電力電子技術(shù)的應(yīng)用與電力系統(tǒng)分析和控制

孫金超

摘 要：控制系統(tǒng)部分的電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行過(guò)程中起到了十分重要的作用。電力電子技術(shù)不僅提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量同時(shí)也使得電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠地技術(shù)保障?；诖耍疚膭t從電力系統(tǒng)的實(shí)際情況出發(fā)，主要地分析電力電子技術(shù)的特點(diǎn)及其在電力系統(tǒng)中的具體實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中取得了積極效果，不但提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)也形成了各種裝置，保證了電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果滿足實(shí)際需要。據(jù)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，我們應(yīng)重點(diǎn)分析電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中形成的幾大類裝置，通過(guò)分析這些裝置的特點(diǎn)和性能，進(jìn)而對(duì)電力電子技術(shù)有更深的認(rèn)識(shí)。

一、現(xiàn)代電子電力技術(shù)的發(fā)展

在21世紀(jì)初加快現(xiàn)代電力電子化轉(zhuǎn)化的力度，必將形成一條朝陽(yáng)的高科技產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，電力電子技術(shù)的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝，已成為世界各國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制和機(jī)電一體化領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)最激烈的陣地，各發(fā)達(dá)國(guó)家均在這一領(lǐng)域注入極大的人力，物力和財(cái)力，使之進(jìn)入高科技行業(yè)，就電力電子技術(shù)的理論研究言，目前日本，美國(guó)及法國(guó)，荷蘭，丹麥等西歐，國(guó)家可以說(shuō)是齊頭并進(jìn)，在這些國(guó)家各種先進(jìn)的電力電子功率量不斷開(kāi)發(fā)完善，促進(jìn)電力電子技術(shù)向著高頻化邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的高效節(jié)有，為真正實(shí)現(xiàn)工控設(shè)備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，也為21世紀(jì)電力電子技術(shù)的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景，我國(guó)開(kāi)發(fā)研制電力電子器件的綜合技術(shù)能力與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有較大的差距，要發(fā)展和創(chuàng)新我國(guó)電力電子技術(shù)，并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，就必須走有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)創(chuàng)新之路，牢牢堅(jiān)持和掌握產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方法走共同發(fā)展之路，從跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，逐步走上自主創(chuàng)新。從交叉學(xué)科的相互滲透中創(chuàng)新，從器件開(kāi)發(fā)選擇及電路結(jié)構(gòu)變換上創(chuàng)新，這對(duì)電力技術(shù)創(chuàng)新是尤其實(shí)用的。

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)子在電力系統(tǒng)中發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

1、發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變速調(diào)頻。在電力系統(tǒng)中的整個(gè)發(fā)電設(shè)備耗電量來(lái)說(shuō)發(fā)電廠機(jī)水泵的耗電量占較大比重，同時(shí)發(fā)電廠機(jī)水泵的運(yùn)行效率相當(dāng)?shù)牡汀Ｒ虼?，電力電子技術(shù)在發(fā)電廠機(jī)水泵中的具體應(yīng)用可以通過(guò)對(duì)其變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的節(jié)能減耗。一般對(duì)發(fā)電廠機(jī)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)一般選用低壓變頻器或者高壓變頻器，相對(duì)于低壓變頻器高壓變頻器的技術(shù)水平并不是十分精湛。

2、太陽(yáng)能控制系統(tǒng)。太陽(yáng)能清潔能源是我國(guó)乃至世界的未來(lái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略方式及戰(zhàn)略方向。獨(dú)立系統(tǒng)或者并網(wǎng)的大功率太陽(yáng)能發(fā)電都要經(jīng)過(guò)直流電向交流電的轉(zhuǎn)換。逆變器是太陽(yáng)能控制系統(tǒng)的核心所在，它具備著最大功率的跟蹤功能。

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及水力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效地功率的高低和風(fēng)速的大小成三次方正比的關(guān)系，為使風(fēng)力發(fā)電達(dá)到最大的有效功率，可以對(duì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)行變速運(yùn)行；水力發(fā)電機(jī)的有效功率則與水頭的壓力及流量有著密切的關(guān)系，同時(shí)水力發(fā)電機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)速也會(huì)隨著水頭的變化幅度而發(fā)生改變。另外，電力電子技術(shù)可以調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率使其輸出頻率恒定。變頻電源是變速恒頻勵(lì)磁技術(shù)的核心所在。

4、大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制。造價(jià)低、可靠性較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等是靜止勵(lì)磁的特點(diǎn)現(xiàn)階段，靜止勵(lì)磁被廣泛的使用在世界各大電力系統(tǒng)中，它主要是采用晶閘管整流自并勵(lì)。電力電子技術(shù)通過(guò)對(duì)大型發(fā)電機(jī)的改善，使發(fā)電機(jī)省去了勵(lì)磁機(jī)，為大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制提供了有力的條件。

（二）電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

1、直流輸電技術(shù)。高壓直流輸電的受電端的逆變裝置及送電端的整流裝置都采用了晶閘管變流裝置，它可以有效地解決長(zhǎng)距離、大容量等的損耗問(wèn)題，因直流輸電技術(shù)的控制性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、操作性強(qiáng)、電容量大及其靈活度較高，所以直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)程的輸電工程中發(fā)揮著十分重要的作用。

2、交流輸電技術(shù)。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)的工作人員在交流輸電的研究領(lǐng)域主要集中在推廣與應(yīng)用柔性的交流輸電技術(shù)。柔性交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)質(zhì)相似與彈性補(bǔ)償技術(shù)，它主要是控制發(fā)電輸電系統(tǒng)的電壓及相位。柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)是電力電子技術(shù)改造傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)的一個(gè)顯著成果，它可以在降低輸電損耗率的同時(shí)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3、配電環(huán)節(jié)。如何加強(qiáng)供電的可靠性及如何提高配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量是當(dāng)前配電系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)題。在進(jìn)行電能質(zhì)量控制時(shí)既要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)及干擾，又要滿足電壓、頻率及不對(duì)稱度等的要求。電力電子技術(shù)在這一環(huán)節(jié)的應(yīng)用可以有效地解決這一問(wèn)題。電力電子變壓器主要采用了電力電子技術(shù)中的變換技術(shù)對(duì)能力進(jìn)行有效地轉(zhuǎn)換及控制，電力電子變壓器可以有效地改善電能質(zhì)量，提高利用電能的可靠性，以及對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。從當(dāng)前電力電子技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，基于電力電子技術(shù)的有源濾波器、靜止同步補(bǔ)償器裝置和動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量提供了有力支持。

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