電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

西北民族大學(xué) 廖俊學(xué)

前言

電力電子技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛，在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用又尤為普遍，并且在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用效果也較為良好。在用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變頻和控制的過(guò)程中，不僅提升了電力系統(tǒng)的快速性與穩(wěn)定性，而且還保障了各個(gè)裝置的功能不受損害。極大地實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)整體能夠有效運(yùn)行的效果，推動(dòng)了我國(guó)電力系統(tǒng)的高速發(fā)展。所以，在電力系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)的使用就顯得尤為重要。

1.電力電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.1 電力電子技術(shù)的產(chǎn)生

電力電子技術(shù)產(chǎn)生于二十世紀(jì)，美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管為電力電子技術(shù)的誕生標(biāo)志，電子電力技術(shù)設(shè)備在不同領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，為社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了傳動(dòng)技術(shù)，其中晶閘管是電力電子技術(shù)的主要運(yùn)用表現(xiàn)，開(kāi)啟了電力電子技術(shù)的新紀(jì)元。因?yàn)榫чl管的出現(xiàn)，可控型的整流裝置被研制出來(lái)，從此電力系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了變流器時(shí)代，加速了電力電子技術(shù)的發(fā)展。

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晶體管和晶閘管為典型代表。晶閘管出現(xiàn)后，因?yàn)樗容^良好的電氣性能和控制性能，使之很快取代了對(duì)人體有害的且電壓落差極大的水銀整流器，并且其使用范圍迅速擴(kuò)大。二十世紀(jì)七十年代，以門(mén)極可關(guān)斷晶閘管、電力雙極型晶體管為主導(dǎo)地位的全控型器件高速發(fā)展，這些全控型器件具有既可讓門(mén)極開(kāi)通也可讓門(mén)極關(guān)斷的功能，且它的開(kāi)關(guān)速度比晶閘管快很多，所以全控型器件通常用于開(kāi)關(guān)頻率較高的場(chǎng)所。它又將電力電子技術(shù)推向了一個(gè)新的發(fā)展階段。在二十世紀(jì)八十年代，以絕緣柵極雙極型晶體管為代表的復(fù)合型器件的出現(xiàn)，因?yàn)榫哂序?qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快、通態(tài)壓降小、載流能力大、可承受電壓高等優(yōu)點(diǎn)，使其迅速成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件，這些復(fù)合型器件常常綜合了多個(gè)器件的優(yōu)點(diǎn)，在大量電力系統(tǒng)場(chǎng)合中得到了大量運(yùn)用。

2.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1 電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的運(yùn)用

電力電子技術(shù)如整流、逆變等大范圍運(yùn)用于發(fā)電機(jī)組，電力電子技術(shù)的應(yīng)用目的主要是為了保證在發(fā)電環(huán)節(jié)中設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)減小設(shè)備損耗，提高設(shè)備效率就大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制而言，靜止勵(lì)磁使用了晶閘管的電力電子交流技術(shù)中的整流技術(shù)，具有使用方便、技術(shù)成熟、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在各大電力領(lǐng)域中發(fā)揮著積極作用。因?yàn)槭∪チ藙?lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，所以使其快速性性能得到了大幅提升，在保障了穩(wěn)定性的前提下，給控制律提供了既穩(wěn)定又快速運(yùn)行的有利條件。在水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流技術(shù)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中，電力電子技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。在這里不進(jìn)行詳細(xì)的展開(kāi)說(shuō)明。

2.2 電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)的運(yùn)用

直流輸電技術(shù)與輕型直流輸電技術(shù)。直流輸電有著大輸電容量、穩(wěn)定性強(qiáng)、調(diào)節(jié)靈活的特征，在遠(yuǎn)距離輸電方面，高壓直流輸電展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以在同樣的技術(shù)條件下，最大化的降低電能在輸電過(guò)程中的損耗。隨著電力電子技術(shù)的應(yīng)用，加快了我國(guó)直流輸電技術(shù)的發(fā)展。在出現(xiàn)了輕型直流輸電技術(shù)后，把直流輸電中所遇到的問(wèn)題有效的進(jìn)行了解決。確保直流電可以把電輸送到無(wú)交流電源負(fù)荷點(diǎn)處。通過(guò)把脈寬調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到輕型輸電環(huán)節(jié)中，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)源逆變的目的。研究得知，在高壓直流輸電技術(shù)中，電力電子技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，它的基本功能是，將直流輸電線路的兩端接上晶閘管、逆變器和控制器件等來(lái)構(gòu)成一個(gè)基本的電路單元，此技術(shù)成本低，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在應(yīng)用了此技術(shù)后，在技術(shù)條件相等的情況下，與交流所帶來(lái)的損耗相比，輸送電能的損耗會(huì)更低。以技術(shù)層面入手進(jìn)行分析，這是因?yàn)樵谥绷鞯那闆r下，會(huì)具有穩(wěn)定的電流，變化較少，這樣一定的額電抗壓降也會(huì)隨之降低，從而也就降低了整個(gè)輸送過(guò)程中的整體壓降。在具體的應(yīng)用時(shí)，需要在三相全控橋電流基礎(chǔ)上，把有源逆變器、大功率的晶閘管以及半控型器件接入到直流輸電線路首位兩端。通過(guò)這種設(shè)計(jì)安裝，構(gòu)成了三相橋并聯(lián)形式的變換器。基于此，在串聯(lián)了眾多晶閘管后，構(gòu)成了三相上下的橋臂，而且是三相橋變換器。

輸電環(huán)節(jié)是電力系統(tǒng)中的重點(diǎn)內(nèi)容，在實(shí)際輸電過(guò)程中帶那里系統(tǒng)會(huì)受到外在因素的干擾導(dǎo)致電力系統(tǒng)輸電不穩(wěn)定。那么此時(shí)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(yùn)行效率。

2.3 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能中的運(yùn)用

眾所周知，在能源緊張的當(dāng)今社會(huì)中，多開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源的技術(shù)是很有積極的意義的。應(yīng)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能就是其中之一，這對(duì)于促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有較為積極的意義。實(shí)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(yùn)行環(huán)節(jié)中，通過(guò)節(jié)約資源、減少損耗、提高電能利用率等方式，最大程度上的實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源。從企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展角度來(lái)看，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生和運(yùn)用具有十分積極的意義，電力電子節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行狀況好轉(zhuǎn)，大幅度的降低用電費(fèi)用的支出。從民眾角度進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，其本質(zhì)上是一個(gè)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(fèi)支出，并且能夠?yàn)槊癖娞峁┍容^好的用電環(huán)境。

減少無(wú)功損耗，提高功率因素就是電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用，電氣裝置運(yùn)行過(guò)程中既消耗有功功率，也消耗無(wú)功功率，由此可見(jiàn)，無(wú)功功率與有功功率具有同等的重要性，因此無(wú)功電源和有功電源類(lèi)似，減少無(wú)功功率損耗能夠提高功率因數(shù)從而在根本上提升電能質(zhì)量和減少電能損耗。電力系統(tǒng)中減少無(wú)功損耗具有積極意義，如果電力系統(tǒng)中無(wú)功功率未達(dá)到平衡將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降并且增加電機(jī)的額定容量，并由此導(dǎo)致功率因數(shù)下降造成線路中有功功率和電能的大量損耗，造成相關(guān)電氣設(shè)備的容量不能得以保證，增大了設(shè)備容量，不能發(fā)揮出它們本有的經(jīng)濟(jì)效益。因此，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的節(jié)能運(yùn)用充滿了積極意義。

3.結(jié)論

綜上所述，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì)電力技術(shù)的發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用，為人類(lèi)的科技進(jìn)步做出來(lái)卓越的貢獻(xiàn)。如今，電力電子技術(shù)的發(fā)展也已經(jīng)趨向于集成化、智能化。而由中國(guó)中車(chē)生產(chǎn)的IGBT也是目前國(guó)際最先進(jìn)的電力電子芯片，高度運(yùn)用于高鐵，航天等領(lǐng)域。相信電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與突破，會(huì)在科技高速發(fā)展的今天，更好的服務(wù)于人民，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。在本文中首先對(duì)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(shí)際應(yīng)用。如，電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的運(yùn)用、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用以及電力系統(tǒng)電力節(jié)能等。

[1]王玉彬.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)踐運(yùn)用分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2017-04-05。

[2]張子昂.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017-12-22.

[3]王小松.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017-12-06.

[4]吳大江.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].科技傳播,2011-03-08.