電力電子技術在電力系統中的應用研究

摘要：電力電子技術是在當代電力系統中研發出來的新技術，直接關乎電力領域新能源和新技術的革新，由此改變人們的生活質量，進而推動社會的不斷進步。隨著近年來科技成果的不斷涌現，電子技術在各領域中都得到了全面的推廣，同時充分發揮著自身價值，便捷了人們的工作和生活。與此同時，電力系統中的電力電子技術也展現出良好的使用效果，為電力系統的發展夯實了基礎。

關鍵詞：電力電子；電力系統；技術；應用；研究

1電力電子技術的定義及模式

電力電子技術是綜合性的技術平臺，其以計算機為基礎，內含半導體器件、控制系統等組合而成。該項技術誕生至今已有五十余年，極大的方便了我們的工作和生活。電力電子技術應用廣泛，不僅存在于民用產品，還遍布于新能源開發、電量調控等領域。由于近年來技術的不斷創新，使得其發展有了很大的飛躍。電力電子技術的本質就是借助半導體電子器件完成功率的轉換，以及控制電路的通斷等，一般涉及電力電子變換技術和電力電子控制技術兩大類。前者以電力電子變換電路為基石，將電網中的電能變為負載需要的功能，一般有如下四種表現形式：（1）整流電路AC-DC；（2）斬波電路DC—DC；（3）逆變電路DC-AC：（4）交流變換電路ACAC。后者以電力電子控制電路為基石，借助自動控制理論以及計算機信息技術來進行系統優化，控制形式有如下幾種：相控方式，頻控方式，斬控方式，相頻控制方式及斬頻控制方式。只有擇取先進的控制形式，變換電路的工作效率才能達到最大。

2電力電子技術的應用

在二十世紀末，就有學者拋出了柔性交流輸電（FACTS）的概念，將電力電子技術使用在電力系統中之后，在社會上引起了極大的反響，各種實踐性質的設備相繼被研發出來。

2.1電力電子技術在發電環節的應用

電氣系統是一個綜合性極高的系統，其中包含很多發電組元件，后者均集合了當前的尖端科技，機構異常精妙。電氣系統不僅需要相關從業人員有著很高的專業素養，還要兼具優秀的業務能力，能夠根據實際情況進行設備護養。電力電子技術在電氣領域的使用，能夠顯著提升設備運行效率。那些較大的發電機，通常都受控于靜止勵磁。靜止勵磁關聯的基礎是品閘管整流電路，在結構上極為便捷，并且具有極高的可靠性，關鍵的是其性價比極高。故而，勵磁系統廣泛運用于工程電力系統。在設備運轉時，特意的去掉慣性環節，通過這種途徑確保勵磁性能的可靠性。以上種種措施都是為系統帶來規律性的技術調控方案，充分體現技術優勢。這能夠顯著改善電氣設備運行模式，進而提升工作效率。水力、風力發電的模式較為不同，一般使用變速勵磁機發電，輸出的功率受制于水流量和水頭壓力。這里一般存在這些關系，隨著水頭壓力的增加，機組的速度也會發生改變，運行形式趨于一致。公式顯示，風力發電的最大功效是和風速有一定聯系的，數值上顯示前者是后者三次方形的正相關，由此為得到最大電力功效，作業人員會有意提升機組變化速率，再改變勵磁的運動頻率，進而帶來生產效率的提升，繼而使得輸出頻率維持穩定。

2.2電力電子技術在節電方面的應用

（1）變負荷電動機調速運行。電動機對電能的節省一般體現在兩點：其一是研究電動機自身的節電能力；其二是借助變負荷電動機改變速度。如果能將兩者進行有效的結合，那么節電能力才能被發揮到最佳。據了解，在礦山和冶金等方面，交流調速使用的極為頻繁。

（2）去除無功損耗，提升功率因數。對于電氣設備而言，變壓器等核心設備基本都是感性負載。在它們正常運轉時，首先會損耗有功功率，這在一般設備中也會見到，但是意外的是其還會耗費無功功率。無功電源和有功電源的目的都是保證電能質量的。故而，在無用功容量較小時，就需要加上一些無功補償裝置，進而提升它的功率因數。

2.3電力電子技術在配電環節中應用

現在的配電系統依舊有著很多的缺陷，它不僅需要優化電力運用效率，還需要在運用性能上進行提升。在研究電力問題時，最為關鍵的因素就是電能質量的優劣。通常來說，電能質量要符合諧波、頻率、電壓方面的規定，在產電環節必須要維持系統的穩定性。當代控制技術已經和電子電力技術進行了有效的融合，這在業界被稱為DFACTS技術結合。在FACTS技術體系基本完善之后，該技術才得到推廣。該技術是在FACTS技術的基石上進行升級而得到的，兩者不管是在原理上，還是在結構、性能等方面都極為相似。伴隨著電力電子元件的發展，電氣設備出現了供需上的不均衡，需求量逐漸超過了供應量，DFACTS設備發展前景一片光明。DFACTS設備的市場被看好，其在成本上也比較低廉，技術難度也不高，隨著時間的推移，其市場占比必將逐年增加。

3電力電子技術在電力系統中出現的問題及解決方案

3.1電力電子技術在電力系統應用中出現的問題

二十一世紀的科學技術得到了飛速的發展，電力電子技術更是發展到了一個全新的層面。不過，隨著電力電子設備的市場逐漸被打開，一些相關的負面消息也出現了。在這些不利消息中，諧波污染諧波的問題最引人注目，其關鍵在于諧波會極大的減小電能產量，也會相應的削減輸電效率，由此損害電網上的設備，影響它們的正常運轉，最終也必將影響人們的正常生活。最典型的例子就是，諧波將會造成振動，也會引起噪聲，產生的熱量甚至會燒壞電機。諧波會使得繼電保護等裝置產生誤動作，這樣一來自動控制系統就會失去作用。同時更重要的一點就是，諧波還將擾亂通信系統，更有甚者還會直接打斷通信設備。

3.2發展解決方案

就當前來看，諧波抑制常用兩大方案，即為無源濾波器與有源濾波器，這兩種使用的效果最為理想。無源電力濾波器主要的功能就是抑制諧波，有效提升電網功率因素，不過它的濾波經常會被阻抗所影響，并且它還只能去除特殊次數的諧波，還會與系統產生交互使得諧波被放大，這時候設備就會由于過載而被燒壞，同時，裝置體量極大，這樣消耗的材料就多。相較于此，有源電力濾波器展現的優勢更為明顯，它首先能夠對各次的諧波進行補償，不僅如此，還能補償無功功率。這時候的諧波特性將會無視系統阻抗和頻率的改變，即便后者出現大的改變，諧波特性依舊會維持穩定，與此同時，如果遇到其他電路的諧振，其還兼具阻尼作用，即便是諧波突然出現變化，也能夠即刻展開動態跟蹤補償。

4小結

綜上所述，電力電子技術在電力系統中發揮著重要的作用，我們只有在已有技術成果上不斷進行開拓，加大研發力度，才能逐漸提升經濟可行性，進而極大的提升電力系統的穩定性，由此得到最大的經濟效益。

參考文獻

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作者簡介：徐東寧（1987.02）；男；漢；遼寧大連；高級作業員；助理經濟師；本科；研究方向：電力電子技術在電力系統中的應用研究.

（作者單位：廣東電網有限責任公司珠海供電局）