電力電子技術在電力系統中的應用探討

黃宗建,魏宏飛,吳會敏

(河南工業職業技術學院建筑環境設備工程系,河南南陽,473000)

電力電子技術在電力系統中的應用探討

黃宗建,魏宏飛,吳會敏

(河南工業職業技術學院建筑環境設備工程系,河南南陽,473000)

隨著社會的進步和計算機技術的發展，我國電力電子技術在電力系統中的應用取得了可喜的成果。計算機技術為電力電子行業提供了技術支持，使得電力電子技術在各個行業和各個領域得到了廣泛的應用，而電力系統是這其中的一個重要的應用領域。本文對電力電子技術在電力系統中的應用進行探討。

電力電子技術；電力系統；應用探討

0 引言

電力電子技術作為電工技術中的一門新技術，它融合了電力與電子技術，是新能源發電的關鍵性技術，它與新能源發電技術的開發利用及人們的生活水平息息相關。近年來，隨著科技水平的不斷提高，出現了許多新的結構器件和材料，這些器件和材料被廣泛應用于各行各業中，這為電力電子技術在電力系統中的應用拓展了空間，同時也促進了電力電子技術的發展。就目前情況而言，電力電子技術在電力系統中的應用主要包括在發電環節中的應用、輸電環節中的應用、配電環節中的應用和節能環節中的應用等，下面我們對此進行詳細的探討。

1 在發電環節中的應用

電力電子技術在發電環節中的應用，主要的目的是為了改善發電環節中設備的運行特性。發電環節中涉及到的機械設備主要包括：發電廠風機水泵、太陽能控制系統、水力和風力發電機、大型發電機等。

1.1 發電廠風機水泵的變頻調速

發電廠風機水泵的耗電量占整個發電設備耗電量的一半以上，且其運行的效率非常低。對發電廠風機水泵進行變頻調速可以降低其耗電量，從而實現節能。在對發電廠風機水泵進行變頻調速時一般采用的是高壓或低壓變頻器，而低壓變頻技術已經非常成熟，并有完整的低壓變頻產品，高壓變頻方面的技術相對來說不是很精湛。

1.2 太陽能控制系統

太陽能作為一種新能源，對人類的貢獻可謂十分巨大，它是未來能源結構調整的方向和重要戰略方式。大功率太陽能發電，不管是并網還是獨立系統，一般都要進行直流電向交流電的轉換。因此，太陽能控制系統的核心是逆變器，它具有最大功率跟蹤功能。

1.3 水力和風力發電機的變速恒頻勵磁

水頭的流量和壓力決定了水力發電機的有效功率，機組的轉速隨著水頭的變化幅度發生變化。風力發電的有效功率與風速之間是三次方正比的關系。對機組進行變速運行，可使風力發電獲得最大有效功率。此外，對轉子勵磁電流的頻率進行調整，可確保輸出頻率恒定。水力和風力發電機的變速恒頻勵磁技術的核心在于變頻電源。

1.4 對大型發電機的靜止勵磁進行控制

靜止勵磁具有造價低、結構簡單和可靠性強等特點，采用的

是晶閘管整流自并勵的方式，靜止勵磁在世界各大電力系統中被廣泛應用。電力電子技術對大型發電機的改善，省去了勵磁機，從而達到了快速調節的目的，為大型發電機的靜止勵磁控制創造了有利的條件，并獲得了良好的效果。

2 在輸電環節中的應用

2.1 輕型直流輸電（HVDC Light）和直流輸電（HVDC）技術

直流輸電具有控制調節靈活、輸電容量大和穩定性好等特點，在海底電纜輸電和遠距離輸電的過程中，高壓直流輸電有很大的優勢。隨著科學技術的進步，直流輸電技術得到了很大的發展，產生了新的突破。輕型直流輸電的問世和發展，解決了用直流電輸電中所遇到的難題，使得直流電可以向無交流電源的負荷點送電。輕型直流輸電應用脈寬調制技術進行無源逆變，它采用的換流器是由IGBT等可關斷電力電子器件組成的，是一種在直流輸電基礎上的創新技術。

2.2 FACTS技術

FACTS技術指的是柔性交流輸電技術，它出現于上世紀八十年代后期，它的優勢在于可以實現對交流輸電功率潮流的控制，提高電力系統的穩定性。部分FACTS設備的種類及功能，如表1所示。

表1 FACTS設備的種類及功能

3 在配電環節中的應用

配電環節中的重要問題是如何提高電能質量和加強供電的可靠性，對這一問題的解決是電力電子技術在配電環節中的應用的主要任務。電能質量控制需要滿足兩方面的要求，分別為：抑制各種瞬態的干擾和波動及滿足對頻率、電壓、諧波的要求。電力電子技術在配電環節中的應用，被稱為DFACTS技術。DFACTS技術是一種在FACTS技術的基礎上發展而來的新技術。這兩種技術功能相近，結構和原理相同。部分DFACTS設備及其在配電環節中的功能，如表2所示。

4 在節能環節中的應用

4.1 減少無功損耗，提高功率因素

在電氣設備中，變電器等設備在運行時既消耗有功功率還消耗無功功率。因此，無功與有功電源相類似，都是確保電能質量不可或缺的重要組成部分之一。在電力系統中，保持無功平衡具有重要的意義，如果無功沒有達到平衡，系統的電壓將會降低，功率因數會下降，設備會遭受破壞，甚至會出現電壓崩潰和發生大范圍的停電事故。所以，增加無功補償設備在電氣設備的無功容量不足時是非常有必要的，這可以提高設備功率的因素。

表2 DFACTS設備的種類及功能

圖1 變頻調節水泵流量

圖2 閥門控制水泵流量

4.2 變負荷電動機調速運行

電力電子技術在節能環節中的應用，主要包括兩個方面，分別為：變負荷電動機的調速技術和電動機本身技術的應用。

目前，水泵和變負荷的風機采用交流調速在我國的應用還不是很廣泛，國外對這一技術的應用相對來說比較多。在水泵和風機等機械設備中采用交流調速具有很好的效果，它有效率和精度高、調速范圍廣的特點，并且具有節能的作用，省電量高達30%，其不足之處是成本較高，產生的高次諧波對電網有污染。但是，盡管如此，它在礦山、冶金和社會生活中的應用依然很廣泛。變頻控制水泵流量和閥門控制，分別如圖1和圖2所示。

5 結語

電力電子技術在電力系統中得到了廣泛的應用，它為電力系統的運行和發展提供了技術支持，在電力系統中發揮著重要的作用。本文從電力電子技術在發電環節中的應用、在輸電環節中的應用、在配電環節中的應用和在節能環節中的應用四個方面對電力電子技術在電力系統中的應用進行了分析和探討，希望對我國相關方面的研究能起到一定的積極作用。

[1] 徐政，盧強.電力電子技術在電力系統中的應用[J].電工技術學報，2011,19(8):289-290.

[2] 韋林，廖慧昕，易干洪.電力電子技術在電力系統中的應用研究[J].數字技術與應用，2012,20(19):127-128.

[3] 吳大江.電力電子術在電力系統中的應用探討[J].應用技術，2012,89(12):709-710.

[4] 王寧.電力電子技術在電力系統中的應用研究[J].研究與設計，2012,12(10):567-568.

[5] 崔振華.談電力電子技術在電力系統中的應用[J].中國新技術新產品，2011,39(18):901-902.

黃宗建：男，1979年出生，河南南陽人，講師，工程碩士，研究方向：微機控制

魏宏飛：女，1984男出生，河南南陽市人，助教，工學碩士，研究方向：智能化控制

吳會敏 ：女，1975年出生，河南南陽市人，講師，工學碩士，研究方向：計算機通信

Discussion on the application of power electronics in electric power system

Huang Zongjian,Wei Hongfei,Wu Huimin (Department of Architectural Environment Equipment Engineering,Henan Polytechnic Institute,Nanyang Henan,473000,China)

With the development and progress of society and computer technology,the application of power electronic technology in power system in our country has made gratifying achievements.Computer technology provides technical support to the power electronics industry,the electric power electronic technology has been widely applied in various industries and fields,while the power system is an important application field of them. In this paper,the application of power electronic technology in power system is discussed.

power electronic technology;power system; application