電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：在科技不斷發(fā)展中，電力電子技術(shù)也在持續(xù)的深入，并成為建設(shè)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)。通過對電力電子的發(fā)展探究，在靜止中的無功補償裝置以及有緣電力濾波、高壓直流中的輸電技術(shù)這些在電力電子中的不斷使用，來對電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的使用進行研究。希望通過探究可以使得電力電子設(shè)備在整個電力系統(tǒng)的應(yīng)用中得到廣泛的使用。

關(guān)鍵詞：電力電子；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.125

0 前言

電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)有十分廣泛，通過相關(guān)調(diào)查報告可以看到，有70%的電能是要在電力電子的變流裝置的基礎(chǔ)上來處理的。假如沒有電力電子的使用整個電力系統(tǒng)便是和實際的脫離，由此所造成的后果也是十分嚴重的。直流輸電的技術(shù)體現(xiàn)在遠距離和大容量上，在受電端的逆流閥和跟整流閥都在使用晶閘管的變流設(shè)備。

1 電力電子技術(shù)的發(fā)展

我們可以把器件制造技術(shù)跟電子中的電路使用技術(shù)統(tǒng)稱為電力電子技術(shù)。同時電力電子器的發(fā)展經(jīng)歷也可以分為幾個階段，首先是半控型其次是復(fù)合型然后還有全控型這幾個階段，他們可以把保護電路、驅(qū)動控制以及功率器件全部集合在一起，共同構(gòu)成集成電路，但是現(xiàn)在他們的功率較小，但是我們可以看出它代表了發(fā)展的重要方向。

在現(xiàn)在這個階段使用最為廣泛的是整流電路，在20世紀的80年代也是逆變電路使用發(fā)展的高峰，其中自行關(guān)閉器件也在這個時候大量的出現(xiàn)，這個時期的總體發(fā)展趨勢是高頻化，同時還出現(xiàn)了諧振型和矩陣型逆變電路等這些。PWM控制器也推動著電力電子的發(fā)展，同時還有自適應(yīng)控制、瞬時無功控制或者模糊控制。

2 靜止無功補償裝置

在電力系統(tǒng)中提供負載功率因數(shù)的是無功功率的補償，同時在設(shè)備容量的降低上和鐵道的三相有功平衡跟無功負載、功率降低損耗、提高供電質(zhì)量以及使得電壓的受壓端和電網(wǎng)之間更為穩(wěn)定這些上都有廣泛的使用。靜止無功補償?shù)氖褂梅秶芯чl管電抗器以及串聯(lián)補償裝置甚至是投切電容器這些。TCR的單相結(jié)構(gòu)也是反向并聯(lián)電抗器跟晶閘管，兩者在使用上經(jīng)常串聯(lián)，對于長時間調(diào)整電抗器功率也有效果，這樣使得晶閘可以管可以觸發(fā)延遲角改變，進而可以控制電流強弱。TCR可以使用支路對三角形連接的三相交流調(diào)壓電路控制，具體的方法為：

同時在TSC優(yōu)勢中沒有較為嚴重的磨損同時相應(yīng)的時間較短，這些也可以變得平滑透切同時也可以進行綜合性的補償。內(nèi)部小電感也可以對電容器在投入電網(wǎng)的過程中減少沖擊電流。要想實現(xiàn)電力導(dǎo)體橋式變流器的補償便要使用靜止同步補償器。這和SVC相比調(diào)速更快，補償電流中諧波的產(chǎn)生量也在減少。實現(xiàn)這一功能的原理就是電網(wǎng)中并聯(lián)的自換相橋式電路，對于側(cè)為電壓和電路交流實現(xiàn)調(diào)節(jié)把電壓的相位跟振幅進行輸出。

可控的串聯(lián)的補償裝置中TCSC也有晶閘管控制電抗器和電容器，我們通過并聯(lián)組成系統(tǒng)。晶閘管的導(dǎo)通角也可以進行調(diào)節(jié)能把電抗器的電流改變，這樣也可以保證補償?shù)幕l連續(xù)變化，改變系統(tǒng)中的阻尼情況，對低頻振蕩有效的抑制，讓系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

3 高壓直流的輸電技術(shù)

按照直流聯(lián)絡(luò)可以把高壓直流的輸電技術(shù)分為雙極聯(lián)絡(luò)跟單極聯(lián)絡(luò)或者同級聯(lián)絡(luò)。轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)交流—直流，直流—交流的轉(zhuǎn)變，他的主要組成為閥橋跟帶載的抽頭切換器，閥橋便是高壓閥，其中由7個脈沖波跟13個脈波逆變器或者脈波整流器組成，整流變壓器。濾波器可以產(chǎn)生一些諧波，同時也可以將換流器中的諧波消除掉。平波電抗器主要的功能是把直流線路的諧波進行消減，同時對直流線路中由于斷路的問題產(chǎn)生的巨大電流降低，限制峰值時的電流經(jīng)過，通過這樣的方法來縮減逆變器在換相的過程中沒有成功甚至出現(xiàn)電流的中斷。

這個技術(shù)現(xiàn)在的關(guān)注程度十分高，也是電力電子中的重要技術(shù)。主要是使用在高壓直流輸電上，這一技術(shù)在使用過后在相同的條件下電能的在輸送中的損耗要比交流電的輸送損耗小很多。在技術(shù)上分析之后造成這個現(xiàn)狀的原因是由于高壓直流電在輸送時整體電流十分穩(wěn)定，幾乎沒有變化，這樣也就沒有相應(yīng)的電抗壓降，因此整個輸電過程中壓降也在無形中得到減少。在工程實際使用中，我們在直流輸電的線路尾部跟頭部接入功率較大的半控型器件使用相控整流跟有電源的逆變器，以及較大功率的晶閘管，這幾種設(shè)備通常是三相全部控橋當(dāng)做最基礎(chǔ)的單元進行工作。這樣的設(shè)計也就形成了復(fù)合結(jié)構(gòu)變換器（使用三相橋變換器并串聯(lián)共同構(gòu)成），處理這些之外還有所有的晶閘管在進行串聯(lián)之后形成的上下橋臂（三相橋變換器中）。這個技術(shù)投資較低同時在運行過程中十分穩(wěn)定，穩(wěn)定程度也決定了應(yīng)用市場非常廣闊。

4 有源的電力濾波器

其中有源電力的濾波器具體的使用原理是，第一確定需要補償?shù)膶ο螅ㄟ^補償對象諧波電流對其中的分量進行檢測，由于補償裝置中電流的分量多少是一定的，同時電流分量的極性相反，這個問題也導(dǎo)致電網(wǎng)的基波分量，建立在瞬時的無功功率這個機理。有源電力濾波器在使用的過程中有響應(yīng)速度快跟多樣性補償這些優(yōu)勢，同時他受到的電網(wǎng)阻抗較小，可以抑制諧波的產(chǎn)生。有源電力濾波器主要分為兩種第一是補償電流，主要是對指令信號的檢測同時產(chǎn)生補償電流。第二是指令電流中的運算電路，他的主要是檢測所補償?shù)臒o功電流分量跟諧波。

5 在發(fā)電中的使用

在發(fā)電環(huán)節(jié)使用電力電子技術(shù)能夠提高發(fā)電系統(tǒng)在工作中的功率。勵磁控制也是現(xiàn)在使用較為廣泛的發(fā)電控制方法，主要是通過品閘管對電路進行整流實現(xiàn)設(shè)備之間的連接，相對來說控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較為簡單，可靠性高，同時成本在相對可控的范圍之內(nèi)，整體運行狀況相對良好滿足技術(shù)要求。靜止勵磁控制的方法，是要對勵磁機實行改造，之后去除其中的慣性只有這樣才可以提高整體的穩(wěn)定性跟運行效果?？茖W(xué)的方法對結(jié)合電力系統(tǒng)運行規(guī)律達到控制的目的，保證電氣工作效率。變速勵磁主要是使用變頻設(shè)備實現(xiàn)發(fā)電機組速度的控制和調(diào)節(jié)，進而提高運行效率使得機組處在自動控制的狀態(tài)中來結(jié)合勵磁設(shè)備，功率在輸出中也會高效穩(wěn)定，這種技術(shù)也被使用直水利發(fā)電跟風(fēng)力發(fā)電中。發(fā)電廠的設(shè)備中，發(fā)電設(shè)備用電一直存在同時在設(shè)備耗電中比例較高，變頻器是對其進行控制的有效手段。變頻器對機組工作頻率自主調(diào)節(jié)節(jié)約能耗。因此在電力電子的不斷發(fā)展中各種設(shè)備和技術(shù)也在深入發(fā)展，同時他們?yōu)橄到y(tǒng)的高效運行提供了大量幫助。

6 在電力系統(tǒng)的輸送跟配電環(huán)節(jié)上的使用

在柔性輸交流電中的使用。我們可以使用控制技術(shù)跟電子電力技術(shù)相互結(jié)合，這樣對在輸配電過程中的線路阻抗跟電壓以及相位角實現(xiàn)不間斷調(diào)節(jié)控制，這些技術(shù)可以統(tǒng)一稱之為是柔性交流輸電技術(shù)。同時我們也要看到這個技術(shù)的重要作用在于極大幅度的降低電力在輸送過程中的能量損耗。通過這些我們可以看出這些技術(shù)也在直接提升電力的使用效率，同時柔性輸電還能夠提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這個技術(shù)也是電力系統(tǒng)中使用這個技術(shù)的重要標本。

在配電環(huán)節(jié)上的使用，在配電過程中實行有效的控制便是保證電能的關(guān)鍵。電能質(zhì)量在控制的時候要對配電中的頻率跟電壓以及諧波等等都要實行有效的滿足，同時也要對瞬間動波問題跟干擾避免。在這個階段主要是基于DFACTS這樣的電能質(zhì)量進行的調(diào)節(jié)裝置使用，這些都可以對電能進行質(zhì)量保證。同時柔性交流輸電的成熟也在不斷豐富電能質(zhì)量的控制方法?，F(xiàn)在DFACTS技術(shù)也逐漸被稱之為FACTS技術(shù)，他們的工作原理跟性能以及結(jié)構(gòu)都十分相同。在電力電子市場的不斷發(fā)展中一定出不斷開發(fā)出新技術(shù)跟新設(shè)備，各種成本少跟技術(shù)簡單的技術(shù)也會不斷使用。

7 小結(jié)

電力電子技術(shù)可以對電網(wǎng)進行有效的調(diào)節(jié)和配置，充分保證能源的充分使用和節(jié)約，同時提高電網(wǎng)的整體質(zhì)量。這也是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要手段，可以在電力電子的不斷發(fā)展中持續(xù)推進電網(wǎng)建設(shè)。

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作者簡介：王鋼（1968-），男，湖北武漢人，本科，實驗師，研究方向：自動化技術(shù)。