電力電子裝置在電力系統中的應用研究

劉瓊

摘 要：當今社會逐步向前發展，科技也在不斷進步，因此電力電子裝置和電力電子技術也有了很大的發展空間，在各個領域都在有規模的使用。如今，電力電子裝置在電力系統中也被使用，并且在電力系統中，電力電子裝置所產生的作用也日益重要，不但能夠使電力系統實現可持續發展，而且能夠達成電力系統的智能化轉型。文章重點講了電力電子裝置在電力系統中的應用研究。

關鍵詞：電力電子裝置；電力系統；應用研究

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0124-02

引言

在社會經濟領域發展的過程中，電力系統發揮著非常重要的作用，它是生產及生活能源的運輸、使用還有補給。面臨著能源危機的逐漸加深，導致電力系統從規模化向可持續化方向發展。因為電力系統一直在改進，所以儲能裝置和分布式電源也在逐漸地推廣，主電網、微電網、地方電網三者之間的協作變得更加默契有效；電能配用的無功和諧波的治理因為網絡中的電子裝置獲得了有用的強化。在大功率電子元器件的廣泛使用的條件下，電子裝置一定會擁有愈發廣闊的發展空間。

1 如今電力系統的發展及特點

電力系統是由發電、輸電、變電、配電以及用電等部分構成的電能制造和使用系統，也是能源使用、傳輸和供給的最重要的基礎，在社會經濟發展中有著舉足輕重的效力，它促進了社會生產各個層面的改變，創始了電力時代，由此產生了近代史上的第二次工業革命。隨著時代的發展，石油資源嚴重匱乏、環境破壞一直在持續，導致電力系統由規模化向環保、智能化、可持續化的方向發展，這令電能的使用不但長遠地作用著社會物質生產方面，而且愈發廣泛地應用到了人們的日常生活中。而今，可再生能源的并網發電、儲能裝置的功率轉換等性能的實現必須要借助電力電子裝置才能繼續，電力電子裝置的快速發展推動了電力系統向更好的方向改革，對電力系統的進步也有著非常重要的影響。

對于系統的規模這方面來說，產生了大型、超大型電力系統。電網建設的發展慢慢地出現了跨區域建設，這也就導致了大型和超大型電網的產生。雖然這么多電力系統的產生高效地安排了資源優化配置，可是在它們運行的時候，也使電網的平穩運行承擔了更大的風險，在電源接入形式的這個方面，可再生能源愈來愈多的被使用，使普通的工頻交流注入方式有了一些變化，如今的發電形式以很多種形式共同存在，這種形式有著非常大的優勢，然而也出現有很大的問題，比如大功率的能量變換和控制的問題。如今，隨著人們的生活層次逐漸提高，人們對電能質量也有著越來越高的標準。電力系統中電力變壓器是最主要也是最基礎的輸變電設備，它的根本用處是調整電壓、隔離系統。在科學技術的發展過程中，普通的電力變壓器針對這種情況有了部分的調整改良，雖然在電能變換效率方面有了很大的改進，它的本質功能和構造卻沒有多大的改變，因此它本身具有的不足依然存留，電力系統仍然會出現事故，使電力系統的運行被阻礙。對于電力系統出現的特點還有問題，電力電子裝置在電力系統中進行使用后會得到有效的解決。

2 電力電子裝置在電力系統中的應用及范圍

電力電子裝置是由不同種類的電力電子電路構成的一種裝置，主要用來轉換和控制大功率能量，它也被稱為變流裝置。電力電子裝置不僅能夠轉換、傳送和控制電能，同時也是將能量和信息完美融合于一身的裝置。在傳統產業、高技術產業，尤其是在電力節能領域，它們都有高品質電能的穩定安全供給。電力電子裝置的使用，是把不同的能源轉換成為高品質的電能的高效的方法，因此電力電子裝置被廣泛使用在社會的各個方面，并且已經成為在社會發展過程中不可或缺的因素。

2.1 發電領域

從實踐中可以得知，在電力系統中電力電子裝置在發電領域有著比較寬泛的運用：其一，是風力發電機組。在這個機組當中，最根本的設備是變流器，逆變器和整流器能夠把風能轉變為更穩固的電能。可是在風力發電系統的發展過程中，有緣中點鉗位和三電平往多電平拓撲的方向發展，可以很好地提高發電等級還有它的容納標準。其二，是發電機組勵磁。它在大規模的發電機組中有著廣泛的使用，和普通的勵磁比起來，它的靜止勵磁技術掌握起來更簡單，調整的速度更快，能夠更好地提高電廠的工作效率，水力發電可以使用勵磁技術調節電流的頻度，從而達到調整水流量和壓力的目的，改良發電的速度和質量。其三，是光伏電站。大規模的光伏電站可以聚合太陽能然后進行使用，可以用并聯逆變器的方法掌控，對有源濾波、無功補償還有動壓補償的提高有很大的幫助。

2.2 存儲電能

在電力系統中使用儲能技術能夠延緩高負荷供電，使電力設備和電網可以更好地運轉，也可以很好地應付突發的狀況，把電能品質和用電效率提升，從而使經濟社會發展對優質供電感到滿意。在不同的儲能方法中，比較好的是抽水蓄能、壓縮空氣蓄能以及電池蓄能這三種。其一，是可以調節速度的抽水蓄能。抽水蓄能電站有這幾部分組成，分別是上水庫、下水庫和輸水還有發電系統。在它運行的時候，上下水庫之間的落差一直在發生改變，所以要想獲得最好的發電效率抽水蓄能電站只能在不勻速的情況下進行工作。抽水蓄能機組經過對轉子勵磁電流的頻度、幅值進行調節，就能夠對有功出力和無功出力有一個大規模的整頓，這也便利了機組模式之間的轉換，從而使抽水蓄能電站可以更好的在電力系統中發揮它的多樣的作用。其二，是壓縮空氣儲能。其工作原理是：在電力系統用電情況松弛的時候，把多余的電量用來啟動空氣壓縮機，這樣就可以把能量用高壓空氣的方法保存；在用電使用量很高的時候，就可以使用已保存的高壓空氣啟動發電機，使其發電。在如今社會發展的條件下，人們對于壓縮空氣儲能系統的探究始終很熱心地尋找其隱藏的潛能。其三，是電池儲能。電池儲能系統一般由兩部分組成：電池系統，功率調節系統。在電池系統這方面，若是想要平衡電池里的電流可使用小功率變換器，而大功率變換器的使用能夠提升直流母線電壓級別、使掌握的技巧更加簡單，并且對功率調節系統中的拓撲也有好處。在功率調節系統方面，電池系統和電網的電力電子接口是電壓型四象限變換器，它不但能夠控制電池的充放電，也能很好地使用儲能系統的部分性能。endprint

2.3 輸電環節

一般的直流輸電大都使用晶閘管換流器，柔性直流輸電則使用全控器件換流器，不過兩者相比，因為柔性直流輸電的優點是有功功率可控、無功功率可控、可向無源負荷供電等等，它比一般的直流輸電在孤島供電、城市供電這些地方使用的比較普遍，不僅如此，柔性直流輸電釋放的電壓的諧波與畸變率也很小。在可再生能源中，例如水利發電、風力發電等，因為要減少輸電線路電氣距離、控制線路電壓波動，所以必須使用低頻率實現發電、電能運輸。固態變壓器對于電壓和電流的幅值、相位、頻率以及形狀可以發生改變，以此保證電力系統的穩固運轉。

3 電力電子裝置在電力系統中的應用研究

從可靠性評估角度來看，在電力電子裝置設計運行的時候，為提高綜合性管理系數可以為其做一個可靠性評估，這個評估得出的結果可以幫助檢測技術指標的合格程度；要提高可靠性評估的準確性，為系統建設、運轉和管理做出更精準的提示。從故障運行管理角度來看，故障管理是對故障進行觀察判斷，進而得出的結論對故障進行辨別，除此之外，通過觀察各種零件發生的故障來判斷出現故障的原因，為了保證電子電力裝置在發生故障時依然可以支撐正常需求，我們應該使用準正常運行能力來滿足此需求。從電子技術發展的角度來看，在電子標準模塊技術逐漸進步的過程中，它可以把門極驅動電路、功率器件和其它元件組合到一個地方，讓它的接口和功能達到標準化要求，使用標準模塊可以很好的減小設備體積，以及所產生的浪費，做到合理節約。

4 結束語

在當今的社會經濟發展中，電力資源有著舉足輕重的影響，電力系統在前進的進程中，出現了很多未見過的特性，這對于電力系統而言，有好的一面也有不好的一面，好的是推動了電力系統更快更好的向前進步，不好的是在這個歷程中對電力系統的平穩運行有了一定程度的破壞，也是因為這樣才出現了電力電子裝置的廣泛使用。對電力電子裝置相關問題的研究，可以很好地滿足電力系統的需要，推動電力系統繼續向前穩步發展。

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