發電系統中電力電子技術的應用

懷亮

摘要：在近幾年，我國科學技術發展迅猛，各個領域和行業都逐漸開始廣泛的應用各種先進科學技術，其中對電力電子技術的應用相對較多，而且這一技術在各行業現代化技術改造中也發揮了重大作用。電力電子技術作為高新技術產業中的基礎組成部分，目前得到迅速發展，這也是改革創新傳統產業的一種重要手段。

關鍵詞：發電系統；電力電子技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.137

1電子電力技術的含義

電力電子技術作為一門學科，其主要是用各種電力電子器件構成相應的電力變換電路，其目的是為了高效控制和轉換電能。電子電力系統現已成為現代電氣工程與自動化專業不可缺少的一門專業基礎課，在培養該專業人才中占有重要地位。作為電工技術當中的一項新技術，電力電子技術能夠有效配合弱電技術和強電技術，在國民經濟發展中具有不可替代的作用，這能夠從根本上改變輸電系統的未來發展，其影響巨大。

2發電系統中的應用

2.1發電廠風機水泵的變頻調速

在發電廠的風機水泵設備來說，在運行過程中需要消耗大量的電能，甚至會占到整個電廠用電量的60%，但同時所產生的效率還比較低。為了更好的解決風機水泵設備效率低的問題，發電廠也逐漸開始應用變頻調速，這對電能利用率的提高具有重要作用。在風機水泵中通過安裝高壓或低壓變頻器，實現變頻調速，進而達到節能目的，而且變頻調速技術的優點主要表現為節能效果明顯、調節方便、維護簡單等，因此在多個系統中都得到了廣泛應用。風力發電中風車能夠捕捉到的風速，與轉速之間具有一定的相關性，風速三次方與有效功率之間呈正比例關系。因此，通過對轉子勵磁電流頻率進行有效調整之后，就能夠實現機組變速運行，確保最終得到的有效功率能夠達到最大值，實現輸出頻率恒定，即勵磁電流頻率在疊加轉子轉速后，其定子頻率能夠有效保持。其中需要注意的是，變頻電源是應用變速調頻技術的核心部分。

就目前的風力發電系統來看，在各種容量的系統中都廣泛的應用了電力電子設備。風力發電機裝置設備的組成部分包括電氣系統、儲能設備、塔架、傳動系統、風輪、發電機等零部件。在整個風力發電系統當中，需要著重關心的問題就是設計風能利用效率系統，同時還需要保證風力發電機系統的安全、穩定，確保能夠正常運行，滿足人們的用電需求。

2.2在輸電環節中的電子電力技術

電力電子期間應用在輸電環節當中，實質上就是在高壓輸電系統中應用，這一應用也被人們稱為硅片引起的第二次革命，在應用后，電力網的運行安全與穩定得到大幅度提升。

2.2.1輕型高壓直流輸電與高壓直流輸電

通過轉流站就三相交流點轉換成直流電，相應的直流輸電線路將轉換成的直流電輸送到另一個換電站，最終再次轉換成三相交流點，這種輸電方式就是高壓直流輸電，其優點主要為控制調節靈活、輸電穩定性好、容量大等。當前在我國電網聯網、西電東送等工程項目中都應用有效應用高壓直流電，在“八交五直”交直流并聯運行大電網中發揮出了重要作用。

在中型直流輸電工程當中通過搬遷流站，這樣即使在輸送距離較短的項目當中，其也會具有一定的競爭力。同時在換流器當中所使用的各種電力電子期間都是可關斷的，這樣在實際運行的過程中就可以根據實際情況對電力電子期間進行針對性選擇，避免出現換相失敗現象，而且對受端系統的容量也沒有提出明確的要求，因此供電就可以通過孤立小系統來實現，隨著科學技術的發展在未來還可以順利接入城市配電系統，實現城市供電。

直流輸電技術在近幾年得到了進一步的發展，利用IGBT等器件組成的輕型直流輸電能夠直接借助脈寬調制技術實現無源逆變，這樣一來直流輸電向無交流電源負荷點電力輸送問題就能夠得到很好解決。而且從另一方面來說，相較于直流輸電輕型直流輸電的設備得到大幅度簡化，大大減少了成本支出。1997年，全球第一例輕型直流輸電工業性試驗工程正式投入運行，其電壓源轉化器就是由單一IGBT組成

2.2.2柔性直流輸電

作為新一代直流輸電技術，柔性直流輸電的核心是電壓源換流器，所使用的全控器件和電壓源型換流器都是目前行業內最先進的設備，升級、換代了原先的直流輸電技術。就目前全球的電力電子技術來說，柔性直流輸電技術也站在了應用領域的制高點，是國際上公認的最具有技術優勢的風電場并網手段。

2.2.3柔性交流輸電

在1986年，美國電力專家N.G.Hingorani正式提出柔性交流輸電技術，也可以將這一技術稱為靈活交流輸電技術。柔性交流輸電技術可以看作是現代電力系統和電力電子技術的結合產物，其中可控硅元件取代了原先所使用的機械式高壓開關，其功率大、可靠性高，將具有綜合功能的電子電子裝置放在整個系統但中的關鍵位置，進而實現快速、靈活的控制系統當中的主要參數，合理分配輸送功率，在減少發電成本的同時，其功率損耗也大大降低。此項技術是實現電力系統安全經濟、綜合控制的重要手段。

目前在電網或交流輸電運行中所應用的FACTS控制器，其中含有SSSC（串聯補償器）、PSS（靜止快速勵磁器）、STATCON（靜止調相機）、SVC（靜止無功補償器）等多個零部件。在近幾年，巴西、瑞典、日本、美國等國家已經部分超高壓輸電工程中逐漸應用柔性交流輸電技術，我國也逐漸開始深入開發和研究FACTS

3配電領域中的電力電子技術

在配電領域中所使用的電力電子技術得到快速發展，通過應用FACTS，這對增強其電力傳輸能力和提高系統可控性具有重要作用，另外在配電系統中發展CP，也能夠進一步提高供電質量和系統穩定性。對于FACTS和CP兩項技術來說，電力電子技術是共同的基礎性技術，兩者在功能和結構上也具有一定的相似性，其中在配電系統中額定電氣值的不同是兩者之間的唯一差異。比如動態無功發射器、電力有源濾波器等，能夠有效提高電能質量和供電可靠性。電能質量控制一方面需要滿足不對稱度、諧波、電壓頻率等要求，另一方面也需要對各種瞬態干擾和波動產生有效抑制。在配電系統中應用現代控制技術和電子電工技術，實質上都是依據FACTS各項成熟技術，形成一種新的電能質量控制技術。

電子電力技術已經滲入到我們日常生活的方方面面，而且給我們帶來了極大地方便。電子電力技術的發展變化也是日新月異的。在這短短的幾十年里已經取得了極大的進步，我們相信在這高科技極速發展的時代，電力電子技術將會進入一個更高的層次。