探析電力電氣自動化元件技術(shù)的應(yīng)用

吳桐彬

摘要：當(dāng)前我國的電網(wǎng)建設(shè)隨著不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)也已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道，已經(jīng)實現(xiàn)了電力電氣自動化。不斷進(jìn)步和發(fā)展的信息技術(shù)與科學(xué)技術(shù)，使與電力相關(guān)的新技術(shù)以及新工藝不斷地涌現(xiàn)在電力市場當(dāng)中，這些新技術(shù)以及新工藝的運(yùn)用不管是對于火電廠的科學(xué)管理還是節(jié)能減排或者是實現(xiàn)自動化的轉(zhuǎn)變都有十分重要的意義。所以將自動化元件技術(shù)運(yùn)用于電力企業(yè)當(dāng)中，能夠為電力企業(yè)實現(xiàn)自動化提供巨大的幫助。

關(guān)鍵詞：電力電氣，自動化，元件技術(shù)

如果想要我國的電力企業(yè)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，就必須要重點(diǎn)運(yùn)用電力電氣自動化元件技術(shù)。在我國，電力電氣的自動化水平的高低直接能夠決定電力電氣行業(yè)的發(fā)展水平。我國所擁有的計算機(jī)技術(shù)水平在近幾年中已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，這就導(dǎo)致了電力自動控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域當(dāng)中，比如，辦公室、交通、家用電器、工廠以及農(nóng)場等。我國市場經(jīng)濟(jì)水平自改革開放以來已經(jīng)獲得了飛速的發(fā)展，電力企業(yè)要想與不斷變化發(fā)展的市場需求相適應(yīng)，就一定要對自動化生產(chǎn)形成重視，最終促使電力企業(yè)能夠提高它的經(jīng)濟(jì)效益。

1 研究電力電氣自動化元件技術(shù)的意義

當(dāng)前的人類社會已經(jīng)跟著時代的腳步進(jìn)入了一種網(wǎng)絡(luò)信息時代中，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不僅明顯提高了社會的生產(chǎn)能力，同時對人類社會的發(fā)展具有巨大的促進(jìn)作用。我國市場經(jīng)濟(jì)自改革開放至今已經(jīng)獲得了飛速的發(fā)展，同時人們的生活水平也有了顯著的提高。但是，不斷發(fā)展的社會也給電力企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)，電力企業(yè)之間開始出現(xiàn)越來越激烈的競爭，所以，為了能夠讓我國的電力企業(yè)獲得持續(xù)性的發(fā)展，就必須把一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于電力行業(yè)當(dāng)中，從而能夠有效地提高電力企業(yè)的管理水平，同時還能夠使電力產(chǎn)品的質(zhì)量以及電力企業(yè)的生產(chǎn)模式獲得優(yōu)化。有效地研究電力電氣元件，除了可以使電力系統(tǒng)的運(yùn)行能力得到有效提高，同時還能夠使電力資源的質(zhì)量獲得提高，除此之外，人們?yōu)榱俗岆娏Y源的成本獲得有效的降低，還在電力行業(yè)中應(yīng)用了節(jié)能技術(shù)，這樣就可以減少在生產(chǎn)電力資源的過程中污染物的排放量，促使我國的電力企業(yè)獲得持續(xù)性的發(fā)展。

2 在我國電力行業(yè)中主要使用的電力電氣自動化元件技術(shù)

2.1 半控型晶閘管慢慢地被全控型的電子電力器件所取代

在我國，晶匣管作為第一代電子電力器件，標(biāo)志了運(yùn)行控制新紀(jì)元的到來，直到現(xiàn)在，還是有很多的電力企業(yè)在使用這種晶匣管，這種電子電力器件在交流以及直流的傳動控制在原來是比較受歡迎的。但是當(dāng)前全控制式器件GTO、GTP等新一代的電力開關(guān)已經(jīng)跟著科技發(fā)展的腳步被慢慢地開發(fā)出來，這些電力開關(guān)是最新一代的電力開關(guān)器件，同時目前它們都有自己的使用領(lǐng)域。首先是GTO這種全控制式器件。它是一種利用門極就能夠?qū)㈦娏嚅_的高壓器件，擁有較低的關(guān)斷增益是這一高壓器件的最主要特點(diǎn)，一般情況下是4.5。它的通態(tài)壓降，一般情況下在2―4.5v之間。不管是關(guān)斷的dv/dt或者是開通的di/dt，推廣以及運(yùn)用GTO都是十分有必要的。其次是GTP這種全控制式器件。GTP的各項器件的參數(shù)不管是對它的安全工作區(qū)還是對它本身的二次擊穿現(xiàn)象都存在著較大的影響作用，GTP電路雖然是一種比較復(fù)雜的電路，在平常的使用過程中存在著較高的安全系數(shù)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是這種類型的全控型器件擁有比較小的熱容量，并且擁有特別低的過流能力，這就讓使用以及設(shè)計的相關(guān)人員將精力重點(diǎn)放在了保護(hù)電路以及驅(qū)動電路之上。這就提高了電路的安全性。

2.2 低頻的變換器電路逐漸被高頻的變換器電路所取代

因為不斷獲得更新的電力電子器件導(dǎo)致組成電力電子器件的變換器也應(yīng)該及時地獲得更新。當(dāng)更新出新一代的電力電子器件之后，不僅將功率因素提高了，同時降低了高次諧波對電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響力度，最終有效地解決了在低頻區(qū)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動這一問題。當(dāng)前，PWM 逆變器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了電力電氣器件當(dāng)中。不僅相應(yīng)提高了功率，同時還將高次諧波給電網(wǎng)帶來的不良影響大大降低了。運(yùn)用PWM 變換器在很大程度上妥善解決了處于低頻區(qū)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動造成的一些問題。電機(jī)繞組是引發(fā)不少振動的原因之一。而當(dāng)電力電子器件處在電流大且電壓高這一基本情況下就會發(fā)生關(guān)閉或者是導(dǎo)通的現(xiàn)象，這樣一來就會對開關(guān)造成相當(dāng)嚴(yán)重的損害。所以說開關(guān)的損耗的限制是逆變器的工作頻率難以得到提升的主要原因。

2.3 交流調(diào)速控制理論變得越來越成熟

矢量控制這一基本的思想內(nèi)容是我國當(dāng)前在使用交流調(diào)速控制理論中所采用的主要思想，形成這一基本思想的原因在于對直流電動機(jī)的控制方法進(jìn)行仿照，有效地將定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和磁場分量解耦開來，同時對分貝控制的形式進(jìn)行有效地采用。這種解耦的方式主要使用與直流變化相類似的模式有效地替代異步電動機(jī)的物理模型來完成，在這種過程中，應(yīng)該要檢查轉(zhuǎn)子磁鏈的方向。原因在于：矢量旋轉(zhuǎn)變化的時候具有較強(qiáng)的綜合性以及復(fù)雜性，并且轉(zhuǎn)子磁鏈會對轉(zhuǎn)子回路之間的參數(shù)產(chǎn)生較大的影響，因此，所需要的分析結(jié)果在實際的應(yīng)用中是難以獲得的，所以一定要即時進(jìn)行檢測工作。而在控制直接轉(zhuǎn)矩方面，所運(yùn)用到的是空間矢量的分析方法。

3 電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

3.1變換器電路

在生產(chǎn)設(shè)備元件中，變換器電路是應(yīng)用最為廣泛的一種。電力電子產(chǎn)品正不斷改革，而電子產(chǎn)品器件中的變換器也應(yīng)不斷進(jìn)行改革。過去變換器電路較為簡單，主要是由晶閘管構(gòu)成，在使用時變換器就會將直流電相控為整流電路，使用時會受到高次諧波的影響，但是在利用電力電氣技術(shù)對元件極性更新之后，就能夠有效解決以上問題，由于將新的變換器電力電氣化，所以，在電流與電壓之間的相位差就不再一成不變，而是會隨著按壓的變化而改變，相位差的余弦值在電流變化之下會逐漸提升，余弦值提升，就可以使電網(wǎng)不受高次諧波的影響，不存在干擾現(xiàn)象，所以即使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動處于較低位置，也不會影響其運(yùn)作。但是若電流或電壓的壓力超過負(fù)荷，就會難以控制。如某工廠使用的軋鋼電動機(jī)，在使用的過程之中功率較大，最大時可達(dá)到4兆瓦，在軋鋼電動機(jī)進(jìn)行作業(yè)時，為減少對電網(wǎng)的影響，通常會不斷對相位差的余弦值進(jìn)行調(diào)整，而無法對電流或電壓進(jìn)行控制，在超大功率的負(fù)荷之下，變換器就會導(dǎo)致電子元件不斷自動關(guān)閉、自動開啟，影響變換器作業(yè)。

3.2交流調(diào)速控制技術(shù)

現(xiàn)在的電力元件一般都會采用交流調(diào)速控制技術(shù)理念進(jìn)行設(shè)計與假設(shè)。交流調(diào)速控制技術(shù)理念是依托于矢量控制理論，即一種非線性、高階的多變量控制系統(tǒng)。其理念源于直流電動機(jī)控制，將直流電動機(jī)的控制是通過固定磁場來實現(xiàn)的。例如一臺直流電機(jī)模型，在它其固定部分中，安裝了直流勵磁，其磁極分別為N和S，在其旋轉(zhuǎn)軸的部分安裝了電力樞紐元件（鐵芯）。固定的部分與旋轉(zhuǎn)部分存在縫隙。在電路部分安裝上安裝兩個導(dǎo)體，分別為A、X，將兩個道題安裝成電力樞紐線圈，將線圈的兩端連接至如圖所示的兩個弧狀銅片（換向片）之上。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片和中心的轉(zhuǎn)軸之間是互相絕緣的。當(dāng)電力樞紐開始旋轉(zhuǎn)，電力樞紐的線圈就可以可以通過換向片、電刷接通外電路。

4 結(jié)語

當(dāng)前的信息技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)對電力電氣系統(tǒng)自動化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的促進(jìn)作用。因為這些高新技術(shù)的幫助，使得電力電氣的相關(guān)設(shè)備以及元件技術(shù)不管在制造方面還是在應(yīng)用水平方面都獲得了較大的提高，同時也使電氣自動化系統(tǒng)擁有了更高的整體水平。

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