電力電子技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

張帆

摘要：電子技術(shù)是建立在科技創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)上，此項(xiàng)技術(shù)被逐漸運(yùn)用到電力系統(tǒng)等行業(yè)發(fā)展中，提高電子器件的控制效果，從而保障系統(tǒng)操作的精準(zhǔn)性。電子技術(shù)在電氣控制領(lǐng)域中主要表現(xiàn)為電子零件的控制轉(zhuǎn)化，讓電子系統(tǒng)能保持比較平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，也可以開展實(shí)施技術(shù)調(diào)整處理，進(jìn)一步提高電氣控制的效果。為了更好分析電子技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高其在電氣控制中的應(yīng)用效果，文章進(jìn)行多個(gè)方面的探索和研究，希望能增加人們對(duì)電子技術(shù)的認(rèn)知程度。

關(guān)鍵詞：電氣工程;電力電子技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

電力系統(tǒng)的發(fā)展一直與我們的生活息息相關(guān)，深刻的影響著我們生活的方方面面，其發(fā)展雖日益成熟，但有一些方面仍有待完善。例如，電能的使用效率低、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性不夠理想，以及發(fā)電方式單一等問(wèn)題。電力電子技術(shù)作為一個(gè)基于電子、電力和自動(dòng)控制學(xué)科的新技術(shù)，因其變換和控制電能的能力，為電力系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。

2 對(duì)電子技術(shù)的思考

研究指出電子技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)的技術(shù)代表，工作原理是借助電子器件對(duì)區(qū)域電能進(jìn)行有效的控制，通過(guò)技術(shù)支持提高電能轉(zhuǎn)化的效率，其中包含閘管等多種形式的電子器件。電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到比較廣泛的應(yīng)用，通過(guò)電子技術(shù)的充分應(yīng)用能提高元器件的管理效果，也能優(yōu)化相關(guān)的技術(shù)操作，推動(dòng)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效率的發(fā)展。在進(jìn)行電氣控制的過(guò)程中運(yùn)用電子技術(shù)可以將相關(guān)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，在設(shè)備運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理以及精準(zhǔn)控制的目標(biāo)，也能及時(shí)檢查各項(xiàng)電路數(shù)據(jù)并開展針對(duì)性的技術(shù)維護(hù)，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的管理問(wèn)題并制定技術(shù)解決方案。此外也能對(duì)多種電力設(shè)備開展數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，保障電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)安全且高效的運(yùn)行，避免電力安全事故的發(fā)生，體現(xiàn)出比較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

3.1 發(fā)電環(huán)節(jié)

是否可有效推進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)社會(huì)發(fā)展速度存在著直接影響，也有助于提升我國(guó)建設(shè)發(fā)展的效率。我國(guó)正處于智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，合理應(yīng)用電力電子技術(shù)不僅有助于提升能源的實(shí)際利用效率，也有利于更好地保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。將電力電子技術(shù)和能源有效結(jié)合，有助于提升電力電子技術(shù)的先進(jìn)性。基于電力系統(tǒng)和電力電子技術(shù)的有效結(jié)合衍生而成的柔性交流輸電方式，可大幅度提升對(duì)電力系統(tǒng)各參數(shù)的控制效果。同時(shí)，就發(fā)電環(huán)節(jié)來(lái)講，可有效利用風(fēng)能等具備可再生能力的能源實(shí)施具體的發(fā)電操作，經(jīng)由電力電子技術(shù)，促使電機(jī)組加入至電網(wǎng)中，對(duì)電池的充放電過(guò)程進(jìn)行更為有效的控制，有助于提升電網(wǎng)供電的整體穩(wěn)定性。

3.2 預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的作用

在電力電子領(lǐng)域中，預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值也十分的明顯。其通過(guò)更長(zhǎng)時(shí)間跨度的優(yōu)化控制，能夠進(jìn)一步保障電力電子領(lǐng)域的穩(wěn)定性。該技術(shù)將控制過(guò)程劃分為了若干個(gè)時(shí)間跨度的最優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)行最優(yōu)解的處理。相比于以往借助于統(tǒng)計(jì)學(xué)、時(shí)間序列分析的處理形式而言，預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)下的預(yù)測(cè)過(guò)程更為簡(jiǎn)便、且預(yù)測(cè)的精度也更有保障。例如在傳統(tǒng)電力電子系統(tǒng)中，受制于供配電用電安全的需求限制，如何根據(jù)實(shí)施狀況去調(diào)整發(fā)電機(jī)向線路配電是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。在傳統(tǒng)的技術(shù)條件下，預(yù)測(cè)的精度與實(shí)際情況有較大的差異，特別是在高峰用電的階段，傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法因?yàn)椴痪邆溥m應(yīng)性要求，所以一味的沿用也只能是破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及用電的質(zhì)量與安全。而預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)就在于其所具備的較強(qiáng)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)能力，對(duì)于系統(tǒng)中存在的干擾以及噪音等不確定問(wèn)題，其也能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性。

3.3 智能開關(guān)的應(yīng)用

智能開關(guān)是智能電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。目前該技術(shù)在智能電網(wǎng)中已經(jīng)大規(guī)模使用。通過(guò)智能開關(guān)的控制，電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)任何電網(wǎng)位置電壓與電流開閉處理，這樣能夠保證輸電網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)收蠀^(qū)域的電網(wǎng)進(jìn)行通斷控制，從而增大了電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性。目前智能開關(guān)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)電流過(guò)載以及漏電這些情況時(shí)，智能開關(guān)能夠立即自動(dòng)斷開相應(yīng)電路，從而保證了整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)作。其次，在電流出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況下可以主動(dòng)避免電路中的儀器儀表和普通民用電器設(shè)備遭受破壞。

3.4 配電環(huán)節(jié)

配電環(huán)節(jié)可對(duì)住戶產(chǎn)生直接影響，合理結(jié)合電力電子技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)，可對(duì)整個(gè)配電過(guò)程加以有效控制，及時(shí)、良好地解決各種內(nèi)外界因素導(dǎo)致的電網(wǎng)故障問(wèn)題。例如，美國(guó)對(duì)IUT裝置的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，此類裝置不僅可發(fā)揮傳統(tǒng)變壓力的職能，還可以通過(guò)單項(xiàng)轉(zhuǎn)為三項(xiàng)以及下陷矯正等方式對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行加以優(yōu)化和改良，進(jìn)而有效提升配網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作的實(shí)效性。截至目前，我國(guó)應(yīng)用的SVC技術(shù)已經(jīng)超過(guò)20套，累積節(jié)約電能約為26GW/h電能，累積增長(zhǎng)的國(guó)家收入約為1149000萬(wàn)元。

4 應(yīng)用發(fā)展方向

4.1 智能化電力監(jiān)控

當(dāng)前社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)于供電量、供電安全等問(wèn)題都有了更高的要求。例如公共設(shè)施建設(shè)、居民生活用電的增加，除此之外當(dāng)前隨著新能源汽車項(xiàng)目的發(fā)展也為電力的保障提出了挑戰(zhàn)。隨著電力電子裝置智能化趨勢(shì)的愈發(fā)明顯、電力監(jiān)控范圍的逐步擴(kuò)大以及監(jiān)控方式的多元化，電力監(jiān)控已經(jīng)從對(duì)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控拓展到不同空間以及不同設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控領(lǐng)域。例如智能化電力監(jiān)護(hù)系統(tǒng)能為一些獨(dú)立的電力設(shè)備提供“監(jiān)控一體化”的解決方法。通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件以及通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器等軟硬件的配備，進(jìn)一步滿足這些電力設(shè)備的監(jiān)控需求。該系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠進(jìn)行人機(jī)交互、故障報(bào)警、事故記錄以及數(shù)據(jù)采集。這些功能的拓展無(wú)疑會(huì)極大程度上提高對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性以及日常維護(hù)，也能夠起到十分關(guān)鍵的作用。對(duì)于提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性也是大有裨益的。

4.2 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)升級(jí)優(yōu)化

隨著智能電網(wǎng)負(fù)荷接入量的快速增長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)任務(wù)緊迫。比如在電網(wǎng)間輸電時(shí)，容易因相位差異產(chǎn)生電壓波動(dòng)干擾，可通過(guò)采用背靠背直流輸電技術(shù)解決這一問(wèn)題。先將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再將其轉(zhuǎn)換為交流電輸送到相鄰網(wǎng)絡(luò)，采用微機(jī)跟蹤控制電壓和相位，提升電網(wǎng)間輸電質(zhì)量。此外，在電力電子技術(shù)的快速發(fā)展下，微網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)也得到較快發(fā)展。微網(wǎng)的出現(xiàn)改變了配電網(wǎng)組織形式，其核心設(shè)備是并網(wǎng)逆變器，通過(guò)采用先進(jìn)的逆變器裝置，可以為分布式電源并網(wǎng)提供支持，從而適應(yīng)更加復(fù)雜的電力系統(tǒng)控制要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知在電氣控制中運(yùn)用電力電子技術(shù)可以構(gòu)建更加完整的管理體系，借助電子技術(shù)優(yōu)勢(shì)讓電氣設(shè)備可以保障平穩(wěn)且安全的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)在進(jìn)行電氣控制的過(guò)程中運(yùn)用電子技術(shù)也能將相關(guān)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，在設(shè)備運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理以及精準(zhǔn)控制的目標(biāo)，也能及時(shí)檢查各項(xiàng)電路數(shù)據(jù)并開展針對(duì)性的技術(shù)維護(hù)，體現(xiàn)出比較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

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