電力電子技術應用與研究

王韶鋒

引言：隨著我國經濟與技術的快速發展，計算機技術在電力領域中得到了極大的發展與應用。也正是因為這樣，所以，我們對電力電子技術的發展的關注也逐漸提升。就目前電力系統而言，我們時刻都在改造電力系統以及使用電力，在我國電力供應中運用電力電子技術可以有效地改善這一情況，同時這也象征著電力電子技術日益突出的地位。

隨著我國電力系統的電子化和自動化的發展，電力領域中的電力電子技術的作用逐漸增大，電力電子技術就是通過計算機將強電和弱電連接起來，是電子技術、電力控制操作等融合的一種新技術。文章對電力電子技術的應用以及地位進行探討。

一、電力電子技術發展

（一）電力電子技術的誕生

電力電子技術的誕生源于20世紀50年代，當時的電力電子技術的誕生主要是以晶閘管的產生為基礎的，電力電子技術成為當代電力領域的重要核心技術，在晶閘管的根源上開發出了控制硅流裝置，此裝置的誕生使電力傳輸技術獲得極大發展。以此為基礎，電力的轉換和操控公開成為以電力電子為元件而組合的變換電流器階段。因此，電力電子技術的誕生是以研究出控制硅流裝置為基礎的。

（二）電力電子原件的發展

電力電子技術誕生后在電力領域中獲得長足發展，第一階段的電力電子元件是以電力導管和晶閘管為基礎的，其主要特點是型號小、電能消耗低。在電力電子技術誕生后逐步取代了傳統電力系統中的電流器，為電力電子技術的推廣和發展奠定了重要基礎。電力電子技術發展至今，電力導管的發展材質和性能也呈現多樣化趨勢。隨著第一階段的電力電子元件不斷發展，在20世紀70年代末期，第二代電力電子元件成功誕生，它主要的功能是可以進行自動化開啟關閉，可以將晶體管或晶閘管自動關閉或開啟等。第二階段的電力電子元件較第一階段的元件相比，在開啟和關閉性能上得到提高，適合開關速度較快的電力設備。第三階段電力電子元件的誕生是在20世紀90年代，電力電子元件隨著發展在型號和組織上發生了改變，將型號變得更小，組織結構極度壓縮，并開發出將幾樣電力電子元件結合的模板，為后續的電力電子元件的發展帶來了良好的基礎。從電力電子技術的誕生到當今電力電子技術的發展，電力電子元件的成長經歷了三個階段。當前，電力電子技術逐漸發展為以高頻技術為核心基礎，是可以有效處理電力電流的現代化電力電子技術。

二、電力電子技術在電力系統中的應用

（一）電力電子技術在發電時的應用

在當前全球所有大型電廠發電機中，大多數采用的都是靜態電磁系統，電力電子技術隨著發展逐漸取代了電磁控制樞紐，讓靜態電磁達到方便控制和高特性、低投入的運轉。電力電子技術替換了電磁控制樞紐，使靜態電磁能夠對自身進行調整，提高電力系統的運行速度。另外，電子技術逐漸普及在電廠發電機中的速變勵磁中，在水力發電時，水源頭的壓強和一定時間內的水力流速影響著發電的效率，水力發電的系統運行速度也相應的隨著水流壓強和流速而改變，這種原理也適用在風力等自然能源發電中。由此，將發電機運轉的勵磁電力恒頻進行調動，可以讓發電機的電力頻率及運行速度因電子技術而獲得同步，可以保障發電機最大效率的運行。

（二）電力電子技術在輸電環節中的應用

電力電子器件應用于高壓輸電系統被稱為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網的穩定運行特性。配電系統迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態的波動和干擾。電力電子技術和現代控制技術在配電系統中的應用，是在FACTS各項成熟技術的基礎上發展起來的電能質量控制新技術。可以將DFACTS設備理解為FACTS設備的縮小版，其原理、結構均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相對容易，開發投入和生產成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預期DFACTS設備產品將進入快速發展期。

（三）電力電子技術在節能環節的運用

在電氣設備中，變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載，這些設備在運行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質量不可缺少的部分。在電力系統中應保持無功平衡，否則，將會使系統電壓降低，設備破壞，功率因數下降，嚴懲時會引起電壓崩潰，系統解裂，造成大面積停電事故。所以，當電力網或電氣設備無功容量不足時，應增裝無功補償設備，提高設備功率因數。

（四）電力電子技術優化電能的使用

通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用達到合理、高效和節約，實現了電能使用最佳化。例如，在節電方面，針對風機水泵、電力牽引、軋機冶煉、輕工造紙、工業窯爐、感應加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調查，潛在節電總量相當于1990年全國發電量的16%，所以推廣應用電力電子技術是節能的一項戰略措施，一般節能效果可達10%-40%。

（五）電力電子技術在運輸電路中的應用

電力電子技術在運輸電路中主要表現為弱性交流電、最大壓強直流電、靜態無功率裝置。弱性交流電誕生于20世紀80年代，主要功能是以弱性的交流運輸電力設備為主體，普及應用在輸電系統中。靜態無功率裝置在20世紀70年代就已經在電力系統中得到普及應用，靜態無功率裝置在電力系統中的功能是對電力負擔進行補償以及對運輸電路補償，在高功率的輸電系統中，靜態無功率裝置主要是可以控制電力壓強，也可以提高運輸電力的穩固性等。靜態無功率裝置不采用大電容器，適用在中級以上的運輸電力無功率補償。

三、結束語

中國電力電子技術的飛速發展，必將帶動中國電力系統的快速崛起。隨著中國現階段對電力需求的大大增加，傳統能源的枯竭，如何尋求最佳發電輸電效率，達到節能降耗，如何去探討更好的應用方式、更先進的輸電模式，這都需要我們電力工作者在工作中不斷摸索，探求。

參考文獻

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