電力電子技術在電力生產中的應用

陳尚

摘 要：電力電子技術是計算技術在電力系統中的具體實現，隨著電力系統計算機化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術在電力系統中的作用也越發明顯。簡單的說，電力電子技術就是通過計算機技術將強電和弱電進行有效的組合，它是計算機應用技術、電子技術、電路技術還有電力控制技術為一體的服務性的技術。筆者就電力電子技術在我國電力生產應用進行了重點闡述，說明電力電子技術在電力系統中的重要性。

關鍵詞：電力電子技術 電力生產

1.電力電子技術的發展

1.1電力電子技術的產生

電力電子技術的產生要追溯到上世紀50年代時期，電力電子技術的產生是以晶閘管的問世為里程碑的。作為現代電力系統中的重要傳動技術，電力電子技術在晶閘管的基礎上可發出了可控硅整流裝置，可控硅整流裝置的問世，代表了電力系統傳動技術的一次巨大的跨越。從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構成的變流器時代。所以說，電力電子技術的產生是以可控硅整流裝置為標志的。

1.2電力電子器件的發展

電力電子技術產生自以后在電力系統中有了十足的發展。第一代的電力電子器件主要以電力二極管和晶閘管為代表。第一代電力電子器件的特點是體積小、耗能低。在電力電子技術產生以后其迅速的取代了原有電力系統中的老式汞弧整流器，為電力電子技術的推廣和發展奠定了良好的基礎。同時，電力二極管對于電路系統中電路性能的改善作用十分明顯，它在降低電路損耗和提高電源使用率方面也各有建樹。電力電子技術發展到現在，整流二極管的種類各式各樣，功能也各不相同。隨著電力系統的不斷發展，第二代電力電子器件在上世紀79年代產生，第二代電子電力器件的特點是具有自動關斷能力（例如可關斷晶閘管和靜電感應晶體管等）。第二代全自動可控型的電力電子器件較第一代晶閘管相比，開關速度有了明顯的提升，可以用于開關頻率較高的電路中。第三代電力電子器件的產生是在上世紀末90年代，隨著電力系統的不斷建設和發展，電力電子裝置的結構和體積得到了進一步的改良，第三代電力器件的體積更小，結構也更為緊湊。并且出現了將幾種電力器件相結合的電子模塊形式，為電力器件的發展和使用創造了很大的方便。后來，又在集成模塊的基礎上，把應用于控制電力技術中的多中國電力器件相組合，構成了集成電路。功率集成電路的出現，標示著電力電子技術邁向了高頻化和標準模塊化以及集成化和智能化的新時代。電力電子技術的產生至現在，以電力電子器件的變革為歷程，經歷了以上三個階段。目前，電力電子技術正向著以高頻技術處理問題為主的現代電力電子技術方向發展。在實現高頻技術的基礎上，更增加了節能、環保、自動化、自能化等特點。

2.在電力生產過程中的應用

2.1廠用直流系統

直流電源系統是電力企業廠用電源系統中重要的組成部分，主要用于控制設備及應急設備供電，其對電源品質及可靠性要求非常高。直流電源系統主要用于高壓電氣設備的遠程控制、信號回路，繼電保護設備、自動裝置及其他一些重要的直流應急負荷（如事故潤滑/密封油泵、直流事故照明和不停電電源直流電源等）的供電。直流系統由蓄電池組及配套充電柜組成，蓄電池組與充電裝置并聯運行，向所有直流負載供電。充電柜由若干個直流充電單元組成，使用了大量的電力電子元器件;直流系統在選擇配置充電時一般以十小時放電電流作為標準，并考慮一定的冗余，即1000安時的蓄電池，會選擇100安培的直流充電柜，并考慮多配置1到2個充電單元作為備用。

2.2發電機勵磁系統

交流同步發電機在工作時主要依靠一個穩定持續的磁場，持續一定的速率切割導線，從而產生持續不斷的電能，這套提供穩定可靠磁場的設備即為勵磁系統。勵磁系統是交流同步發電機正常工作的基礎，同時也是影響電能品質的重要因素，它的可靠運行對整個電網都有很大的影響。目前大型發電機組的勵磁系統應用最為廣泛的是機端自并勵三相橋式全控靜止勵磁系統，這種勵磁方式結構最簡單，可靠性高。該系統通過發電機出口配置的勵磁變壓器降壓，將較低的交流電源通過可控硅整流器整流、濾波，形成穩定可靠的直流勵磁電流，通過碳刷接入發電機轉子回路，實現發電機工作所需的穩定、強大磁場。此系統對電力電子器件的要求是容量大，同時對可靠性和散熱性能也有很高的要求。

2.3交流不停電電源

UPS發電企業交流不停電電源UPS輸出為220V不接地單相正弦電源，為發電機組的DCS系統、DAS系統、FSSS系統、測量儀表及重要執行機構如電動執行器、電磁閥等負荷，提供與其他廠用低壓交流系統隔離、可靠的獨立交流電源。首先，UPS系統組成。UPS系統的主要組成部分為：整流器、逆變器、旁路變壓器、靜態開關、手動旁路開關和相應二次控制部分，其中一次系統中的各種期間均采用電力電子器件;其次，UPS系統組成。UPS系統的正常工作電源由主回路提供，即交流輸入經整流器、逆變器后，通過靜態開關輸送至負載側，另有直流輸入電源逆變作為第一備用電源，交流旁路電源為第二備用電源;最后，UPS不同條件下的運行方式。（1）常用運行方式，即三相交流工作電源供電時，能提供電壓品質穩定的單相電源;一般情況下輸入端會配置有隔離變壓器，防止雜波影響系統電源質量。（2）當交流工作失去時，由直流輸入電源（一般為蓄電池）接入交流工作電源整流器后，經過逆變器并濾波后，通過靜態旁路開關提供品質穩定的單相電源。（3）如果交流工作電源及直流電源均失去，或者逆變器出現故障時，二者均不能正常供電，此時由交流旁路電源（一般為兩相380V）通過變壓器調壓至220V后，通過靜態旁路開關為負載供電。（4）若整個系統中的靜態開關故障或檢修時，此時為確保UPS系統負載不失去電源，可投入手動旁路開關為負載供電，同時對靜態開關進行隔離，用以檢修或更換。

2.4高壓變頻器

高壓變頻器是應用現代電力電子技術、電力拖動技術以及計算機控制技術等研制開發的高效節能型產品，它采用了先進的輸入切分技術、優化的串聯多重疊加技術、獨特的單相橋式逆變技術、優秀的光纖傳導技術、完善的過電壓保護技術、波形連續變換技術以及遠程通訊控制技術等。發電企業風機電動機變頻器較多采用高壓變頻器，以達到經濟節能、快速調節的效果。一般情況下為通用的獨立式高壓變頻器，主要控制異步交流電動機的速度和轉矩，以實現工作設備在適應系統需要的前提下，達到最優的節能效果;同時，變頻調速裝置也在重載拖動的特定場合可以為電機提供軟啟動功能，但現階段已逐步淘汰。

3結論

簡而言之，文章只闡述了電力電子技術在電力生產中最具有代表性的典型應用，實際上電力電子技術在電力生產中的應用遠不止如此，電力電子技術為電力生產的安全，高效、穩定、節能的控制中發揮著非常重要的作用[2]。

參考文獻

[1] 宋陸昊.電力電子技術在無功補償自動控制中的運用探究[J].電子制作，2016（22）：18.

[2] 王玉彬.電力電子技術在電力系統中的實踐運用分析[J].中國高新技術企業，2017（04）：42-43.