電力電子技術在電力生產中的應用

孫希良 都星華

【摘 ?要】電力電子技術是研究電能的變換和利用的技術，是弱電與強電的橋梁。由于電力電子技術迅速發展，新器件、新集成電路不斷涌現，新型設備也不斷涌現和更新，應用領域在不斷擴大。電力電子技術在電動機調速、電氣控制、交直流供電電源、發輸配電、照明控制、家用電器等諸多領域有著廣泛的應用，尤其在電力生產中研究應用占有很重要的位置，在電力生產節能、控制、調節等環節起著重要作用。

【關鍵詞】電力電子技術;電力生產;應用

1電力電子技術在發電環節中的應用

電力電子技術在發電環節中的應用目的主要是為了保證在發電環節中設備的穩定運行。就目前使用的發電廠機水泵來說，其運行過程不僅耗費電量極大，而且運行效率低下，但是若對其進行調頻變速，便可以有效降低耗電量，并提高其工作效率，實現節能環保的綠色生產。調頻過程中最主要的便是調頻器，目前市場上的低壓變頻技術已經趨于完善，并且相應的調頻產品已經廣泛出現在市面上，可有效解決發電廠機水泵工作效率低下的問題。而已經發展并走進了千家萬戶的太陽能作為一種新能源，為人類的發展做出了巨大貢獻。大功率的太陽能發電，無論是并網，還是獨立系統，都離不開電流之間的轉換，而轉換的核心便是具有強大功率跟蹤功能的逆變器，逆變器的使用才真正幫助太陽能作為一種新型能源造福于人類。總的來說，電力電子技術主要體現在對發電機組的控制以及變頻調速上，在我國大部分地區，目前使用的最為廣泛的發電機組是靜止勵磁系統，隨著電力電子技術的不斷發展，勵磁控制系統中的勵磁機環節逐漸被取代，電子技術在系統中的應用實現踐行了操作簡單，降低成本的綠色生產理念。同時由于電子技術的出現，可以更好地幫助勵磁機有效地調節自身，進而提高工作效率。電子技術的應用頗為廣泛，除了在勵磁控制系統中發揮著重要的調節作用，其在變速恒頻勵磁系統中的應用也起到了良好的效果。

2在電力生產過程中的應用

2.1交流不停電電源UPS

發電企業交流不停電電源UPS輸出為220V不接地單相正弦電源，為發電機組的DCS系統、DAS系統、FSSS系統、測量儀表及重要執行機構如電動執行器、電磁閥等負荷，提供與其他廠用低壓交流系統隔離、可靠的獨立交流電源。1UPS系統組成，UPS系統的主要組成部分為：整流器、逆變器、旁路變壓器、靜態開關、手動旁路開關和相應二次控制部分，其中一次系統中的各種期間均采用電力電子器件。2UPS系統組成，UPS系統的正常工作電源由主回路提供，即交流輸入經整流器、逆變器后，通過靜態開關輸送至負載側，另有直流輸入電源逆變作為第一備用電源，交流旁路電源為第二備用電源。3UPS不同條件下的運行方式，（1）常用運行方式，即三相交流工作電源供電時，能提供電壓品質穩定的單相電源;一般情況下輸入端會配置有隔離變壓器，防止雜波影響系統電源質量。（2）當交流工作失去時，由直流輸入電源（一般為蓄電池）接入交流工作電源整流器后，經過逆變器并濾波后，通過靜態旁路開關提供品質穩定的單相電源。（3）如果交流工作電源及直流電源均失去，或者逆變器出現故障時，二者均不能正常供電，此時由交流旁路電源（一般為兩相380V）通過變壓器調壓至220V后，通過靜態旁路開關為負載供電。（4）若整個系統中的靜態開關故障或檢修時，此時為確保UPS系統負載不失去電源，可投入手動旁路開關為負載供電，同時對靜態開關進行隔離，用以檢修或更換。

2.2廠用直流系統

直流電源系統是電力企業廠用電源系統中重要的組成部分，主要用于控制設備及應急設備供電，其對電源品質及可靠性要求非常高。直流電源系統主要用于高壓電氣設備的遠程控制、信號回路，繼電保護設備、自動裝置及其他一些重要的直流應急負荷（如事故潤滑/密封油泵、直流事故照明和不停電電源直流電源等）的供電。直流系統由蓄電池組及配套充電柜組成，蓄電池組與充電裝置并聯運行，向所有直流負載供電。充電柜由若干個直流充電單元組成，使用了大量的電力電子元器件;直流系統在選擇配置充電時一般以十小時放電電流作為標準，并考慮一定的冗余，即1000安時的蓄電池，會選擇100安培的直流充電柜，并考慮多配置1到2個充電單元作為備用。

2.3發電機勵磁系統

交流同步發電機在工作時主要依靠一個穩定持續的磁場，持續一定的速率切割導線，從而產生持續不斷的電能，這套提供穩定可靠磁場的設備即為勵磁系統。勵磁系統是交流同步發電機正常工作的基礎，同時也是影響電能品質的重要因素，它的可靠運行對整個電網都有很大的影響。目前大型發電機組的勵磁系統應用最為廣泛的是機端自并勵三相橋式全控靜止勵磁系統，這種勵磁方式結構最簡單，可靠性高。該系統通過發電機出口配置的勵磁變壓器降壓，將較低的交流電源通過可控硅整流器整流、濾波，形成穩定可靠的直流勵磁電流，通過碳刷接入發電機轉子回路，實現發電機工作所需的穩定、強大磁場。此系統對電力電子器件的要求是容量大，同時對可靠性和散熱性能也有很高的要求。

2.4高壓變頻器

高壓變頻器是應用現代電力電子技術、電力拖動技術以及計算機控制技術等研制開發的高效節能型產品，它采用了先進的輸入切分技術、優化的串聯多重疊加技術、獨特的單相橋式逆變技術、優秀的光纖傳導技術、完善的過電壓保護技術、波形連續變換技術以及遠程通訊控制技術等。發電企業風機電動機變頻器較多采用高壓變頻器，以達到經濟節能、快速調節的效果。一般情況下為通用的獨立式高壓變頻器，主要控制異步交流電動機的速度和轉矩，以實現工作設備在適應系統需要的前提下，達到最優的節能效果;同時，變頻調速裝置也在重載拖動的特定場合可以為電機提供軟啟動功能，但現階段已逐步淘汰。

3電力電子技術在節能環節中的應用

眾所周知，當今的社會能源十分緊張，多開發出能夠實現節約能源的技術為人民造福變得尤為重要，應用電力電子技術，實現了對能源的有效利用并大量的減少了能源浪費，為促進社會發展提供了充足動力和有力支撐。電力電子技術在電力系統節能中的應用主要是將電氣節能應用到電氣設備運行的環境中，最大限度地節省資源，節能能源，滿足人們的生產發展基本需求。電力電子技術的應用對于企業來講不能不說是一種福利，電力電子技術在企業中的運用可以使得幫轉企業的正常運轉，降低電力成本的輸出。而電力電子技術的使用，不僅滿足了企業的發展需求，更為普通大眾造福，它可以有效降低家庭成本中的用電成本，并且可以提高人們生活的用電質量，保證電量的充足和穩定。

4結論

綜上所述，在電力系統中，人們對電力電子技術的研發已經越來越集中，并開拓出了國內國外的廣闊市場，這對電力的發展起到了關鍵性的作用。而在科技依舊不斷發展的今天，人們對電子系統中的電力電子技術的要求將會越來越高。因此，電力電子技術應該不斷更新變化，融入時代的新元素，以滿足社會大眾的需求，跟上時代的步伐，為我國的經濟與社會發展做出突出貢獻。

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（作者單位：國網山東省電力公司安丘市供電公司）