電力電子變壓器及其在電力系統(tǒng)中的應用

王 劍

華東送變電工程有限公司 湖南 長沙 710000

引言：電力變壓器電系統(tǒng)中最基本的能量傳輸和轉(zhuǎn)換設備。主要功能是增壓絕緣和系統(tǒng)絕緣。傳統(tǒng)的電力變壓器存在部分缺陷，增加了電力系統(tǒng)的危險性。傳統(tǒng)的電子變壓器無法滿足現(xiàn)在的電力系統(tǒng)要求，需要做創(chuàng)新改革。電子技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個問題，也是未來發(fā)展的趨勢。本文簡單討論了電子變壓器的實際應用，說明電子變壓器更適合現(xiàn)代電力系統(tǒng)的應用。

1、電子電力變壓器的實際應用

如今社會經(jīng)濟高速的發(fā)展，電力系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化。龐大的能源網(wǎng)絡和電力系統(tǒng)的加入更加充實了電力系統(tǒng)，消除了區(qū)域間的障礙，可以跨區(qū)域發(fā)展。從而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著更高的要求：除了潮汐、風能、太陽能和其他可再生能源外，能源生產(chǎn)也在迅速發(fā)展。電力生生產(chǎn)的各種模式需要能源系統(tǒng)能快速融合和轉(zhuǎn)換，這需要高技術(shù)的保障，在這一發(fā)展的過程總而出現(xiàn) 各種問題，電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨著更大的困難。傳統(tǒng)的電力變壓器在這方面存在不足。電力變壓器的創(chuàng)新可以解決這個問題。

2、電子電力變壓器概述

電子功率轉(zhuǎn)換技術(shù)和電磁感應是電子電力變壓器的基本原理，將一種供電裝置的能量特性(電流頻率、振幅、電壓等)轉(zhuǎn)換為另一種供電裝置。

相對于傳統(tǒng)電力變壓器電子電力變壓器與在于引入了電子電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。因此，電力電子變壓器可以實現(xiàn)一次側(cè)和二次側(cè)電壓的實時監(jiān)測，使供電系統(tǒng)的電流、功率和電壓監(jiān)測更加方便。功率電子變壓器不光具備相同功能的傳統(tǒng)，在這一基礎(chǔ)上他們又增添新功能，滿足了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如改進、優(yōu)化配置各種電源、控制飲食的質(zhì)量改進和能量流。

3、電力系統(tǒng)中的電子電力變壓器

雖然電力變壓器的沒有被廣泛應用，由于其固有的特點，在解決如今供電系統(tǒng)問題上取得了顯著效果。

3.1 電子功率級變壓器在提高配電網(wǎng)能源質(zhì)量中的應用

配電線路上經(jīng)常發(fā)生過電壓、電壓下降、閃爍、波動等現(xiàn)象。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題，傳統(tǒng)的動態(tài)張力恢復器體積大，成本高。輸出級獨立于三相輸出電壓進行控制，主元件為逆變器電壓源單相頻率。動態(tài)電壓恢復器采用控制方式，電壓主要由精加工模塊的內(nèi)部電阻和泄漏電抗決定。該方法可提高電壓補償效果。

3.2 改進電力系統(tǒng)動態(tài)特性在電力電子變壓器中的應用

中國幅員遼闊，將供電點與充電區(qū)分隔開來，中國輸電網(wǎng)絡有著長距離、高電壓、大容量的特點。為了實現(xiàn)長距離的輸電，輸電系統(tǒng)需要有很高的穩(wěn)定性。在遠距離傳輸系統(tǒng)中，電子電力變壓器可以協(xié)調(diào)發(fā)電機和電子電力變壓器的激勵，以確保遠距離傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電子電力變壓器可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓、電流和功率。根據(jù)供電系統(tǒng)的實際需要，電力電子變壓器可以根據(jù)實際需求調(diào)整與供電系統(tǒng)的能量交換和流動，消除了供電系統(tǒng)的阻尼，讓電壓擾動引起的振蕩恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，極大提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 電子電力變壓器在分布式并網(wǎng)供電中的應用

隨著石油等資源的減少，可再生資源發(fā)揮的作用越來越大。其中風能和光伏運用的越來越多，這些發(fā)電技術(shù)讓供電系統(tǒng)獲得了大量分布式能源。這些能源容量小，電壓或頻率波動較大。電源直接連接到電源系統(tǒng)，影響電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。等分布式能源，風力發(fā)電、小水電、燃燒和太陽能電池在不同階段需要輸入電子變壓器的功率輸出，而中間絕緣及各階段的電子結(jié)合大功率電力電子變壓器一般配電系統(tǒng)中的能量。為了實現(xiàn)分布式電源與供電系統(tǒng)的并聯(lián)，可以將能量與供電系統(tǒng)并聯(lián)，并將能量以高功率因數(shù)反饋給電網(wǎng)。這就要求電子電力變壓器輸出級的并網(wǎng)電流與并網(wǎng)電壓的頻率和相位相同。正弦波。

3.4 柔性交流傳輸技術(shù)中的應用

電力電子變壓器在柔性替代傳輸技術(shù)主要應用是將其與高壓運動限制技術(shù)和傳輸網(wǎng)絡不間斷供電技術(shù)相結(jié)合。

在線應急電源能夠連續(xù)供電，為電子電力變壓器上的電池組安裝提供直流連接。當電網(wǎng)正常運行時，由電子電力變壓器供電。當電網(wǎng)發(fā)生故障，配電網(wǎng)無法供電時，電子電力變壓器內(nèi)的電池組將取代配電網(wǎng)。負荷由應急電源提供，直至配電網(wǎng)恢復。

3.5 電力電子變壓器的應用可以有效降低故障率

在常規(guī)配電網(wǎng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)電壓頻繁變化、電壓波動等故障。在配電側(cè)安裝動態(tài)能量回收裝置，可以在一定程度上保持電壓的穩(wěn)定。動態(tài)功率恢復器通過在系統(tǒng)中增加補償電壓來消除干擾。雖然能夠穩(wěn)定電壓，但由于動態(tài)電壓恢復器的電壓調(diào)節(jié)是間歇性的，因此動態(tài)電壓恢復器的響應速度降低。此外，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的動態(tài)張力恢復器不僅具有重要的形式，而且具有很高的經(jīng)濟成本。我們一般認為動態(tài)電壓恢復器輸入、絕緣和輸出階段是其的主要組成部分?；謴推鞯妮斎爰壴试S控制直流輸入電壓，主要功能是工業(yè)頻率的三相PWM整流器。在絕緣階段，不僅可以轉(zhuǎn)換絕緣，還可以轉(zhuǎn)換直流電壓。

3.6 電子電力變壓器的應用可以提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性

由于中國國土范圍和電氣系統(tǒng)的配置和建設，區(qū)供電負荷點都非常遙遠，這意味著中國運輸網(wǎng)絡必須呈交長距離和高容量的特性。目前，中國正在實施西電。為了確保安全有效的能源傳輸，有必要確保供應系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電子功率變壓器在電力系統(tǒng)中的應用，有效地實現(xiàn)了電機勵磁的協(xié)調(diào)工作，這對遠距離傳輸具有重要意義。

在電力系統(tǒng)中，電子電力變壓器用于調(diào)節(jié)電壓、電流和功率。因為供電系統(tǒng)的運行不是恒定的，因此電子電力變壓器和供電系統(tǒng)需要根據(jù)實際情況分配，確保了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.7 實現(xiàn)分布式電網(wǎng)與供電系統(tǒng)的并行連接

隨著能源危機的加重，風能和光能等可再生資源應用越來越廣泛。并通過風能和光伏發(fā)電獲得能源。無論使用何種能源生產(chǎn)技術(shù)，分布式電源都必須連接到電源系統(tǒng)。由于分散電源容量小，交流特性好，電壓和頻率波動較大。直接供電對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要影響。在風能和太陽能發(fā)電中，分布式電源通常對應于各種電子電力變壓器的輸入級。為了有效地將分布式電源與供電系統(tǒng)并聯(lián)，有必要保證電子電力變壓器輸出級的電源連接。正弦波，頻率和相位與網(wǎng)絡電壓相同。

結(jié)語：多虧了功率電子變壓器的應用及其對電力系統(tǒng)中的應用，強調(diào)的是，除了電壓轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)移和傳統(tǒng)變壓器，變壓器容量的電子系統(tǒng)的許多功能，滿足了現(xiàn)代供電的需求，將在未來廣泛應用于電力系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)做出應有的貢獻。