電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用分析

摘 要 電力系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的重要性毋庸置疑，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要途徑，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用是多樣的，本文針對(duì)電力電子技術(shù)中的幾項(xiàng)重要技術(shù)入手，分別從高壓直流輸電技術(shù)、電機(jī)以及有源電力濾波等方面對(duì)電子技術(shù)做出一些簡(jiǎn)要的闡述。希望給廣大相關(guān)工作者一些啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 電力電子技術(shù) 應(yīng)用

電力電子技術(shù)不是一項(xiàng)單一的技術(shù)，包含著電力、控制以及電子三方面的內(nèi)容，是一項(xiàng)系統(tǒng)化、多樣化的技術(shù)，主要的研究方向是電力變化，其主要目的是使得電力的交換與控制更加簡(jiǎn)易，方便人們?nèi)粘Ｉ睢ｋ娏﹄娮蛹夹g(shù)的運(yùn)用十分廣泛，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家有超過(guò)60%的最終使用電能經(jīng)過(guò)一次以上的變流裝置處理。

1 電力電子技術(shù)的發(fā)展概述

變流技術(shù)包含電力電子設(shè)備的制造和電力電子的電路設(shè)計(jì)。這兩個(gè)方面是電力電子技術(shù)的兩個(gè)主要分支，電力電子器件的發(fā)展經(jīng)過(guò)了3個(gè)階段，分別是半控型、全控性以及復(fù)合型的發(fā)展過(guò)程，最后將保護(hù)電路、功率器件、驅(qū)動(dòng)以及控制集成一起，形成集成電路（PIC），目前這種形式存在著功率較小的弊端，卻是電力電力技術(shù)發(fā)展的一個(gè)十分重要的方向。

整流電路作為廣泛應(yīng)于電力電子電路設(shè)計(jì)的電路形式，具有一定的普適性，20世紀(jì)80年代之后，逆變電路成了主流，被廣泛運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，但是占主流地位的還是整流電路。電力電子電路向高頻化趨勢(shì)反向發(fā)展，像電路拓?fù)湫问揭膊粩嘤楷F(xiàn)。同時(shí)微處理器的數(shù)字控制也不斷發(fā)展，使得電子電力系統(tǒng)的控制技能發(fā)展到一個(gè)新的層次，漸漸取代了模擬控制，也是電力電子控制技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向。

電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是一個(gè)繁雜的過(guò)程，其實(shí)現(xiàn)絕對(duì)離不開(kāi)電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。對(duì)于長(zhǎng)距離、大容量輸電，直流輸電有著無(wú)可厚非的優(yōu)勢(shì)，其通過(guò)金閘管變流裝置的作用實(shí)現(xiàn)其功能。除此之外，柔性交流輸電也需要通過(guò)電力電子技術(shù)的相關(guān)裝置才能實(shí)現(xiàn)其功能。在電力系統(tǒng)中，諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償具有非凡的意義。晶閘管控制電抗器（TCR）以及晶閘管投切電容器（TSC）都是電力電子技術(shù)中重要的無(wú)功補(bǔ)償裝置。新型的電力電子裝置，如源電力濾波器（APF）和靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）都具有更為強(qiáng)大的性能，更優(yōu)越的無(wú)功補(bǔ)償和諧波補(bǔ)償?shù)墓δ堋ｋ娏﹄娮友b置在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用十分廣泛，具有重大意義。

2 高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)交流電通過(guò)發(fā)電產(chǎn)傳輸出去，然后通過(guò)換流器整流交流電變成直流電，再經(jīng)過(guò)輸電線路的作用，將直流電輸送至用電端，最后將直流電逆變?yōu)榻涣鞴╇娛褂茫@種技術(shù)形式我們就成為高壓直流輸電。其具有傳輸功率大、控制性能好以及線路造價(jià)低等優(yōu)良特點(diǎn)，當(dāng)前電力系統(tǒng)中，在高電壓大容量、長(zhǎng)距離輸電以及異步聯(lián)網(wǎng)方面存在著一些不足，高壓直流輸電技術(shù)可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題，直流電架空線路的高價(jià)低廉，能耗小，相比其他形式具有良好的穩(wěn)定性，可以有效實(shí)行地下或者海底輸電，容易實(shí)現(xiàn)不同電網(wǎng)的互聯(lián)以及分級(jí)分期建設(shè)和增容擴(kuò)建的優(yōu)點(diǎn)。

3 有源電力濾波器

動(dòng)態(tài)響應(yīng)，高速度，功能多樣和高穩(wěn)定性是有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)，其有抑制諧波的作用，是當(dāng)今電力電子發(fā)展的一個(gè)方向。有源電力濾波氣的工作遠(yuǎn)離就是檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象，從而得到諧波電流的基本信息，最后產(chǎn)生一個(gè)等量的反極性電流分量，就可以和諧波電流相抵消，最后使得進(jìn)入電網(wǎng)的電力僅僅含有基波。

有源電力濾波器包含兩個(gè)部分，補(bǔ)償電流發(fā)生電路與指令電流運(yùn)算電路，兩者相互作用，產(chǎn)生補(bǔ)償電流，最后得到實(shí)際電量。

4 電子電力裝置在電機(jī)中的運(yùn)用

在水里發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，水力壓力和流量是所能發(fā)出電流量的兩個(gè)決定因素，因?yàn)闄C(jī)組的發(fā)電量會(huì)隨著這兩個(gè)因素的變化發(fā)生很大的變化；而在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電量與風(fēng)度的三次方呈正比，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)所能發(fā)出的電量與風(fēng)速密切相關(guān)。因此機(jī)組是變速運(yùn)行的，如果想要獲得最大的有效功率，就需要調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后始終保持一個(gè)恒定輸出頻率。電子電力裝置在水力、風(fēng)力發(fā)電中的運(yùn)用特別廣泛，特別是在變速恒頻勵(lì)磁方面。同時(shí)，半導(dǎo)體晶閘管整流和并勵(lì)性能相互構(gòu)成的勵(lì)磁系統(tǒng)，是一種高穩(wěn)定性、造價(jià)低廉以及技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的優(yōu)良特點(diǎn)，應(yīng)在電力系統(tǒng)中不斷推廣，以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)等現(xiàn)代化手段。

5 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，電流的質(zhì)量偏低一直是一個(gè)需要解決的問(wèn)題，而靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置有效地解決了這一困境，以往交流電網(wǎng)設(shè)備落后卻依然在交流電網(wǎng)中運(yùn)用，要加大靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用，以提高輸電系統(tǒng)輸送功率和潮流控制能力。

無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)的作用也是十分重要的，用電系統(tǒng)的和負(fù)載的功率因素過(guò)低是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，無(wú)功功率補(bǔ)償系統(tǒng)很好的解決這一問(wèn)題，可以提高功率因素，進(jìn)而降低了電力系統(tǒng)的功率損耗，設(shè)備的容量也得到明顯的降低，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置也是多種多樣的，晶閘管投切電容器（TSC）、可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置（TCSC）以及晶閘管控制電抗器（TCE），各個(gè)裝置有著各自不同的特點(diǎn)，各有所長(zhǎng)。SVC可以運(yùn)用在高壓直流電換流中，其作用是充當(dāng)系統(tǒng)補(bǔ)償和負(fù)荷補(bǔ)償，其在電路中會(huì)對(duì)真?zhèn)€系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，同時(shí)也可以抑制大功率負(fù)荷的沖擊，避免電壓閃變和電壓波動(dòng)的狀況。 TCR的基本單相結(jié)構(gòu)由晶閘管和電抗器組成，其電路的基本構(gòu)成也就兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管和一個(gè)電抗器串聯(lián)，晶閘管可以出發(fā)延遲，從而調(diào)節(jié)電抗器通過(guò)電流大小，最后達(dá)到基波無(wú)功率的效果，聯(lián)結(jié)三相交流調(diào)壓電路呈三角形，是TCR電路設(shè)計(jì)中的一種基本形式。

6 結(jié)語(yǔ)

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有廣泛的運(yùn)用，其可以優(yōu)化電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)化，調(diào)節(jié)配電網(wǎng)潮流分配，保障可再生能源的大規(guī)模發(fā)電，提高電能質(zhì)量，治理電網(wǎng)，是建設(shè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)性措施，從而發(fā)揮電力電子技術(shù)對(duì)電力發(fā)展的促進(jìn)作用，使其長(zhǎng)足發(fā)展，為電網(wǎng)的不斷發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介

安哲（1981-），男，河北省沙河市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師。主要研究方向?yàn)殡娮与娏Α?/p>

作者單位

邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北省邢臺(tái)市 054000