基于電力電子技術在電力系統中應用分析

羅秋菊

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基于電力電子技術在電力系統中應用分析

羅秋菊

廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630

隨著社會的進步和計算機技術的發展，中國電力電子技術在電力系統中的應用取得了可喜的成果。計算機技術為電力電子行業提供技術支持，使電力電子技術在各個行業和領域已廣泛應用，電力系統也是其中一個重要的應用領域?；诖?，就電力電子技術在電力系統中的應用進行了討論。

電力電子技術；電力系統；應用探討

1 電力電子技術的發展

19世紀八十年代后，逆變器電路的應用越來越廣泛，但整流電路仍然重要。PWM控制促進了電力電子技術的發展，催生了其他控制方法。如應用程序固定/旋轉坐標變換的矢量控制、瞬時無功功率控制、自適應控制、利用狀態觀測器控制、模糊控制、神經控制等，這使得電力電子系統控制技術發展到一個新的階段?；谖⑻幚砥鞯臄底挚刂萍夹g取代模擬控制在許多方面得到使用，是一個新的控制技術的發展方向[1]。

2 在發電環節中的應用

電力電子技術在發電環節中的應用，主要目的是為了改善發電環節中設備的運行特性。發電環節中涉及到的機械設備主要包括：發電廠風機水泵、太陽能控制系統、水力和風力發電機、大型發電機等。

2.1 發電廠風機水泵的變頻調速

發電廠風機水泵的耗電量占整個發電設備耗電量的一半以上，且其運行的效率非常低。對發電廠風機水泵進行變頻調速可以降低其耗電量，從而實現節能。在對發電廠風機水泵進行變頻調速時一般采用的是高壓或低壓變頻器，而低壓變頻技術已經非常成熟，并有完整的低壓變頻產品，高壓變頻方面的技術相對來說不是很精湛。

2.2 太陽能控制系統

太陽能作為一種新能源，對人類的貢獻可謂十分巨大，它是未來能源結構調整的方向和重要戰略方式。大功率太陽能發電，不管是并網還是獨立系統，一般都要進行直流電向交流電的轉換。因此，太陽能控制系統的核心是逆變器，它具有最大功率跟蹤功能。

2.3 水力和風力發電機的變速恒頻勵磁

水力發電機流量和壓力決定了有效功率，轉速單位的水頭的變化振幅變化。風能的有效功率與風速的三次冪成正比關系。速度的單位系統，風力發電可以獲得最大有效功率。此外，調整轉子勵磁電流的頻率，確保一個恒定的輸出頻率。水和變速恒頻風力發電機勵磁技術的核心在于變頻電源。

2.4 對大型發電機的靜止勵磁進行控制

靜止勵磁具有造價低、結構簡單和可靠性強等特點，采用的是晶閘管整流自并勵的方式，靜止勵磁在世界各大電力系統中被廣泛應用。電力電子技術對大型發電機的改善，省去了勵磁機，從而達到了快速調節的目的，為大型發電機的靜止勵磁控制創造了有利的條件，并獲得了良好的效果。

3 在輸電環節中的應用

（1）輕型直流輸電（HVDC Light）和直流輸電（HVDC）技術。直流輸電具有控制調節靈活、輸電容量大和穩定性好等特點，在海底電纜輸電和遠距離輸電的過程中，高壓直流輸電有很大的優勢。隨著科學技術的進步，直流輸電技術得到了很大的發展，產生了新的突破。輕型直流輸電的發展，解決遇到的難題在直流傳動，使直流電可以是沒有交流電源到負載點。輕型直流輸電的應用無源逆變器和脈沖寬度調制技術，它由IGBT逆變器是用來關閉電力電子設備，比如是一個創新的基礎上直流輸電技術。（2）FACTS 技術。FACTS 技術指的是柔性交流輸電技術，它出現于二十世紀八十年代后期，它的優勢在于可以實現對交流輸電功率潮流的控制，提高電力系統的穩定性。

4 在配電環節中的應用

如何提高電能質量分布，提高供電的可靠性，電力電子技術是解決這一問題的應用分布的主要任務。電能質量控制需要滿足兩方面的要求，分別是：各種各樣的瞬態干擾抑制和波動，滿足需求的頻率、電壓和諧波。電力電子技術在配電環節中的應用，被稱為 DFACTS 技術。DFACTS 技術是一種在 FACTS 技術的基礎上發展而來的新技術。這兩種技術功能相近，結構和原理相同[2-3]。

5 在節能環節中的應用

（1）減少無功損耗，提高功率因素。在電氣設備中，變電器等設備在運行時既消耗有功功率還消耗無功功率。因此，無功與有功電源相類似，都是確保電能質量不可或缺的重要組成部分之一。在電力系統中，保持無功平衡具有重要的意義，如果無功沒有達到平衡，系統的電壓將會降低，功率因數會下降，設備會遭受破壞，甚至會出現電壓崩潰和發生大范圍的停電事故。所以，增加無功補償設備在電氣設備的無功容量不足時是非常有必要的，這可以提高設備功率的因素。（2）變負荷電動機調速運行。電力電子節能技術的應用部分，主要包括兩個方面，分別是：變量加載電機和電機調速技術應用。目前，水泵和風扇使用應用程序的負載變化的交流電（交流電）在我國，還不是很廣泛，該技術在國外的應用相對更多。泵和風扇和其他機械設備用于交流調速具有很好的效果，這是高效、高精度的特點，寬調速、節能的功能，節約用電30%，它的缺點是高成本和高階諧波對電網的污染。但是，盡管如此，它在礦山、冶金和社會生活中的應用依然很廣泛。

6 電力電子裝置應用中亟待解決的難題

面對的主要需求和需求未來電力系統的發展，電力電子設備的應用程序有以下問題需要解決：（1）更多的能量存儲電力系統設計、操作和變頻器的控制方法研究；（2）風電場多端直流系統電壓源逆變器類型研究；（3）在微電網逆變器并聯和電能質量控制方法；（4）可再生能源發電中功率變流器的可靠性研究；（5）大型光伏電站中并網逆變器集群的運行與控制方法研究；（6）柔性交流輸電系統中潮流控制器和固態限流器的研究；（7）大容量電力電子裝置的非線性分析與控制方法研究；（8）高電壓大容量電力電子裝置的設計理論、拓撲優化與模塊集成技術研究；（9）電力電子裝置數字控制器的標準化研究。上述問題的解決，有利于提高可再生能源并網發電的規模、增強電網的優化配置能力和提升電力系統運行的安全性和可靠性。

7 結語

電力電子裝置在發電、儲能、微型電網、輸電和電能質量中應用后，改善了電力系統的性能，促進了電力系統的漸變轉型?？煽啃栽u估、故障運行管理、硬件在回路仿真和電力電子標準模塊分別是裝置設計、運行、研發和制造方面的關鍵技術。在這些方面開展系統化的深入研究，有利于電力電子裝置長壽命、低成本和高安全性的實現。針對電力系統的需求，有針對性地攻克電力電子裝置應用中的若干技術難題，可以為電力系統的長遠發展奠定技術基礎[4]。

[1]黃宗建，魏宏飛，吳會敏.電力電子技術在電力系統中的應用探討[J].電子測試，2014（13）：91-92.

[2]彭濤.電力電子技術在電力系統中的應用研究[J].信息通信，2014（4）：276.

[3]姜建國，喬樹通，郜登科.電力電子裝置在電力系統中的應用[J].電力系統自動化，2014（3）：2-6.

[4]韋林，廖慧昕，易干洪.電力電子技術在電力系統中的應用研究[J].數字技術與應用，2012（10）：97-98.

Application Analysis of Power Electronic Technology in Power System

Luo Qiuju

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

With the development of society and the development of computer technology, the application of power electronic technology in power system has made gratifying achievements.Computer technology for the power electronics industry to provide technical support, making power electronics technology in various industries and various fields has been widely used, and power system is one of the important areas of application.In this paper, the application of power electronics technology in power system is discussed.

power electronics technology; power system; application discussion

TM1

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1009-6434（2017）02-0117-02