電力電子技術(shù)應(yīng)用與研究

王韶鋒

引言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力領(lǐng)域中得到了極大的發(fā)展與應(yīng)用。也正是因?yàn)檫@樣，所以，我們對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展的關(guān)注也逐漸提升。就目前電力系統(tǒng)而言，我們時(shí)刻都在改造電力系統(tǒng)以及使用電力，在我國(guó)電力供應(yīng)中運(yùn)用電力電子技術(shù)可以有效地改善這一情況，同時(shí)這也象征著電力電子技術(shù)日益突出的地位。

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的電子化和自動(dòng)化的發(fā)展，電力領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)的作用逐漸增大，電力電子技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)將強(qiáng)電和弱電連接起來(lái)，是電子技術(shù)、電力控制操作等融合的一種新技術(shù)。文章對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用以及地位進(jìn)行探討。

一、電力電子技術(shù)發(fā)展

（一）電力電子技術(shù)的誕生

電力電子技術(shù)的誕生源于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)的電力電子技術(shù)的誕生主要是以晶閘管的產(chǎn)生為基礎(chǔ)的，電力電子技術(shù)成為當(dāng)代電力領(lǐng)域的重要核心技術(shù)，在晶閘管的根源上開(kāi)發(fā)出了控制硅流裝置，此裝置的誕生使電力傳輸技術(shù)獲得極大發(fā)展。以此為基礎(chǔ)，電力的轉(zhuǎn)換和操控公開(kāi)成為以電力電子為元件而組合的變換電流器階段。因此，電力電子技術(shù)的誕生是以研究出控制硅流裝置為基礎(chǔ)的。

（二）電力電子原件的發(fā)展

電力電子技術(shù)誕生后在電力領(lǐng)域中獲得長(zhǎng)足發(fā)展，第一階段的電力電子元件是以電力導(dǎo)管和晶閘管為基礎(chǔ)的，其主要特點(diǎn)是型號(hào)小、電能消耗低。在電力電子技術(shù)誕生后逐步取代了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的電流器，為電力電子技術(shù)的推廣和發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)發(fā)展至今，電力導(dǎo)管的發(fā)展材質(zhì)和性能也呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)。隨著第一階段的電力電子元件不斷發(fā)展，在20世紀(jì)70年代末期，第二代電力電子元件成功誕生，它主要的功能是可以進(jìn)行自動(dòng)化開(kāi)啟關(guān)閉，可以將晶體管或晶閘管自動(dòng)關(guān)閉或開(kāi)啟等。第二階段的電力電子元件較第一階段的元件相比，在開(kāi)啟和關(guān)閉性能上得到提高，適合開(kāi)關(guān)速度較快的電力設(shè)備。第三階段電力電子元件的誕生是在20世紀(jì)90年代，電力電子元件隨著發(fā)展在型號(hào)和組織上發(fā)生了改變，將型號(hào)變得更小，組織結(jié)構(gòu)極度壓縮，并開(kāi)發(fā)出將幾樣電力電子元件結(jié)合的模板，為后續(xù)的電力電子元件的發(fā)展帶來(lái)了良好的基礎(chǔ)。從電力電子技術(shù)的誕生到當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子元件的成長(zhǎng)經(jīng)歷了三個(gè)階段。當(dāng)前，電力電子技術(shù)逐漸發(fā)展為以高頻技術(shù)為核心基礎(chǔ)，是可以有效處理電力電流的現(xiàn)代化電力電子技術(shù)。

二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）電力電子技術(shù)在發(fā)電時(shí)的應(yīng)用

在當(dāng)前全球所有大型電廠發(fā)電機(jī)中，大多數(shù)采用的都是靜態(tài)電磁系統(tǒng)，電力電子技術(shù)隨著發(fā)展逐漸取代了電磁控制樞紐，讓靜態(tài)電磁達(dá)到方便控制和高特性、低投入的運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子技術(shù)替換了電磁控制樞紐，使靜態(tài)電磁能夠?qū)ψ陨磉M(jìn)行調(diào)整，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行速度。另外，電子技術(shù)逐漸普及在電廠發(fā)電機(jī)中的速變勵(lì)磁中，在水力發(fā)電時(shí)，水源頭的壓強(qiáng)和一定時(shí)間內(nèi)的水力流速影響著發(fā)電的效率，水力發(fā)電的系統(tǒng)運(yùn)行速度也相應(yīng)的隨著水流壓強(qiáng)和流速而改變，這種原理也適用在風(fēng)力等自然能源發(fā)電中。由此，將發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的勵(lì)磁電力恒頻進(jìn)行調(diào)動(dòng)，可以讓發(fā)電機(jī)的電力頻率及運(yùn)行速度因電子技術(shù)而獲得同步，可以保障發(fā)電機(jī)最大效率的運(yùn)行。

（二）電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱(chēng)為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。配電系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱(chēng)度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，是在FACTS各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的電能質(zhì)量控制新技術(shù)?？梢詫FACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場(chǎng)介入相對(duì)容易，開(kāi)發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對(duì)較低，隨著電力電子器件價(jià)格的不斷降低，可以預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。

（三）電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用

在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不僅消耗有功功率，而且還消耗無(wú)功功率。因此，無(wú)功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無(wú)功平衡，否則，將會(huì)使系統(tǒng)電壓降低，設(shè)備破壞，功率因數(shù)下降，嚴(yán)懲時(shí)會(huì)引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無(wú)功容量不足時(shí)，應(yīng)增裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高設(shè)備功率因數(shù)。

（四）電力電子技術(shù)優(yōu)化電能的使用

通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%。

（五）電力電子技術(shù)在運(yùn)輸電路中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在運(yùn)輸電路中主要表現(xiàn)為弱性交流電、最大壓強(qiáng)直流電、靜態(tài)無(wú)功率裝置。弱性交流電誕生于20世紀(jì)80年代，主要功能是以弱性的交流運(yùn)輸電力設(shè)備為主體，普及應(yīng)用在輸電系統(tǒng)中。靜態(tài)無(wú)功率裝置在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到普及應(yīng)用，靜態(tài)無(wú)功率裝置在電力系統(tǒng)中的功能是對(duì)電力負(fù)擔(dān)進(jìn)行補(bǔ)償以及對(duì)運(yùn)輸電路補(bǔ)償，在高功率的輸電系統(tǒng)中，靜態(tài)無(wú)功率裝置主要是可以控制電力壓強(qiáng)，也可以提高運(yùn)輸電力的穩(wěn)固性等。靜態(tài)無(wú)功率裝置不采用大電容器，適用在中級(jí)以上的運(yùn)輸電力無(wú)功率補(bǔ)償。

三、結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，必將帶動(dòng)中國(guó)電力系統(tǒng)的快速崛起。隨著中國(guó)現(xiàn)階段對(duì)電力需求的大大增加，傳統(tǒng)能源的枯竭，如何尋求最佳發(fā)電輸電效率，達(dá)到節(jié)能降耗，如何去探討更好的應(yīng)用方式、更先進(jìn)的輸電模式，這都需要我們電力工作者在工作中不斷摸索，探求。

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