電力電子技術的應用與電力系統分析和控制

孫金超

摘 要：控制系統部分的電力電子技術在電力系統的整體運行過程中起到了十分重要的作用。電力電子技術不僅提高了電力系統的運行質量同時也使得電力系統能夠安全穩定的運行，為電力系統的正常運轉提供了可靠地技術保障。基于此，本文則從電力系統的實際情況出發，主要地分析電力電子技術的特點及其在電力系統中的具體實際應用。

關鍵詞：電力電子技術；電力系統；應用

隨著電力電子技術的不斷發展，電力電子技術在電力系統應用中取得了積極效果，不但提高了電力系統的運行穩定性，同時也形成了各種裝置，保證了電力系統的整體運行效果滿足實際需要。據電力電子技術在電力系統中的具體應用，我們應重點分析電力電子技術在電力系統中形成的幾大類裝置，通過分析這些裝置的特點和性能，進而對電力電子技術有更深的認識。

一、現代電子電力技術的發展

在21世紀初加快現代電力電子化轉化的力度，必將形成一條朝陽的高科技產業鏈，推動我國工業領域的技術創新，電力電子技術的創新與電力電子器件制造工藝，已成為世界各國工業自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地，各發達國家均在這一領域注入極大的人力，物力和財力，使之進入高科技行業，就電力電子技術的理論研究言，目前日本，美國及法國，荷蘭，丹麥等西歐，國家可以說是齊頭并進，在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發完善，促進電力電子技術向著高頻化邁進，實現用電設備的高效節有，為真正實現工控設備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術基礎，也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創新描繪了廣闊的前景，我國開發研制電力電子器件的綜合技術能力與國外發達國家相比，仍有較大的差距，要發展和創新我國電力電子技術，并形成產業化規模，就必須走有中國特色的產學創新之路，牢牢堅持和掌握產、學、研相結合的方法走共同發展之路，從跟蹤國外先進技術，逐步走上自主創新。從交叉學科的相互滲透中創新，從器件開發選擇及電路結構變換上創新，這對電力技術創新是尤其實用的。

二、電力電子技術在電力系統中的應用

（一）電力電子技術子在電力系統中發電環節的應用

1、發電廠風機水泵的變速調頻。在電力系統中的整個發電設備耗電量來說發電廠機水泵的耗電量占較大比重，同時發電廠機水泵的運行效率相當的低。因此，電力電子技術在發電廠機水泵中的具體應用可以通過對其變頻調速來實現對其的節能減耗。一般對發電廠機水泵進行變頻調速時一般選用低壓變頻器或者高壓變頻器，相對于低壓變頻器高壓變頻器的技術水平并不是十分精湛。

2、太陽能控制系統。太陽能清潔能源是我國乃至世界的未來能源結構調整的重要戰略方式及戰略方向。獨立系統或者并網的大功率太陽能發電都要經過直流電向交流電的轉換。逆變器是太陽能控制系統的核心所在，它具備著最大功率的跟蹤功能。

3、風力發電機及水力發電機的變速恒頻勵磁。風力發電機的有效地功率的高低和風速的大小成三次方正比的關系，為使風力發電達到最大的有效功率，可以對對風力發電機機組進行變速運行；水力發電機的有效功率則與水頭的壓力及流量有著密切的關系，同時水力發電機機組的轉速也會隨著水頭的變化幅度而發生改變。另外，電力電子技術可以調整轉子勵磁電流的頻率使其輸出頻率恒定。變頻電源是變速恒頻勵磁技術的核心所在。

4、大型發電機的靜止勵磁控制。造價低、可靠性較強、結構簡單等是靜止勵磁的特點現階段，靜止勵磁被廣泛的使用在世界各大電力系統中，它主要是采用晶閘管整流自并勵。電力電子技術通過對大型發電機的改善，使發電機省去了勵磁機，為大型發電機的靜止勵磁控制提供了有力的條件。

（二）電力電子技術在電力系統中輸電環節的應用

1、直流輸電技術。高壓直流輸電的受電端的逆變裝置及送電端的整流裝置都采用了晶閘管變流裝置，它可以有效地解決長距離、大容量等的損耗問題，因直流輸電技術的控制性強、穩定性高、操作性強、電容量大及其靈活度較高，所以直流輸電技術在遠程的輸電工程中發揮著十分重要的作用。

2、交流輸電技術。目前，我國電力系統的工作人員在交流輸電的研究領域主要集中在推廣與應用柔性的交流輸電技術。柔性交流輸電系統的技術實質相似與彈性補償技術，它主要是控制發電輸電系統的電壓及相位。柔性交流輸電系統技術是電力電子技術改造傳統交流電力系統的一個顯著成果，它可以在降低輸電損耗率的同時提高電力系統運行的穩定性。

3、配電環節。如何加強供電的可靠性及如何提高配電系統的電能質量是當前配電系統迫切需要解決的問題。在進行電能質量控制時既要抑制各種瞬態的波動及干擾，又要滿足電壓、頻率及不對稱度等的要求。電力電子技術在這一環節的應用可以有效地解決這一問題。電力電子變壓器主要采用了電力電子技術中的變換技術對能力進行有效地轉換及控制，電力電子變壓器可以有效地改善電能質量，提高利用電能的可靠性，以及對電網諧波進行實時控制。

在電力系統運行過程中，電力電子技術的應用是保證電力系統穩定運行的關鍵。從當前電力電子技術的發展來看，基于電力電子技術的有源濾波器、靜止同步補償器裝置和動態電壓恢復器，為提高電力系統運行質量提供了有力支持。

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