電力電子技術在電氣工程中的應用

劉婉旭， 王春北， 趙 可

（遼寧郵電規劃設計院有限公司， 遼寧 沈陽 110179）

引言

隨著我國現代化社會建設的深入發展，將電力電子技術應用到電氣工程中，是建設電氣工程項目的未來發展趨勢。通過對電力電子技術進行有效應用，能夠有效提高電氣工程的安全性及穩定性，使電氣工程運行中的問題得到及時發現和解決，使電氣工程的運行質量得到有效提升，進而提高企業的經濟效益及社會效益。對電力電子技術在電氣工程中的應用進行分析，有利于找出更好的辦法，將電力電子技術運用到電氣工程中，充分發揮電力電子技術在電氣工程中的作用，為電氣工程建設行業的發展提供有利支持。

1 電力電子技術的發展歷程

1）晶閘管時代。電力電子技術都是為工廠開發大功率服務，比較常用的是50 Hz交流發電機，直到發電廠將交流電改成直流電，以此滿足工廠的用電需求。而功率較大的硅整流器和晶閘管就是為此而出現的，能夠為工業生產提供充足的直流電電力，并逐漸進入到晶閘管整流時代。

2）逆變時代。為解決能源危機，國家制定了各種環保發展計劃，推動工業生產使用交流電，為此科學家開發出自關斷零部件，將其投入到工業生產中，通過將直流電轉換成交流電，實現能源節約的作用，正式進入到逆變時代。

3）變頻時代。由于逆變技術的工作效率較低，集成電路被研發出來，為工業生產提供了更高的供電效率。隨著變頻時代的到來，電力電子零件的開發環境更復雜，不同零件的關聯性也更強，在一定程度上增強了功能，使電力電子技術的發展更加高頻化[1]。

2 電力電子技術在電氣工程中的應用優勢

2.1 應用范圍較廣操作簡單

在我國社會經濟和人口數量不斷增長的情況下，我國對電力能源的需求顯著提高，尤其是各行各業的生產規模逐漸擴大，導致我國出現較嚴重的電能供應矛盾，對我國社會經濟的穩定發展造成一定影響。由于電力系統的涉及面較廣，且整個系統結構過于復雜，一旦某個環節出現問題，很容易影響到整個系統的正常運行，進而影響到我國人民的正常用電，不利于電力行業的持續發展。但是在電力電子技術的應用條件下，能夠有效解決這一問題，使電氣系統的安全性及穩定性得到有效提高[2]。同時，將電力電子技術應用到電氣工程中，整個過程的操作也比較簡單，能夠有效提高工作效率，使電氣系統處于更加穩定的運行環境中，為我國人民提供更好的電能供應服務。

2.2 有利于提高電氣工程的整體性能

在電氣系統的運行過程中，需要考慮到的影響因素較多，比如系統本身的技術問題，比如與電力相關的其他技術，若是無法對其進行有效處理，勢必會影響到電氣系統的正常運行。將電力電子技術應用到電氣工程中，能夠有效提高操作效率，降低操作時間，進而減少了操作失誤的發生率，使整個系統設計更加科學和有效。同時，在電力電子技術的發展中，其本身也更加科學，充分發揮其功能效用，能夠不斷提高電氣工程的整體性能，使電氣工程的整體結構更加合理，為電力工程的穩定運行提供有利基礎[3]。總之，電力電子技術在電氣工程中的應用價值較高，應積極提高對電力電子技術的重視性，加強對電力電子技術的應用研究，使電力電子技術在電氣工程中的作用得到充分發揮。

3 電力電子技術在電氣工程中的具體應用

3.1 有源電力濾波器

作為一種用于動態抑制諧波、補償無功的電力裝置，有源電力濾波器的本質就是一種變頻器，該電力裝置可以劃分為指令電流檢測電路、補償電流發生電路等兩個部分。其中指令電流檢測電路能夠將負載電流中的基波分量電流和諧波電流分量分離出來，并充分發揮其反極性作用，抵消負載中相應的電流，使電網中的電流僅存在基波電流，比如常見的瞬時無功功率就是對該原理的運用[4]。同時，一般有源電力諧波器都是由PWM逆變器所構成，本身就具有動態響應、多樣補償等諸多特點，能夠有效減少電網中存在的阻抗力，降低電網阻抗對功率補償的負面影響，為諧波電流的抑制和研究提供有利條件。

3.2 靜止無功補償裝置

在我國工農業生產技術的持續發展背景下，對大功率電力的需求逐漸提高，對電網電力輸送提出了更高要求，需要采取有效措施提高電網的穩定性，保障功率變化的安全性。面對這種情況，就必須要充分利用靜止無功補償裝置，通過該裝置對沖擊性負荷進行無功補償，使電網電力輸送的穩定性得到有效保障，使電力輸送系統的安全性和運行效率得到有效提高。通過無功補償能夠提高電力系統及其負載的相關功率因數，使電力系統中的功率損耗得到有效減少，使電網輸送時的電壓更加穩定，進而降低供電安全問題的發生率，提高供電效率。就目前來看，靜止型無功補償裝置包括了靜止同步補償器、晶閘管投切電容器、可控串聯補償裝置和晶閘管控制電抗器等等。其中靜止同步補償器的工作原理就是利用并聯形式，將自換相橋式電流聯結到電網，通過調節輸出電壓對無功電流進行吸收和發出，進而實現動態的無功補償。其中晶閘管投切電容器具有平滑投切、響應快速、無機磨損和綜合補償效果高等各項優勢，能夠對電網中可能出現的沖擊電流進行抑制。其中可控串聯補償裝置能夠實現電控器和電容器之間的并聯，通過調節晶閘管導通角對電抗器電流進行調整，使補償裝置的基頻等效電抗得到改變。

3.3 高壓直流輸電技術

將高壓直流輸電技術應用到電氣工程中，能夠利用電子換流器對發電廠輸出的交流電進行轉化，使其能夠成為直流電，之后利用電網將直流電輸送給各個受電端，在直流電到達受電端之后，利用電子換流器將其轉化成交流電，并借助輸電線路將其輸送給用電用戶。由于高壓直流輸電過程的傳輸功率高于直流電，且高壓直流電的輸送對線路要求較低，整個輸送過程的安全性及穩定性較高，這就使得許多從業人員熱衷于采用長距離輸電、高電壓大容量、異步聯網等各種輸電技術。在高壓直流輸電技術的應用過程中，對輸電線路的要求較低，整個電能輸送過程的損耗較少，既能夠保證輸電線路的安全運行，也能夠實現不同額定頻率電網的相互聯結。就目前來看，高壓直流輸電工程都是根據直流聯絡線，將其劃分為同極聯絡線、單極聯絡線和雙極聯絡線等直流輸電系統。

4 結語

為充分發揮電力電子技術在電氣工程中的作用，使電氣工程的工作效率及質量得到有效提高，應準確把握電力電子技術在電氣工程中的應用優勢，根據電氣工程的實際情況對有源電力濾波器、靜止無功補償裝置、高壓直流輸電技術進行合理運用，使電力電子技術在電氣工程中的作用得到充分發揮，為電氣工程建設事業的發展提供有利支持。