淺談電力電氣自動化元件技術(shù)的運用

魏立超

摘 要：電力電氣在我國有著較長的發(fā)展歷史，電力電氣的概念早在上個世紀(jì)初就已經(jīng)提出，并且在五十年代的時候相關(guān)學(xué)校已經(jīng)開始開展電力電氣課程。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，電力電氣自動化也越來越完善，并且呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的狀況。隨著電力電子技術(shù)與微電子信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電力控制概念已經(jīng)不適合當(dāng)前的企業(yè)發(fā)展了，只有在火電廠的加強(qiáng)電力電氣自動化元件技術(shù)的運用，才能夠促進(jìn)火電廠的生產(chǎn)能力和管理水平的提高，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力>

關(guān)鍵詞：電力電氣；自動化元件；技術(shù)的運用

1 前言

為了能夠給電力企業(yè)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)提供極為重要的保障，我們應(yīng)該不斷注重強(qiáng)化電力電氣自動化元件技術(shù)的運用。我國電力電氣行業(yè)發(fā)展水平的高低很大程度上取決于電力電氣自動化程度的高低。當(dāng)今社會，計算機(jī)技術(shù)水平越來越高，在相當(dāng)一部分領(lǐng)域內(nèi)電力自動控制獲得了極為廣泛地應(yīng)用。改革開放以來，我國市場經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，為了適應(yīng)市場變化發(fā)展的需求，電力企業(yè)應(yīng)該注重和強(qiáng)調(diào)自動化生產(chǎn)，從而為促進(jìn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高提供有力的支持。

2 電力電氣化研究的重要意義

市場經(jīng)濟(jì)的核心是市場，企業(yè)的生產(chǎn)是為了市場的需求而存在的。因此，只有提高企業(yè)的電力電氣自動化程度，才能滿足市場對產(chǎn)品的大需求，提高企業(yè)的市場份額。同時能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，減少設(shè)備的故障發(fā)生和產(chǎn)品次品的產(chǎn)生，提高生產(chǎn)的安全性。企業(yè)提高企業(yè)生產(chǎn)的電力電氣自動化，可以有效的提高工作的可靠性，提高運行的經(jīng)濟(jì)性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)勞動的條件。提高企業(yè)的電力電氣化程度，可以從改善電力電氣自動化元件的技術(shù)方面著手，這是一個最基本的手段。

3 電力行業(yè)中主要使用的電力電氣自動化元件技術(shù)

3.1 低頻的變換器電路逐漸被高頻的變換器電路所取代

因為不斷獲得更新的電力電子器件導(dǎo)致組成電力電子器件的變換器也應(yīng)該及時地獲得更新。當(dāng)更新出新一代的電力電子器件之后，不僅將功率因素提高了，同時降低了高次諧波對電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響力度，最終有效地解決了在低頻區(qū)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動這一問題。當(dāng)前，PWM逆變器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在了電力電氣器件當(dāng)中。不僅相應(yīng)提高了功率，同時還將高次諧波給電網(wǎng)帶來的不良影響大大降低了。運用PWM 變換器在很大程度上妥善解決了處于低頻區(qū)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動造成的一些問題。電機(jī)繞組是引發(fā)不少振動的原因之一。而當(dāng)電力電子器件處在電流大且電壓高這一基本情況下就會發(fā)生關(guān)閉或者是導(dǎo)通的現(xiàn)象，這樣一來就會對開關(guān)造成相當(dāng)嚴(yán)重的損害。所以說開關(guān)的損耗的限制是逆變器的工作頻率難以得到提升的主要原因。

3.2 交流調(diào)速控制理論變得越來越成熟

矢量控制這一基本的思想內(nèi)容是我國當(dāng)前在使用交流調(diào)速控制理論中所采用的主要思想，形成這一基本思想的原因在于對直流電動機(jī)的控制方法進(jìn)行仿照，有效地將定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和磁場分量解耦開來，同時對分貝控制的形式進(jìn)行有效地采用。這種解耦的方式主要使用與直流變化相類似的模式有效地替代異步電動機(jī)的物理模型來完成，在這種過程中，應(yīng)該要檢查轉(zhuǎn)子磁鏈的方向。原因在于：矢量旋轉(zhuǎn)變化的時候具有較強(qiáng)的綜合性以及復(fù)雜性，并且轉(zhuǎn)子磁鏈會對轉(zhuǎn)子回路之間的參數(shù)產(chǎn)生較大的影響，因此，所需要的分析結(jié)果在實際的應(yīng)用中是難以獲得的，所以一定要即時進(jìn)行檢測工作。而在控制直接轉(zhuǎn)矩方面，所運用到的是空間矢量的分析方法。

4 電氣元件的運用分析

4.1 全控型電子開關(guān)取代半控型晶閘管

運動控制出現(xiàn)的一個重大標(biāo)志是晶閘管的出現(xiàn)，它是市場上出現(xiàn)最早的電力器件，至今仍在廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，逐漸開發(fā)了全控型的器件，它是為了滿足交流變頻技術(shù)的發(fā)展需求。這是繼晶閘管之后出現(xiàn)的第二代電力器件。由于生產(chǎn)中的需求不同，各類電器元件都應(yīng)用在各自的應(yīng)用范圍。全控型電器元件中有一類叫做CTR，它具有二次擊穿現(xiàn)象，并且它在安全工作區(qū)時比較容易受到參數(shù)的影響，使得熱容量減少，人們必須根據(jù)不同的需求特性去設(shè)計出合適的電路。這樣就造成了電路設(shè)計復(fù)雜，難以掌握。GTO也是我們經(jīng)常用的一類高壓器件，它的最大缺陷在于關(guān)斷增益較低，需要的關(guān)斷電路十分復(fù)雜。這兩種電器元件需要的控制電路都比較大，這也就需要我們設(shè)計龐大的門極控制電路。此種期間的缺陷促進(jìn)了MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的發(fā)展，它具有高輸入阻抗，基本不需要穩(wěn)定的驅(qū)動電流，只不過在器件開通時我們需要提供容性電流給器件充電，而器件關(guān)斷時，我們也需要提供放電電流讓器件得以放電。此器件涉及到的驅(qū)動電路比較簡單，它的開啟關(guān)閉耗時比較少，安全區(qū)的工作也比較穩(wěn)定。

4.2 變換器由低頻發(fā)展為高頻

既然電器元件在不斷地更新變革，那么由電氣元件構(gòu)成的變換器也需要更新?lián)Q代。在使用晶閘管的時代，變換器是相控整流。當(dāng)進(jìn)入全控型電氣時代時，我們大多采用PWM變換器，這樣一來便提高了器件的功率因數(shù)，使得高次諧波對電網(wǎng)的影響減小，同樣也使得電動機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈沖問題得到了解決。在PWM逆變器中，電壓電流產(chǎn)生的諧波分量會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動作用，并且會作用在定轉(zhuǎn)子上，使得電機(jī)發(fā)出噪聲這一問題得到解決。目前，我們一般采用提高開關(guān)頻率的方法去解決這一問題，使它產(chǎn)生的噪聲超過人耳能夠感受到的范圍。但是在高壓情況下，電器元件的開關(guān)損耗會很大，從而限制了元件的工作頻率。

5 結(jié)論

當(dāng)前的信息技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)對電力電氣系統(tǒng)自動化的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的促進(jìn)作用。因為這些高新技術(shù)的幫助，使得電力電氣的相關(guān)設(shè)備以及元件技術(shù)不管在制造方面還是在應(yīng)用水平方面都獲得了較大的提高，同時也使電氣自動化系統(tǒng)擁有了更高的整體水平。

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