電力電子技術在電力系統應用的發展趨勢

李亞鵬

摘 要：電力一體化與弱電控制，使強大的電力電子技術不但能夠在各個環節的現代電力系統中滲透，并且擁有的生命力巨大。發展與應用電力電子技術的關鍵性范疇為節能領域、電網技術、可再生電力、可再生資源。在未來30年中，發展與創新新應用、新產品、新材料與新的電力電子技術是必然趨勢。本文詳細分析了電力電子技術的發展歷程，提出了電力系統中各個環節電力電子技術的具體應用發展，以供相關業界人士參考。

關鍵詞：發展趨勢;電力電子;應用;技術;電力系統

前言：現今階段，控制高效發電包含：控制波形、頻率、電壓、電流。在電氣自動化、電力等生產部門得到了應用和普及。電力電子技術在航海航空、醫療、家用電器等眾多領域也得到了廣泛應用。由中科科學院研究推測得知，電力電子技術將在核廢料技術、新核電、發電技術等方面獲得關鍵性地位。

1電力電子技術的發展歷程分析

1.1電力電子技術的整流器時代

通過商用交流發電機供應電力的大功率工業用電，應用在直流電方面的電力有20%左右，最關鍵的是城市無軌電車、城市機車、電力機車內燃機車、機車牽引、電解等直流電機組的造紙、滾動等領域。大功率硅整流器將交流電有效轉換成直流電，在19世紀60、70年代，應用與開發大功率晶閥管與整流器獲得了較大程度的進展。現今階段我國引起了大型硅整流器的一波浪潮，當前的大型與小型硅半導體整流器制造商就是從當年轉變而來的。

1.2電力電子技術的逆變器時代

能源的全球性危機從70年代以來便已存在。因為快速、顯著的節能效果，促使產生快速發展的交流電機。變頻調速的重要技術是對0-100Hz交流電中存在的直流電進行改變。20世紀70、80年代，伴隨廣泛應用的逆變器控制裝置，大功率變頻器中電力電子的主角為晶閘管、巨功率晶體管與晶閘管。這時的電力電子技術可以使逆變與整流實現，然而存在較低的工作效率，只于低頻段應用。

1.3電力電子技術的變頻器時代

大規模集成電路在20世紀80年代得到了迅速的技術發展，奠定了發展現代電力電子技術的發展前提。產生了擁有一系列高壓電壓技術、精密加工技術與集成電路技術的新型全控功率器件，優先到來的是功率，其中小功率提供給絕緣雙極型晶體管和高頻開發與供應大中型電源發展高頻的機會。研制新器件不但為高頻交流電機提供了調速，而且使其擁有更加可靠完整的性能，并且提供給機電實現智能化與一體化、節約高效節能材料、現代高頻電子技術等方面發展關鍵的技術方法與基礎，使電氣新時代得以開辟。

2電力系統中電力電子技術在各環節的應用

2.1電力系統中的輸電線路

2.1.1靜止無功補償器（SVC）

早在20世紀70年代，這種設備便得到應用，而且需要在補償輸電線路中應用，是其中較大功率的輸電網絡，SVC具備的關鍵職能是調控電壓。而且，對電力系統提升穩定性存在促進的作用。另外，經過分析與研究SVC的構成得知，因為其不存在旋轉職能的零件等，所以，一般應用的電容器不是容量較大的，關鍵是憑借電感器使自身滿足無功功率的需要。并且SVC具備的無功功率輸出轉變至吸收的過程，關鍵是憑借對電抗器的高頻率效率，所以，通常在無功補償高壓輸電線路的環節應用。

2.1.2高壓直流輸電技術

應用這種技術的關鍵表現是應用晶閥管。晶閥管在是電力電子技術中很重要的構成部分，關鍵在電力系統的直流輸電環節應用，對推動整體的電力系統提升運行效率存在積極作用。而且，伴隨不斷出現的較高實效性的電力輸送控制器，令各電廠投入的實際成本很大程度的降低，使得有效積極的推動電流交換設備充分發揮其自身優勢。

2.1.3柔性交流輸電技術

這種技術在20世紀80年代得到了在各類輸電線路中的應用與普及。其中，對于從前的電力輸送模式來講，因為這種調控電力功率的應用方式存在較低的實效性，進而使電力系統實際需要控制的電能不能得到滿足，不但提升了很大程度的相應成本投入，而且增加了可能產生浪費電能資源的狀況。并且經過合理應用柔性交流輸電技術，能夠使輸電過程很大程度的減少電能消耗與成本投入，其原因關鍵在于柔性交流輸電技術是憑借的調控電力電子的設備，對電力系統相應的各種參數進行合理調控，進而具體進行電能輸送時，能夠科學的分配各種電能功率，有利于積極推動電力系統提高可靠性。

2.2電力系統的發電環節

在電力系統中電力電子技術應用于發電環節，關鍵是對發電機組進行變頻調速等。對于我國當前較大規模的許多電廠來說，其電機組較為廣泛應用的是靜止勵磁系統，而且相關單位和企業對電力電子技術的關鍵性逐漸產生了更加清晰的認識，使得這種技術的發展被有效推動，令靜止勵磁優化自身的基本性能，有利于積極推動其性能將優勢性更好的額發揮。另外，由勵磁機方式將電子技術替換，進而有效提升靜止勵磁自身具備的調節性，使整體電力體統很大程度的提高工作效率。變速恒頻勵磁中應用電力電子技術是很常見的。在水力發電實際開展時，因為直接影響著其整體發電效率的因素是在固定時間內的水流量與水源頭壓力，所以某種意義而言，對整個水力發電機組直接影響著高低運行速率。就此得知，為了在實際運行應力發電機組很大程度的提高效率，應該注重應用電力電子技術，合理調控發電機組中存在的勵磁電流頻率，進而使電流頻率在電力系統中擁有統一的轉速。

2.3電力系統的節能環節

在這一方面電力電子技術的應用關鍵是使調控變負荷電動機與電能利用率得到提升。在電廠進行電能的實際生產過程中，以電能源能夠產生變化為前提，令發電機組中存在的各模塊不能夠展開良好的配合，所以，時長產生浪費無功功率的等狀況。但是對變負荷電動機進行合理調控運行速度，對推動生產電能與更好的使用十分有利，能夠積極推動電廠提高經濟效益和整個電力系統提升運行質量。而且，因為我國電力電子技術實際應用存在較短的時間，所以應該對其展開不斷的探索與完善，在具體運行變負荷電動機的過程中應該加強重視明晰和在這期間容易產生的問題，使得相關控制工作更有效的實施。另外，因為應用變負荷電動機存在較高的成本，并且能夠直接影響到運行整個電網的效率，所以，一般在較大規模的各個電廠中得到廣泛應用。

結束語：

總而言之，廣泛應用電力電子技術使得人們改善了生活水平并使得社會進步，提供給人們工作與生活良好的電力環境。電力電子技術被普遍應用在核反應堆、風力發電、水電、家電、電力等范疇。伴隨不斷進步的科技，在研究科學技術與電力電子技術應用方面得到了良好的發展，將推動人們更廣泛的提高生活質量與人類進步。

參考文獻：

[1]王玉彬.電力電子技術在電力系統中的實踐運用分析[J].中國高新技術企業，2017（04）：42-42.

[2]杜瀟，石巖，王偉，宋磊，顏廣偉.淺析國內電力電子技術在電力系統中的發展與應用[J].中國戰略新興產業，2017（16）：175.

[3]李武華，羅皓澤，趙榮祥.基于大數據的大容量電力電子系統可靠性研究[J].中國電機工程學報，2017，37（01）：209-221.

[4]孫廣星，茍銳鋒，孫偉.基于MMC結構的電力電子變壓器拓撲結構及控制策略研究[J].高壓電器，2016，52（01）：142-147+152.

[5]孫銘陽.電力電子技術在電力系統中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（01）：229.

[6]焦蔚然.淺述電力電子技術在電力系統中的應用[J].中國新通信，2018，20（10）：212.

[7]王穎.試析電力電子技術在電力系統中的應用[J].電子測試，2018（14）：136-137+87.