略談電力系統(tǒng)中電子技術(shù)的應(yīng)用

徐憶

摘 要：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，有超過一半的電能都要經(jīng)過電力電子技術(shù)的處理，如果電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中缺乏應(yīng)用，就無法形成現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)。下面以電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用重要性為入手點(diǎn)，對電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行探究，促進(jìn)提高電力系統(tǒng)性能。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 電力電子技術(shù) 重要性 應(yīng)用

對現(xiàn)代電工技術(shù)而言，電力電子技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，是在功率半導(dǎo)體器件、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電路技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等支撐下形成的一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，充分體現(xiàn)出電子技術(shù)與電力的充分融合，它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用成為一項(xiàng)重要課題。

1 電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用重要性

1.1 電力電子技術(shù)的現(xiàn)代化特點(diǎn)

如今，新型電力電子器件的優(yōu)勢越來越明顯，它使電力電子技術(shù)不斷取得突變，逐漸擁有一系列現(xiàn)代化特點(diǎn)：一是全控化，它由普通的半控型晶閘管逐漸發(fā)展成為各種各樣的自關(guān)斷器件，這是電力電子技術(shù)的一項(xiàng)重大突破。自關(guān)斷電力電子器件全控化的實(shí)現(xiàn)大大簡化了電路，傳統(tǒng)復(fù)雜的換相電路被取代。二是集成化，它的分立方式與一般電力電子器件完全不同，任何全控型器件都由多個(gè)單元器件并聯(lián)而成，并在一個(gè)基片上集成。三是高頻化，它指的是由于電力電子器件實(shí)現(xiàn)了集成化，所以其工作速度得到了顯著的提升。四是高效率化，它主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，包括變換技術(shù)與器件，即電力電子器件不斷減少導(dǎo)通壓降，損耗得到降低；變換技術(shù)能加快器件開關(guān)的上升與下降過程，所以開關(guān)損耗也得到降低；器件運(yùn)行狀態(tài)合理，運(yùn)行效率有所提高，且軟開關(guān)技術(shù)在變換器中的應(yīng)用進(jìn)一步提高了運(yùn)行效率。

1.2 電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)的重要性

在繼承傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代電力電子技術(shù)做出了一系列適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的改變、調(diào)整，促使整個(gè)電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)扮演的角色越來越重要。一是優(yōu)化使用電能，即電力電子技術(shù)不僅能保證電力系統(tǒng)運(yùn)行正常，還能合理利用、配置電能及其他系統(tǒng)資源，促進(jìn)電能實(shí)現(xiàn)10%～40%的優(yōu)化，將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)是值得重視的。二是基于改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)而進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)一體化發(fā)展，即隨著不斷研發(fā)新型產(chǎn)業(yè)、發(fā)展高端科學(xué)技術(shù)，更多產(chǎn)業(yè)需在投入使用之前全面實(shí)施電力電子技術(shù)的處理、加工，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。三是為發(fā)展變頻化、高頻化提供方向，即為使機(jī)電設(shè)備、儀器等能在縮小體積的基礎(chǔ)上調(diào)整并提高其響應(yīng)電力系統(tǒng)的速度，就需突破傳統(tǒng)工頻運(yùn)作模式的限制，分析、研究電力系統(tǒng)的變頻化技術(shù)、高頻化技術(shù)，以支撐電力系統(tǒng)運(yùn)行。四是電力電子技術(shù)正在朝著智能化的方向發(fā)展，它需要在信息、功率和諧發(fā)展的環(huán)節(jié)堅(jiān)持促進(jìn)電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)的一體化進(jìn)程，以推動(dòng)整個(gè)電力系統(tǒng)盡早實(shí)現(xiàn)二次改革。

2 電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于發(fā)電系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)的主要目的在于使多種設(shè)備能改善運(yùn)行特性，包括發(fā)電機(jī)組等，主要有大型發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁控制、發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速、風(fēng)力或水力發(fā)電機(jī)變速恒頻勵(lì)磁、太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)等。具體而言，在發(fā)電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)主要是通過發(fā)電機(jī)組的變頻調(diào)速、勵(lì)磁控制來體現(xiàn)。對各大型電廠的發(fā)電機(jī)組來說，靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用是最廣泛、最普遍的，而大力發(fā)展電力電子技術(shù)使其將勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)取代，促使靜止勵(lì)磁系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的運(yùn)作以及簡化的控制構(gòu)造。同時(shí)，電子技術(shù)對勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)的取代使得靜止勵(lì)磁能有效地、迅速地對自身進(jìn)行調(diào)節(jié)，以促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)大大提高運(yùn)作效率。

2.2 應(yīng)用于輸電系統(tǒng)

電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)的具體應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：一是直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，即出現(xiàn)第一項(xiàng)晶閘管換流器的階段就標(biāo)志著電力電子技術(shù)在直流輸電中的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)具備穩(wěn)定性良好、輸電容量大、控制調(diào)節(jié)便捷等優(yōu)勢，這是電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)，為進(jìn)一步建設(shè)電網(wǎng)提供條件。二是柔性交流輸電技術(shù)的應(yīng)用，即該項(xiàng)電力電子技術(shù)能對交流輸電的阻抗、電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，為控制交流輸電的功率提供保障，使電力系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性得到有效的改善。同時(shí)，柔性交流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的另一個(gè)原因在于它操作方便、價(jià)格低廉，其設(shè)備較其他設(shè)備而言不僅使用方便且便宜實(shí)惠，是大多數(shù)電力企業(yè)都會(huì)選擇的電力電子設(shè)備。三是靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的應(yīng)用，它早在20世紀(jì)70年代就在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是電力系統(tǒng)的輸電線路補(bǔ)償、負(fù)荷補(bǔ)償。對大功率輸電系統(tǒng)來說，應(yīng)用靜止無功補(bǔ)償器能有效控制電壓，同時(shí)提高電力系統(tǒng)的阻尼與穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)靜止無功補(bǔ)償器時(shí)并沒有包括旋轉(zhuǎn)部件的內(nèi)容，不會(huì)使用容量大的電容器，所需無功功率的獲得主要是通過電感器來實(shí)現(xiàn)，通過迅速調(diào)控電抗器來實(shí)現(xiàn)將無功功率的發(fā)出平滑轉(zhuǎn)變成吸收的目的。

2.3 應(yīng)用于配電系統(tǒng)

在配電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用主要是指用戶電力技術(shù)的應(yīng)用，目的在于提高供電質(zhì)量、增強(qiáng)供電可靠性。當(dāng)下，配電系統(tǒng)的任務(wù)在于保證正常供電，使正常供電的連續(xù)性不受到妨礙，同時(shí)想方設(shè)法提高電能質(zhì)量。如今，用戶電力技術(shù)依舊是控制電能質(zhì)量的最新電力電子技術(shù)，不僅能滿足電壓、頻率、諧波以及不對稱度等要求，還能對各種瞬態(tài)的干擾、波動(dòng)等進(jìn)行有效的抑制。用戶電力技術(shù)的功能、結(jié)構(gòu)等類似于柔性交流輸電技術(shù)，將它應(yīng)用于配電系統(tǒng)是未來電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。隨著電子設(shè)備價(jià)格不斷下降，未來的需求量將越來越大，使電力電子技術(shù)的發(fā)展也獲得良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子技術(shù)成為發(fā)展多項(xiàng)高新技術(shù)的基礎(chǔ)，它將朝著促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、減少電磁干擾等方向繼續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化，在國民生活質(zhì)量的提高方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供保障，而這也是電力電子技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

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作者單位

衢州中等專業(yè)學(xué)校 浙江省衢州市 324000