電力電子技術在電力系統中的應用研究及直流融冰電路設計

【摘要】電力電子技術的發展高速發展必然會推動相關產業的發展，它不僅體現在技術的革新，更多的表現為新技術的廣泛應用。我們從多方面收集資料，堅持理論與實際相結合的研究方法，在圖書館查閱各類文獻，在網上收集最新的相關動態，認真總結典型案例（復興站）經驗，有針對性的進行研究分析；經過我們的努力，決定采用六脈動橋式全控整流電路為融冰電路的直流電源，融冰電流6000A；通過驗證分析，我們所設計的直流融冰裝置（理論）符合實際要求，并在規定時間內完成了融冰任務。

【關鍵詞】電力電子；應用；直流融冰

電力電子技術的新的發展為電力電子器件在電力系統中的應用提供了新的機遇，直流融冰技術作為電力系統中的重要組成部分也得到了進一步發展，輸電線路的覆冰和積雪達到一定厚度，就會威脅輸電線路的安全運行，嚴重時會導致導線舞動、倒塔、線路跳閘斷線、絕緣子閃絡和通訊中斷等事故，造成巨大經濟損失。為了降低線路覆冰的危害，減少人員除冰時的危險，因此設計了直流融冰電路。

我國雖然已經在直流融冰方面取得了巨大發展，但是在技術方面還需進一步精進，比如融冰過程必須在停電狀態下進行，這就必須進行電力調度，以降低停電范圍。而且融冰成本較高，只能對全線進行融冰等。

1、電力電子技術的主要內容概述

我們把以電力為對象的電子技術稱之為電力電子技術。它利用電子電器元件對電力電壓、電流、頻率和波形等的控制和變換。電力轉換是電力的4大基本變換：交流/直流（AC / DC），直流/交流（DC / AC）、直流/直流（DC / DC）和交流/交流（AC/AC）/轉換。包含在兩個電之間，或同一種類的電器的一個或多個參數的轉換；控制包含三方面的內容：對電力轉換即對電力變換的控制形式；傳輸的方向、電力控制；電器的質量指標的控制、大小、頻率、波形和相位等。

2、電力電子技術的應用概述

2.1電力電子技術的地位

能夠促進電能的最佳利用。改造傳統產業和發展機電一體化等新產業。電力電子技術高頻化與變頻技術。實現最佳的工作效率，機電設備的體積很小幾倍、幾十倍，響應速度高速化，可以適應任何標準無噪聲音信號，實現新的功能和用途。

2.2電力電子技術的應用方向

2.2.1一般工業

主要應用在交直流電機（軋鋼機，數控機床），電化學工業（電解鋁），冶金工業。

直流電機良好的調速性能，直流電機的斬波電源整流電源和外界電力電子裝置。隨著電力電子變頻技術的迅速發展，交流電機的調速性能已經快要可以和直流電機相比美了。

2.2.2交通運輸

主要應用在電氣化鐵道，電動汽車，航空和航海方面。電氣化鐵路機車整流裝置，采用直流，交流，然后磁懸浮列車采用的也是電力電子技術。汽車用電力電子裝置活動的電力轉換和驅動控制。飛機、輪船不同要求的電源同樣是電力電子技術。

與直流電機調速相比，交流電機調速有著其無法比擬的優越性，適用范圍更廣，性能更好，將逐步取代直流電機調速。

2.2.3電力系統

電力系統的現代化是因為有了電力電子技術。用戶使用的電能大概有60%是經過電力電子裝置變換才實現的。直流輸電在長距離、大容量的兩端使用整流器和逆變器閥門使用晶閘管變流器裝置。電力系統無功補償和諧波抑制是采用電力電子技術。電力電子裝置也用于防止電網瞬時停電，瞬時電壓閃爍下降，電能質量控制和改進，等等。

3、電力電子技術在電力系統中的應用

電力系統作為電力能源的匯集與分配中樞，在當今社會有著舉足輕重的地位，直接影響著國民經濟發展。為此，提供優質、高效、穩定的電能成為電力系統工作者的一項重要任務，電力電子技術因此得到了廣泛應用。下面從輸電、配電和新能源三個方面介紹電力電子技術在電力系統中的應用情況。

3.1輸電網中的應用

3.1.1高壓直流輸電

高壓直流輸電系統的主要設備：換流變壓器，換流器，平波電抗器，交流濾波器，直流濾波器，控制保護系統，接地極引線，接地極，遠動通信系統。

3.1.2串聯補償裝置

在輸電線路的串聯補償裝置提高系統輸電能力的穩定性，改善線電氣參數，3線2線路輸送功率，提高了傳輸功率和節省投資。在長距離輸電線路串聯電容器可以用來抵消電路電感的影響。由于串聯電容器是一樣的電路串聯電感電流和電容電壓滯后電流90度，領先的電感電流電壓90度，所以只是一個反向電容電壓和電感電壓可以相互抵消。時容抗串聯電容器等于阻抗電感電路，電路電感電壓和電容電壓完全抵消，所以電網輸電能力大大增加，電壓穩定性也大大提高。

3.2新能源發電中的應用

3.2.1光伏發電系統中電力電子技術的應用

太陽能光伏發電是將太陽光輻射能直接轉換為電能的方法，即太陽輻射能量通過太陽能電池板能轉化為電能，能源儲存后，控制和轉換，轉換為便于人們使用的直流或交流電能。光伏發電已逐漸成為人們利用太陽能的主要手段之一。在整個太陽能發電的過程中都應用到了電力電子技術。發出的電能在并網前需經DC-DC變換器轉換為較高等級的直流電壓，再經DC-AC變換器逆變后得到與并網電壓，頻率相符的交流電。

3.2.2風力發電中電力電子技術的應用

風力發電是指自然風通過葉輪的旋轉表面將推動發電機的特殊風能轉化為機械能到電能的過程。風力發電機組是由發電機、風力渦輪機、傳輸系統、塔，如儲能設備和電氣系統組裝設備。風力發電機穩定安全系統必須能夠發電，正常的安全供電。由于風力發電電能質量不高，并網會給電網造成巨大沖擊，因此上網前必須對電能經過處理，先經整流過程轉化為直流電，再經逆變轉化為交流電，經過這一過程后電能質量得到提升，并網時降低了對電網的沖擊。

風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。沿海島嶼的缺水、缺乏燃料，和交通不便，草原地區，山區和高原，因地制宜利用風力發電，非常合適，大有可為。

結語：

電力電子技術的基礎基本功率轉換電路、電力電子器件和電力電子裝置的基礎上開發。電力電子技術應用非常廣泛，從人類探索宇宙和自然，國民經濟的各個領域，我們的日常生活。大電網的發展也離是基于電力電子技術發展而來，遠距離直流輸電，直流融冰的技術新核心都是應用了電力電子技術。新技術的應用使得電網的區域性限制得到了一定程度的緩解；輸電電壓等級的提高降低了電能的傳輸損耗，調高了資源的利用率；直流融冰技術的應用將進一步提高導線的環境適應能力，提高供電的可靠性，研究與實際應用表明，直流融冰是輸電線路應對冰災的有效手段。

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