電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究及直流融冰電路設計

【摘要】電力電子技術的發(fā)展高速發(fā)展必然會推動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，它不僅體現(xiàn)在技術的革新，更多的表現(xiàn)為新技術的廣泛應用。我們從多方面收集資料，堅持理論與實際相結(jié)合的研究方法，在圖書館查閱各類文獻，在網(wǎng)上收集最新的相關動態(tài)，認真總結(jié)典型案例（復興站）經(jīng)驗，有針對性的進行研究分析；經(jīng)過我們的努力，決定采用六脈動橋式全控整流電路為融冰電路的直流電源，融冰電流6000A；通過驗證分析，我們所設計的直流融冰裝置（理論）符合實際要求，并在規(guī)定時間內(nèi)完成了融冰任務。

【關鍵詞】電力電子；應用；直流融冰

電力電子技術的新的發(fā)展為電力電子器件在電力系統(tǒng)中的應用提供了新的機遇，直流融冰技術作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分也得到了進一步發(fā)展，輸電線路的覆冰和積雪達到一定厚度，就會威脅輸電線路的安全運行，嚴重時會導致導線舞動、倒塔、線路跳閘斷線、絕緣子閃絡和通訊中斷等事故，造成巨大經(jīng)濟損失。為了降低線路覆冰的危害，減少人員除冰時的危險，因此設計了直流融冰電路。

我國雖然已經(jīng)在直流融冰方面取得了巨大發(fā)展，但是在技術方面還需進一步精進，比如融冰過程必須在停電狀態(tài)下進行，這就必須進行電力調(diào)度，以降低停電范圍。而且融冰成本較高，只能對全線進行融冰等。

1、電力電子技術的主要內(nèi)容概述

我們把以電力為對象的電子技術稱之為電力電子技術。它利用電子電器元件對電力電壓、電流、頻率和波形等的控制和變換。電力轉(zhuǎn)換是電力的4大基本變換：交流/直流（AC / DC），直流/交流（DC / AC）、直流/直流（DC / DC）和交流/交流（AC/AC）/轉(zhuǎn)換。包含在兩個電之間，或同一種類的電器的一個或多個參數(shù)的轉(zhuǎn)換；控制包含三方面的內(nèi)容：對電力轉(zhuǎn)換即對電力變換的控制形式；傳輸?shù)姆较?、電力控制；電器的質(zhì)量指標的控制、大小、頻率、波形和相位等。

2、電力電子技術的應用概述

2.1電力電子技術的地位

能夠促進電能的最佳利用。改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機電一體化等新產(chǎn)業(yè)。電力電子技術高頻化與變頻技術。實現(xiàn)最佳的工作效率，機電設備的體積很小幾倍、幾十倍，響應速度高速化，可以適應任何標準無噪聲音信號，實現(xiàn)新的功能和用途。

2.2電力電子技術的應用方向

2.2.1一般工業(yè)

主要應用在交直流電機（軋鋼機，數(shù)控機床），電化學工業(yè)（電解鋁），冶金工業(yè)。

直流電機良好的調(diào)速性能，直流電機的斬波電源整流電源和外界電力電子裝置。隨著電力電子變頻技術的迅速發(fā)展，交流電機的調(diào)速性能已經(jīng)快要可以和直流電機相比美了。

2.2.2交通運輸

主要應用在電氣化鐵道，電動汽車，航空和航海方面。電氣化鐵路機車整流裝置，采用直流，交流，然后磁懸浮列車采用的也是電力電子技術。汽車用電力電子裝置活動的電力轉(zhuǎn)換和驅(qū)動控制。飛機、輪船不同要求的電源同樣是電力電子技術。

與直流電機調(diào)速相比，交流電機調(diào)速有著其無法比擬的優(yōu)越性，適用范圍更廣，性能更好，將逐步取代直流電機調(diào)速。

2.2.3電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是因為有了電力電子技術。用戶使用的電能大概有60%是經(jīng)過電力電子裝置變換才實現(xiàn)的。直流輸電在長距離、大容量的兩端使用整流器和逆變器閥門使用晶閘管變流器裝置。電力系統(tǒng)無功補償和諧波抑制是采用電力電子技術。電力電子裝置也用于防止電網(wǎng)瞬時停電，瞬時電壓閃爍下降，電能質(zhì)量控制和改進，等等。

3、電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用

電力系統(tǒng)作為電力能源的匯集與分配中樞，在當今社會有著舉足輕重的地位，直接影響著國民經(jīng)濟發(fā)展。為此，提供優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定的電能成為電力系統(tǒng)工作者的一項重要任務，電力電子技術因此得到了廣泛應用。下面從輸電、配電和新能源三個方面介紹電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用情況。

3.1輸電網(wǎng)中的應用

3.1.1高壓直流輸電

高壓直流輸電系統(tǒng)的主要設備：換流變壓器，換流器，平波電抗器，交流濾波器，直流濾波器，控制保護系統(tǒng)，接地極引線，接地極，遠動通信系統(tǒng)。

3.1.2串聯(lián)補償裝置

在輸電線路的串聯(lián)補償裝置提高系統(tǒng)輸電能力的穩(wěn)定性，改善線電氣參數(shù)，3線2線路輸送功率，提高了傳輸功率和節(jié)省投資。在長距離輸電線路串聯(lián)電容器可以用來抵消電路電感的影響。由于串聯(lián)電容器是一樣的電路串聯(lián)電感電流和電容電壓滯后電流90度，領先的電感電流電壓90度，所以只是一個反向電容電壓和電感電壓可以相互抵消。時容抗串聯(lián)電容器等于阻抗電感電路，電路電感電壓和電容電壓完全抵消，所以電網(wǎng)輸電能力大大增加，電壓穩(wěn)定性也大大提高。

3.2新能源發(fā)電中的應用

3.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術的應用

太陽能光伏發(fā)電是將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的方法，即太陽輻射能量通過太陽能電池板能轉(zhuǎn)化為電能，能源儲存后，控制和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為便于人們使用的直流或交流電能。光伏發(fā)電已逐漸成為人們利用太陽能的主要手段之一。在整個太陽能發(fā)電的過程中都應用到了電力電子技術。發(fā)出的電能在并網(wǎng)前需經(jīng)DC-DC變換器轉(zhuǎn)換為較高等級的直流電壓，再經(jīng)DC-AC變換器逆變后得到與并網(wǎng)電壓，頻率相符的交流電。

3.2.2風力發(fā)電中電力電子技術的應用

風力發(fā)電是指自然風通過葉輪的旋轉(zhuǎn)表面將推動發(fā)電機的特殊風能轉(zhuǎn)化為機械能到電能的過程。風力發(fā)電機組是由發(fā)電機、風力渦輪機、傳輸系統(tǒng)、塔，如儲能設備和電氣系統(tǒng)組裝設備。風力發(fā)電機穩(wěn)定安全系統(tǒng)必須能夠發(fā)電，正常的安全供電。由于風力發(fā)電電能質(zhì)量不高，并網(wǎng)會給電網(wǎng)造成巨大沖擊，因此上網(wǎng)前必須對電能經(jīng)過處理，先經(jīng)整流過程轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)逆變轉(zhuǎn)化為交流電，經(jīng)過這一過程后電能質(zhì)量得到提升，并網(wǎng)時降低了對電網(wǎng)的沖擊。

風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。沿海島嶼的缺水、缺乏燃料，和交通不便，草原地區(qū)，山區(qū)和高原，因地制宜利用風力發(fā)電，非常合適，大有可為。

結(jié)語：

電力電子技術的基礎基本功率轉(zhuǎn)換電路、電力電子器件和電力電子裝置的基礎上開發(fā)。電力電子技術應用非常廣泛，從人類探索宇宙和自然，國民經(jīng)濟的各個領域，我們的日常生活。大電網(wǎng)的發(fā)展也離是基于電力電子技術發(fā)展而來，遠距離直流輸電，直流融冰的技術新核心都是應用了電力電子技術。新技術的應用使得電網(wǎng)的區(qū)域性限制得到了一定程度的緩解；輸電電壓等級的提高降低了電能的傳輸損耗，調(diào)高了資源的利用率；直流融冰技術的應用將進一步提高導線的環(huán)境適應能力，提高供電的可靠性，研究與實際應用表明，直流融冰是輸電線路應對冰災的有效手段。

參考文獻：

[1]劉沂，姜樺.電力電子技術[M].天津：天津大學出版社，2008.8

[2]林忠岳.現(xiàn)代電力電子技術[M].北京：科學出版社，2007.6

[3]任國海.電力電子技術[M].浙江大學出版社.杭州：2009.1

[4]袁燕.電力電子技術（第二版）[M].北京：中國電力出版社.2009.1

[5]李雅軒，楊秀敏，楊艷萍.電力電子技術（第二版）[M].北京：中國電力出版社.2007.3

[6]楊萌福，段善旭，朝澤云.電力電子技術應[M].清華大學出版社，2006.9