電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實踐運用分析

摘要：隨著科技信息技術(shù)的逐漸研發(fā)，促進(jìn)了電力電子技術(shù)的優(yōu)化。如今，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，在保障電力系統(tǒng)實現(xiàn)智能化方面發(fā)揮著重要的作用。電力系統(tǒng)的發(fā)展，需要先進(jìn)的電力電子技術(shù)應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，提升電力系統(tǒng)運行效率?；诖耍恼聦﹄娏﹄娮蛹夹g(shù)在電力系統(tǒng)中的實踐運用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；有源濾波器；靜止同步補(bǔ)償器；節(jié)能技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2017）04-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.022

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果較好，不僅提升了電力系統(tǒng)的實際運行穩(wěn)定性，還保障了系統(tǒng)中的各種裝置功能，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的整體運行效果。電力電子技術(shù)能夠按照電子學(xué)的基本原理，設(shè)計出具有特定性功能的元件，在實際的電力系統(tǒng)中應(yīng)用能夠變換和控制電力功率范圍，并且在不同的功率級別中實現(xiàn)精確化的控制。可見電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，對于優(yōu)化電力系統(tǒng)性能方面具有較為積極的意義。

1 電力電子技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

1.1 電力電子技術(shù)的產(chǎn)生

電力電子技術(shù)產(chǎn)生于19世紀(jì)中期，晶閘管是第一代電子技術(shù)產(chǎn)物，電力電子技術(shù)設(shè)備在不同領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，為社會發(fā)展帶來了傳動技術(shù)，開啟了電力電子技術(shù)的新紀(jì)元。很多電力系統(tǒng)中應(yīng)用晶閘管研發(fā)可控的硅整流裝置，從此電力系統(tǒng)逐漸進(jìn)入到了變流器時代，可以說，可控硅整流裝置是電力電子技術(shù)生產(chǎn)中的重要標(biāo)志。

1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展

電力電子技術(shù)的產(chǎn)生促進(jìn)了電力系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生多代電力電子器件，其中第一代電力電子器件主要以電力二極管和晶閘管為典型代表，這些設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有較大優(yōu)勢，其體積小、耗能低，與傳統(tǒng)的汞弧整流器相比，該類型電力電子設(shè)備的應(yīng)用，有效地推動了電力系統(tǒng)發(fā)展。電力二極管在實際電路中的應(yīng)用，能夠?qū)㈦娐返木唧w性能改善，提升電源的實際使用效率。在第二代電力電子器件研發(fā)中，其功能更加完善，應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，擁有自動關(guān)斷能力，與第一代電力電子器件相比，第二代設(shè)備的應(yīng)用效率明顯提升，特別是在開關(guān)頻率比較高的電路中應(yīng)用較多。在20世紀(jì)末，研發(fā)出第三代電力電子技術(shù)設(shè)備，從設(shè)備的結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了改進(jìn)，能符合現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)應(yīng)用要求，以功能集成電路為標(biāo)志，促進(jìn)了電力系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化。

2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實踐運用

2.1 電力電子變流技術(shù)應(yīng)用

電力電子變流技術(shù)包含了整流電路、交流調(diào)壓電路、斬波電路、逆變電路，這些形式不同的變流形式在電力系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用，并且為電力系統(tǒng)帶來了較好的效果。變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)以及配電環(huán)節(jié)中。電子電力變流技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電節(jié)能，提升相應(yīng)的發(fā)電效率。一般情況下，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，既包含了傳統(tǒng)的火力發(fā)電、水力發(fā)電，也包含了新興的太陽能發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等形式。在人們的用電需求逐漸提升的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)的發(fā)電方式難以滿足可持續(xù)發(fā)展要求，雖然新興的發(fā)電模式能夠一改傳統(tǒng)發(fā)電形勢的弊端，但是在實際運行中仍存在著一定的不穩(wěn)定性。那么此時將電力電子變流技術(shù)應(yīng)用其中，能夠改善新興發(fā)電形式環(huán)境，提升電力系統(tǒng)運行效率。

輸電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中的重點內(nèi)容，在實際輸電過程中，電力系統(tǒng)會受到外在因素的干擾導(dǎo)致電力系統(tǒng)輸電不穩(wěn)定。將電力電子環(huán)流技術(shù)應(yīng)用到是輸電系統(tǒng)中，以電流形式的轉(zhuǎn)換，抗擊諧波，保障電力輸送能夠正常的運行。

電力電子變流技術(shù)也能在配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用，一方面能應(yīng)用到蓄電充電中，另一方面也能夠應(yīng)用到操作電源上，保障配電工作的有序進(jìn)行。

2.2 有源濾波器的應(yīng)用

有源濾波器是一種典型的電力電子技術(shù)設(shè)備，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效地對于電力系統(tǒng)中的變化諧波以及變化無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。有源電力濾波器其本質(zhì)為一種用于動態(tài)抑制控制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。該種濾波器之所以被稱為有源，是因為其裝置運行需要提供電源。在實際應(yīng)用中能夠克服LC濾波器等傳統(tǒng)的濾波抑制和無功補(bǔ)償方法應(yīng)用缺陷，在電力系統(tǒng)中實現(xiàn)電力補(bǔ)償。有源濾波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用方式共有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式，并聯(lián)方式較多，并聯(lián)有源濾波器能夠針對電力系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行處理，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波下的問題。從應(yīng)用功能上分析，與無源濾波器相比較，有源濾波器對于諧波的治理效果比較好，在電力系統(tǒng)中不會出現(xiàn)諧振的情況。

從應(yīng)用原理上分析，有源濾波器采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和高速DSP器件數(shù)字信號處理，在多種新型電力電子技術(shù)支持下所產(chǎn)生的專用設(shè)備。該設(shè)備的主要組成部分為指令電流運算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路。其中指令電流運算能實現(xiàn)電流的實時檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在高速數(shù)字信號處理器中對于信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)諧波與基波的相互分離。最后經(jīng)過處理的電路信號能夠生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流入網(wǎng)。有源濾波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的功能特性，能夠在一次應(yīng)用中濾除2～50次的諧波，或選擇2～50次內(nèi)任意次數(shù)諧波進(jìn)行補(bǔ)償，其實際的響應(yīng)時間小于300μs。并且應(yīng)用四相線技術(shù)，消除中性線電流。

2.3 靜止同步補(bǔ)償器的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，靜止同步補(bǔ)償器是一種并聯(lián)型無功補(bǔ)償?shù)难b置，在實際應(yīng)用中能發(fā)出或者吸收無功功率，且輸出的參數(shù)為電力系統(tǒng)中可以控制的特定參數(shù)值。從功能上來看，靜止同步補(bǔ)償器能夠當(dāng)作無功電流源來應(yīng)用，這是因為該種電力系統(tǒng)設(shè)備在構(gòu)成上與無功電流源相似，其內(nèi)部的電流變化會隨著負(fù)荷電流的變化而變化。基于靜止同步補(bǔ)償器的這種特性，使得電流系統(tǒng)的電流損失發(fā)生重大改變，有效地降低了實際電流量的損失，提升了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，從其應(yīng)用功能上分析，靜止同步補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，對于穩(wěn)固電力系統(tǒng)而言具有較為積極的作用。

從補(bǔ)償效果上分析，靜止同步補(bǔ)償器對于電力系統(tǒng)中所出現(xiàn)的損耗進(jìn)行補(bǔ)償，其實際的補(bǔ)償效果比較明顯。這是因為在實際補(bǔ)償環(huán)節(jié)中，其電流狀態(tài)一直在變化當(dāng)中，基于這樣模式無功電流源對于電力系統(tǒng)的補(bǔ)償效果比較好。因此，可以說在電力系統(tǒng)中，應(yīng)用靜止同步補(bǔ)償器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。

從靜止同步補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中的控制上分析，其無功電流能夠隨意進(jìn)行控制，但是該種無功電流并不是一成不變的，而是根據(jù)電力系統(tǒng)中的實際情況，進(jìn)行需求性變化。該種變化與其他種補(bǔ)償器相比，重要性凸顯，能夠有效地實現(xiàn)補(bǔ)償器的控制性。

2.4 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用

在能源緊張的當(dāng)今社會中，應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能，對于促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展具有較為積極的意義。實現(xiàn)電氣節(jié)能是指將電力電子技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備運行環(huán)節(jié)中，節(jié)約資源、減少浪費、提高資源利用率等方式，最大程度上滿足社會發(fā)展對于資源的實際需求。從企業(yè)發(fā)展角度分析，電力電子節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得企業(yè)的實際運行狀況好轉(zhuǎn)，大幅度地降低用電費用的支出。從民眾角度進(jìn)行分析，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，其本質(zhì)上是一個惠民工程，在為民眾提供電力服務(wù)的基礎(chǔ)上，降低家庭的電費支出，并且能夠為民眾提供比較好的用電環(huán)境。

以空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用為例進(jìn)行分析，三星空調(diào)中的電力電子節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，展現(xiàn)出良好的電力節(jié)能性能，在普通空調(diào)的啟動技術(shù)基礎(chǔ)上，采用Turbo特保強(qiáng)力制冷（制熱）技術(shù)，實現(xiàn)空調(diào)快速穩(wěn)定的啟動。在應(yīng)用了Turbo功能的三星空調(diào)再啟動階段其設(shè)定溫度達(dá)到時間同比縮短了40%，并且能夠全面地啟動“回流空調(diào)”戰(zhàn)略。在空氣回流控制系統(tǒng)中，采用數(shù)碼控制獨立送風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)風(fēng)力的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)節(jié)。三維出風(fēng)的系統(tǒng)，改變壁掛式空調(diào)設(shè)計模型，使得空調(diào)的送風(fēng)距離增加并且提升了空調(diào)的實際效率。同時，該技術(shù)的研發(fā)，還能夠應(yīng)用到汽車、航天、運輸?shù)阮I(lǐng)域中。

3 結(jié)語

綜上所述，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生，有效地推動了電力系統(tǒng)的發(fā)展，為人類社會進(jìn)步帶來科技動力。如今，電力電子技術(shù)的研發(fā)更加的集成化、智能化，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠滿足現(xiàn)代化的電力需求。在本文中首先對于電力電子技術(shù)的產(chǎn)生背景進(jìn)行介紹，分析了不同電力電子技術(shù)以及設(shè)備在電力系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。如，電力電子變流技術(shù)應(yīng)用、有源濾波器和靜止同步補(bǔ)償器的應(yīng)用以及電力系統(tǒng)電力節(jié)能等。

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作者簡介：王玉彬（1995-），男，四川江油人，西北民族大學(xué)榆中校區(qū)本科在讀學(xué)生，研究方向：自動化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）