

智能配電網就是以配電網高級自動化技術為基礎，通過應用和融合先進的測量和傳感技術、控制技術、計算機和網絡技術、信息與通信等技術，利用智能化的開關設備、配電終端設備，在堅強電網架構和雙向通信網絡的物理支持以及各種集成高級應用功能的可視化軟件支持下，電力電子技術將CP技術和FACTS技術融合，增大傳輸電力的能力、提升FACTS技術的思想核心和交流輸電系統的核心，由此可見，FACTS與CP技術合為一體是電子電力技術的發展趨勢，以實現配電網在正常運行狀態下完善的監測、保護、控制、優化和非正常運行狀態下的自愈控制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優質、經濟、環保的電力供應和其它附加服務。

2.5有源電力濾波器技術

有源濾波器電力電子裝置是基于動態抑制諧波的電力電子設備，以諧波的大小變化為依據進行無功補償，有源電力濾波器通過電源裝備來提供運行的動力，對傳統的濾波器進行了功能的補充，提高了電力控制的效率，從根本上實現了電力系統的動態補償。有源電力濾波器通過電源來提供動力，對電力系統諧波進行補償，取代了傳統的固定補償的方式，實現了真正的動態補償。有源電力濾波器通過保證電力系統諧波的穩定性，進而保證了電力系統運作的穩定，電力電子技術的有源電力濾波器在電力系統的無功補償方面得到了廣泛的應用。有源電力濾波器系統構成原理圖如圖1所示。

3.電力電子技術應用在電氣工程中的重要意義

電力電子技術是在計算機技術和自動化控制技術的基礎上實現電能間互相轉換的這一功效，因此，電力電子技術不僅可以提高電氣系統的工作效率以及強化電氣系統的自控能力，更能提升電氣系統的服務質量，以便更好的服務于強電工業，對電氣工程具有重要意義，主要體現在以下幾方面：

3.1有效提高電氣系統的自動智能化程度

電力電子器件的不斷開發和應用為電力電子技術提供更為廣闊的發展空間，有效促進電氣系統向自動智能化方向發展，而模糊控制和智能化控制的飛速發展又為電力電子器件的發展奠定了堅實的基礎。

3.2工作效率高且性能較好

電子電為技術的操作與傳統電氣技術相比，有更加方便的優勢，傳統操作空間相對狹窄造成操作十分困難，對于工作進程起到了阻礙，影響工作效率，電子電為技術的出現使工作人員的效率得到了顯著提高，簡單的操作方式與開闊的空間減小了工作壓為的同時也避免了過多的操作失誤，電氣的運行故障也不再頻繁出現。因其極具科學性的技術構造使電子電為技術的性能十分穩定與良好，它的優越性造就了業界良好口碑，在電氣工程乃至社會各領域都得到廣泛應用于認可，為適應社會的發展使電氣工程的進步得到推動，電子電為科技在其中的應用的必不可少的。

3.3發揮技術優勢，完善的產業結構和管理模式

電力電子技術的進一步發展，刷新廠企業管理者的發展觀，不僅為企業發展提供先進的技術支持，更能重新審視企業運行的產業結構和管理模式，為順應時代發展趨勢，企業管理者不得不制定符合時代特征的管理模式，開發新型產業，從而為企業持續發展提供充足保障。

3.4增加經濟效益和社會效益

由于電力電子技術的大功率特點，可以有效提高電力電子器件和電氣系統的工作效率以及電能轉換效率，還可以節約資源和能源，更能為公眾提供安全、可靠的電力資源，可以說對經濟效益和社會效益兩方而具有深遠的意義。

4.結語

電力電子技術隨著科學技術的進步不斷發展變化，其在電氣控制中的應用越來越廣泛，并占有重要的作用，在人們生活中已成為密不可分的一部分，所以電力電子技術的一系列研究對于電氣工程的發展具有深遠的意義。通過分析電力電子技術在電氣工程中的應用，我們可以總結出，這項技術能否更穩更快的發展對于電氣工程起到決定性的作用，作為電力電子研究人員要不斷的研究、創新，才能在實際應用中充分發揮電力電子技術的優勢，更好的服務于強電工業，不斷探索更加符合社會發展需求的技術方法，使電力電子技術在電氣工程方面的應用發展做出貢獻。