電力電子技術在電力系統中的重要性

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1電力電子技術的發(fā)展概況

電力電子技術的歷史比較短，但其發(fā)揮的作用驚人，本文認為電力電子技術發(fā)展包括技術發(fā)展、器件發(fā)展、第三代電力電子器件產生三個階段，詳細來說主要為:

1．1電力電子技術的產生

電力電子技術最早產生于20世紀50年代，以晶閘管問世為標準。電力電子技術是現代電力系統的傳動技術，其利用晶閘管發(fā)展為可控硅整流裝置，也意味著電力系統傳動技術發(fā)展到新的階段。以可控硅整流裝置為標志，電能轉換進入電力電子器件構成的變流器時代。因此可以總結出，可控硅整流裝置是電力電子技術產生的重要標志。

1．2電力電子器件的發(fā)展

電力系統在電力電子技術產生后獲得了迅速發(fā)展，第一代的電力電子器件以電力二極管和晶閘管為代表。晶閘管和電力二極管具有體積小、耗能低的特征，取代了傳統的汞弧整流器，大大推動了電力電子技術的發(fā)展。電力二極管在改善電路性能方面有著明顯的作用，能夠有效電路損耗和提高電源使用率。電力二極管經過幾十年的發(fā)展，種類各異，功能齊全，第二代電子電力器件同時還具有自動關斷的能力。與第一代電子電力器件相比，第二代電子電力器件在開關速度方面有著明顯的提升，能夠用于開關頻率較高的電路中。

1．3第三代電力電子器件的產生

20世紀90年代是電力電子技術快速發(fā)展的時期，其結構和體積都得到了進一步改良，具有體積小、結構緊湊的特點，同時還出現了多種電力器件結合的電子模塊形式，為電力器件的廣泛使用奠定了基礎。第三代電力電子器件在集成模塊基礎上，將多種電力器件相結合，組合為集成電路。以功率集成電路出現為標志，電力電子技術向高頻化、標準模塊化、智能化方向發(fā)展。通過以上分析可以總結出，電力電子技術大約經歷了三個發(fā)展階段，目前電力電子技術正向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子技術方向發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，電力電子技術必然會在實現高頻技術的基礎上，向節(jié)能、環(huán)保方面改進，促進電力系統在更為科學合理的道路上發(fā)展。

2電力電子技術在電力系統中應用分析

通過以上分析可以看出，電力電子技術是電工技術中的新技術，是電技術與弱電技術的結合，推動著國民經濟的發(fā)展，影響著輸電系統的變革。本文主要從發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能等方面分析電力電子技術的應用。

2．1電力電子技術在發(fā)電系統中的應用

電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中能夠改善發(fā)電機等設備的運行，進而調節(jié)運行系統功率，比如大型發(fā)電機中的靜止勵磁控制就運用了晶閘管，從而簡化靜止勵磁的結構，提高其可靠性，并且價格更為低廉。在水力、風力發(fā)電機方面，電力電子技術能夠依靠變頻電源調整勵磁電流頻率，進而調整水力、風力發(fā)電功率，確保其控制在穩(wěn)定的范圍內，降低風速不同所引起的頻差。風機水泵耗電量比較大，效率也比較低，電力電子技術運用于風機水泵中能夠較好解決運行效率問題，但是目前生產高壓大容量變頻器的企業(yè)有限。太陽能發(fā)電控制系統運用電力電子技術表現在使用最大功率跟蹤功能的逆變器，能夠有效跟蹤功率變換，及時調整頻率，降低能耗，保持節(jié)能的作用。

2．2電力電子技術在輸電系統中的應用

電力電子技術運用于輸電系統中表現為柔性交流輸電技術，能夠將電力電子技術與現代控制技術相融合，對參數、相位角、功率等進行持續(xù)調節(jié)的控制技術，能夠大幅度降低輸電過程中產生的能量，能夠大幅度提升輸電的穩(wěn)定性。高壓直流輸電技術是目前電能輸送最引人關注的部分，這一技術能夠解決諸多問題，特別是長距離輸送電能降低能量耗損，穩(wěn)定性強，沒有電抗壓降，整體壓降小，所以整體來看，這一線路投資少，具有很強的穩(wěn)定性。根據物理原理，直流輸電線路兩端接入大功率晶閘管、有源逆變器等，組成復合結構變換器，并由多個晶閘管串聯組成，從而實現電力電子技術在輸電系統中的應用。

2．3電力電子技術在配電過程中的應用

電力電子技術運用于配電過程主要表現為滿足配電頻率、電壓、諧波上相應的條件，從而保證配電系統能夠送出高質量的電力。另外，由于配電過程中需要阻止電能的不穩(wěn)定被動和影響現象，這樣就要求電力電子技術給予支持。電力電子技術是配電環(huán)節(jié)的質量控制部分，以用戶電力技術和FACTS技術為實現形式，前者能夠解決配電系統即將發(fā)生的問題，比如配電系統過程中的穩(wěn)定性和安全性，保障配電輸電過程中的電能質量等。后者在配電線路中通過增設電力電子裝置，從而加強電流、電壓和功率的可控性，滿足電力傳輸的要求。FACTS技術也是配電系統對電能的輸送能力和有效控制力，是電力電子技術在配電系統中的新型研發(fā)技術，并且隨著電子技術的不斷發(fā)展，FACTS技術正處于和用戶電力技術同步并合用的趨勢，比如定制電力(DFACTS)技術就是其中非常有代表性的技術。

2．4電力電子技術在電力系統節(jié)能方面的應用

電力電子技術在電力系統節(jié)能方面的運用主要表現在變負荷電動機調速運行和提高電能使用率兩個方面。首先從變負荷電動機調速運行角度來分析，由于電廠生產和配送電過程中會產生大量電能浪費，比如上文提到的發(fā)電能源處于變化過程中，發(fā)電機組配合度比較低，無功功率的浪費現象層出不窮，這樣就需要及時調整和控制變負荷電動機的運轉速度，實現電能較高效率的生產和配用。目前西方發(fā)達國家已經熟練掌握該項技術，但是我國還處于探索階段，因此需要加強科研投入，在意識和行動上對變負荷電動機的應用及時足夠的重視。另外一方面，變負荷電動機也存在一定的缺陷，比如其成本比較高，運行過程中對電網產生的影響比較大，只適合在大型電廠中使用，導致其很難普及，因此需要從提高電能使用率角度給予補充，達到電力節(jié)能的目標。其次從提高電能使用率角度來分析，我國電力系統現用的電力設備在配送電過程中會產生大量的電能，其成本比較高，對電能質量影響也比較大，因此需要利用電力電子技術來增設可控設備，對配送電過程中的電能進行實時調控，確保電能高質量和高穩(wěn)定性。

作者:駱小明 單位:廣州廣電計量檢測股份有限公司

參考文獻:

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