電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：電子系統(tǒng)在當(dāng)前社會(huì)改革領(lǐng)域及行業(yè)內(nèi)均有著十分廣泛的應(yīng)用，在當(dāng)前電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為能夠提升其運(yùn)行效率及運(yùn)行質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對(duì)相關(guān)裝置及設(shè)備進(jìn)行運(yùn)用，其中比較重要且應(yīng)用較廣泛的一種就是電力電子裝置。作為電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員，應(yīng)當(dāng)對(duì)電力電子裝置加強(qiáng)認(rèn)識(shí)及了解，并且應(yīng)當(dāng)對(duì)該裝置進(jìn)行合理應(yīng)用，從而使電力系統(tǒng)有效運(yùn)行得到更好的保證。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置;電力系統(tǒng);應(yīng)用

1電力電子系統(tǒng)的性質(zhì)

1.1電力電子裝置的可靠性

影響電力電子裝置可靠性的因素有裝置的設(shè)計(jì)和是否全方位管理。電力電子裝置的可靠性能的分析和實(shí)驗(yàn)，可直接影響電力電子裝置的應(yīng)用結(jié)果。同時(shí)，工程師設(shè)計(jì)過(guò)程中也要對(duì)電力電子裝置的合理性進(jìn)行思考，并且多次運(yùn)行評(píng)測(cè)結(jié)果，制定相應(yīng)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。電力系統(tǒng)的可靠性需要在整體層面進(jìn)行體系管理。無(wú)論是在復(fù)雜的電力系統(tǒng)中還是簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)中，都需要建造可行性的模型進(jìn)行分析論證，依靠電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則分析模型的結(jié)論。

1.2故障運(yùn)行管理

電力電子裝置會(huì)由于電力設(shè)備的故障而損壞。對(duì)于允許離線的電力電子裝置來(lái)說(shuō)，一般采用故障或過(guò)熱管理等方式來(lái)降低故障率。一般來(lái)講，功率器件發(fā)生故障往往是因?yàn)闇囟妊h(huán)中的問(wèn)題，對(duì)此我們要對(duì)其溫度變化進(jìn)行控制，增加電子元件的壽命，預(yù)測(cè)和診斷故障是保護(hù)電力電子裝置和容錯(cuò)運(yùn)行的基礎(chǔ)，在對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程中，往往對(duì)變換器端口或功率器件的電流電壓變化參數(shù)進(jìn)行比較。通過(guò)故障預(yù)測(cè)可以推測(cè)一些電子元件的使用壽命，這樣可以對(duì)未來(lái)的故障處理制定計(jì)劃。在電力電子裝置發(fā)生故障時(shí)，其本身的容錯(cuò)能力可以讓其在短時(shí)間內(nèi)采取措施，對(duì)故障部分進(jìn)行隔離，防止其他部分受到故障的影響。

1.3仿真回路技術(shù)

設(shè)計(jì)電力電子裝置過(guò)程中，需要考慮該裝置的硬件結(jié)構(gòu)、軟件應(yīng)用、檢查檢測(cè)及后期維護(hù)等。其中，仿真回路技術(shù)屬于系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方面，可以提升該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并有效地驗(yàn)證結(jié)果。對(duì)于不同電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)故障模擬，在任意位置可以取任意信號(hào)。電力電子裝置對(duì)于傳輸速度有著苛刻的要求。該裝置的半實(shí)物仿真在無(wú)延遲的情況下先準(zhǔn)確地模擬硬件的動(dòng)態(tài)。目前，具有無(wú)延遲計(jì)算的技術(shù)是FPGA技術(shù)。在電力電子裝置中應(yīng)用該技術(shù)可以提升硬件動(dòng)態(tài)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

1.4電子標(biāo)準(zhǔn)模塊

隨著我國(guó)電子標(biāo)準(zhǔn)模塊技術(shù)（PEBB）的逐漸成熟，可以把門極驅(qū)動(dòng)電路、功率器件以及相關(guān)配套元件集成到同一個(gè)模塊當(dāng)中，使其接口與功能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，這個(gè)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)設(shè)備體積的減小，可以節(jié)省電力系統(tǒng)的建設(shè)成本。

2.1在發(fā)電工作中的應(yīng)用

（1）發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁：大型的發(fā)電機(jī)組多使用靜置勵(lì)磁技術(shù)，此技術(shù)相對(duì)調(diào)節(jié)速度快、操控方便。水利發(fā)電機(jī)組常使用交流勵(lì)磁技術(shù)，將勵(lì)磁電流頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使發(fā)電系統(tǒng)加快對(duì)水頭壓力及水量的調(diào)整，整體提高了發(fā)電質(zhì)量;（2）風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電的主要步驟是變流器的工作。風(fēng)力變流器使用整流器設(shè)備使不受控制的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電壓與可使用電能。后期變流器的不斷發(fā)展使其性能極大提升，提高了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電容量與電壓等級(jí);（3）光伏電站：光伏電站是將太陽(yáng)能集中處理的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段大型光伏發(fā)電系統(tǒng)處于發(fā)展推廣的階段，存在光伏陣列組合的熱斑效應(yīng)與逆變器組合的特征未理想化等問(wèn)題，證明光伏發(fā)電的建設(shè)需要充分考慮光伏陣列的組合方式與逆變器的組合方式因素。

2.2在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子裝置在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用中可以分為三種類型，即直流輸電、分頻輸電及固態(tài)變壓器。電力電子裝置在直流輸電中的應(yīng)用包括兩種模式，常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電。其中，常規(guī)直流輸電采用晶閘管作用下的換流器，柔性直流輸電采用基于全控器件的換流器。兩者相比，柔性直流輸電的優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立控制輸出有功功率和無(wú)功功率。電力電子裝置在分頻輸電上的應(yīng)用原理是在低頻率的情況下利用倍頻變壓器進(jìn)行輸送電能，在高頻率的情況下使用電量，可以極大地降低了交流輸電線路的距離，提高了系統(tǒng)傳輸能力。電力電子裝置在固態(tài)變壓器中的應(yīng)用原理是可以對(duì)電壓的參數(shù)和特點(diǎn)進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)原方電流、電壓以及功率的靈活控制。

2.3儲(chǔ)能階段應(yīng)用

在電力系統(tǒng)實(shí)際供電過(guò)程中，往往會(huì)有高峰負(fù)荷風(fēng)電時(shí)段存在，對(duì)于這一時(shí)段而言，其對(duì)供電具有較大需求量，而通過(guò)電能存儲(chǔ)可使該時(shí)段供電需求得到一定程度緩解，在此基礎(chǔ)上可保證電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)更加正常，對(duì)提升電網(wǎng)運(yùn)行效率具有很好促進(jìn)作用。通常而言，電能存儲(chǔ)方式比較多，而存儲(chǔ)方式中能夠達(dá)到兆瓦級(jí)之上的主要包括三種：第一，電池儲(chǔ)能，其主要就是利用全釩液流電池、納流電池以及鋰離子電池等進(jìn)行電能存儲(chǔ);第二，壓縮空氣儲(chǔ)能，在供電需求處于高峰時(shí)間情況下，可將高壓空氣適當(dāng)釋放，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;若供電需求處于低谷時(shí)段，可對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行利用，可先將電能轉(zhuǎn)變成為高壓空氣狀態(tài)，然后再實(shí)行存儲(chǔ);第三，可調(diào)速抽水蓄能，對(duì)于當(dāng)前抽水蓄能電站而言，其主要包括發(fā)電、輸水以及下水庫(kù)與上水庫(kù)等相關(guān)系統(tǒng)，然而需在變速情況下使良好發(fā)電效率得以實(shí)現(xiàn)，所以在實(shí)際工作過(guò)程中可選擇轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁方式，對(duì)勵(lì)磁電流振幅及頻率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而保證更多電能得以儲(chǔ)存。

2.4在微型電網(wǎng)中的應(yīng)用

微型電網(wǎng)是小型發(fā)電配電系統(tǒng)，由分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、變化器等裝置組成。使用功率變換器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使微型電網(wǎng)與外界電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，達(dá)到局部功能平衡與局部能量?jī)?yōu)化。外界電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)由變換器解列，使微型電網(wǎng)進(jìn)入到獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，使其繼續(xù)向較為主要的位置輸電，加強(qiáng)了用電安全性。通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，分布式電源以微型電網(wǎng)方式連接到外界電網(wǎng)進(jìn)行同步運(yùn)行，充分發(fā)揮了分布式電源的效果。使用微型電網(wǎng)過(guò)程中，分布式電源與儲(chǔ)能裝置的連接，使用多個(gè)變換器的方式進(jìn)行或者使用一個(gè)多變接口的變換器進(jìn)行。其中使用多個(gè)變換器過(guò)程中，不同的控制器處于獨(dú)立位置，需進(jìn)行通信方式調(diào)節(jié)工作進(jìn)程，特點(diǎn)是成本高、通信市場(chǎng)不可控制。

3結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)電力電子裝置發(fā)展非常迅速，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，電力電子裝置促進(jìn)了電力系統(tǒng)的發(fā)展和提高，電力企業(yè)要加大對(duì)電力電子裝置的投入力度，改進(jìn)和完善現(xiàn)有的電力電子裝置，同時(shí)開發(fā)出新型的電力電子裝置，并讓其在電力系統(tǒng)中更好地應(yīng)用，讓未來(lái)的電力電子裝置更加多樣化，發(fā)揮更多作用，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展[J].劉玉叢.電子世界.2018（03）.

作者簡(jiǎn)介：林性華（1982年7月-）男，本科，主要從事電子工作。