電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：電力電子技術(shù)是在當(dāng)代電力系統(tǒng)中研發(fā)出來的新技術(shù)，直接關(guān)乎電力領(lǐng)域新能源和新技術(shù)的革新，由此改變?nèi)藗兊纳钯|(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)的不斷進(jìn)步。隨著近年來科技成果的不斷涌現(xiàn)，電子技術(shù)在各領(lǐng)域中都得到了全面的推廣，同時(shí)充分發(fā)揮著自身價(jià)值，便捷了人們的工作和生活。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)也展現(xiàn)出良好的使用效果，為電力系統(tǒng)的發(fā)展夯實(shí)了基礎(chǔ)。

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

1電力電子技術(shù)的定義及模式

電力電子技術(shù)是綜合性的技術(shù)平臺(tái)，其以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，內(nèi)含半導(dǎo)體器件、控制系統(tǒng)等組合而成。該項(xiàng)技術(shù)誕生至今已有五十余年，極大的方便了我們的工作和生活。電力電子技術(shù)應(yīng)用廣泛，不僅存在于民用產(chǎn)品，還遍布于新能源開發(fā)、電量調(diào)控等領(lǐng)域。由于近年來技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使得其發(fā)展有了很大的飛躍。電力電子技術(shù)的本質(zhì)就是借助半導(dǎo)體電子器件完成功率的轉(zhuǎn)換，以及控制電路的通斷等，一般涉及電力電子變換技術(shù)和電力電子控制技術(shù)兩大類。前者以電力電子變換電路為基石，將電網(wǎng)中的電能變?yōu)樨?fù)載需要的功能，一般有如下四種表現(xiàn)形式：（1）整流電路AC-DC；（2）斬波電路DC—DC；（3）逆變電路DC-AC：（4）交流變換電路ACAC。后者以電力電子控制電路為基石，借助自動(dòng)控制理論以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，控制形式有如下幾種：相控方式，頻控方式，斬控方式，相頻控制方式及斬頻控制方式。只有擇取先進(jìn)的控制形式，變換電路的工作效率才能達(dá)到最大。

2電力電子技術(shù)的應(yīng)用

在二十世紀(jì)末，就有學(xué)者拋出了柔性交流輸電（FACTS）的概念，將電力電子技術(shù)使用在電力系統(tǒng)中之后，在社會(huì)上引起了極大的反響，各種實(shí)踐性質(zhì)的設(shè)備相繼被研發(fā)出來。

2.1電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電氣系統(tǒng)是一個(gè)綜合性極高的系統(tǒng)，其中包含很多發(fā)電組元件，后者均集合了當(dāng)前的尖端科技，機(jī)構(gòu)異常精妙。電氣系統(tǒng)不僅需要相關(guān)從業(yè)人員有著很高的專業(yè)素養(yǎng)，還要兼具優(yōu)秀的業(yè)務(wù)能力，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備護(hù)養(yǎng)。電力電子技術(shù)在電氣領(lǐng)域的使用，能夠顯著提升設(shè)備運(yùn)行效率。那些較大的發(fā)電機(jī)，通常都受控于靜止勵(lì)磁。靜止勵(lì)磁關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)是品閘管整流電路，在結(jié)構(gòu)上極為便捷，并且具有極高的可靠性，關(guān)鍵的是其性價(jià)比極高。故而，勵(lì)磁系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于工程電力系統(tǒng)。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，特意的去掉慣性環(huán)節(jié)，通過這種途徑確保勵(lì)磁性能的可靠性。以上種種措施都是為系統(tǒng)帶來規(guī)律性的技術(shù)調(diào)控方案，充分體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這能夠顯著改善電氣設(shè)備運(yùn)行模式，進(jìn)而提升工作效率。水力、風(fēng)力發(fā)電的模式較為不同，一般使用變速勵(lì)磁機(jī)發(fā)電，輸出的功率受制于水流量和水頭壓力。這里一般存在這些關(guān)系，隨著水頭壓力的增加，機(jī)組的速度也會(huì)發(fā)生改變，運(yùn)行形式趨于一致。公式顯示，風(fēng)力發(fā)電的最大功效是和風(fēng)速有一定聯(lián)系的，數(shù)值上顯示前者是后者三次方形的正相關(guān)，由此為得到最大電力功效，作業(yè)人員會(huì)有意提升機(jī)組變化速率，再改變勵(lì)磁的運(yùn)動(dòng)頻率，進(jìn)而帶來生產(chǎn)效率的提升，繼而使得輸出頻率維持穩(wěn)定。

2.2電力電子技術(shù)在節(jié)電方面的應(yīng)用

（1）變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)對(duì)電能的節(jié)省一般體現(xiàn)在兩點(diǎn)：其一是研究電動(dòng)機(jī)自身的節(jié)電能力；其二是借助變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)改變速度。如果能將兩者進(jìn)行有效的結(jié)合，那么節(jié)電能力才能被發(fā)揮到最佳。據(jù)了解，在礦山和冶金等方面，交流調(diào)速使用的極為頻繁。

（2）去除無功損耗，提升功率因數(shù)。對(duì)于電氣設(shè)備而言，變壓器等核心設(shè)備基本都是感性負(fù)載。在它們正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先會(huì)損耗有功功率，這在一般設(shè)備中也會(huì)見到，但是意外的是其還會(huì)耗費(fèi)無功功率。無功電源和有功電源的目的都是保證電能質(zhì)量的。故而，在無用功容量較小時(shí)，就需要加上一些無功補(bǔ)償裝置，進(jìn)而提升它的功率因數(shù)。

2.3電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用

現(xiàn)在的配電系統(tǒng)依舊有著很多的缺陷，它不僅需要優(yōu)化電力運(yùn)用效率，還需要在運(yùn)用性能上進(jìn)行提升。在研究電力問題時(shí)，最為關(guān)鍵的因素就是電能質(zhì)量的優(yōu)劣。通常來說，電能質(zhì)量要符合諧波、頻率、電壓方面的規(guī)定，在產(chǎn)電環(huán)節(jié)必須要維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)代控制技術(shù)已經(jīng)和電子電力技術(shù)進(jìn)行了有效的融合，這在業(yè)界被稱為DFACTS技術(shù)結(jié)合。在FACTS技術(shù)體系基本完善之后，該技術(shù)才得到推廣。該技術(shù)是在FACTS技術(shù)的基石上進(jìn)行升級(jí)而得到的，兩者不管是在原理上，還是在結(jié)構(gòu)、性能等方面都極為相似。伴隨著電力電子元件的發(fā)展，電氣設(shè)備出現(xiàn)了供需上的不均衡，需求量逐漸超過了供應(yīng)量，DFACTS設(shè)備發(fā)展前景一片光明。DFACTS設(shè)備的市場(chǎng)被看好，其在成本上也比較低廉，技術(shù)難度也不高，隨著時(shí)間的推移，其市場(chǎng)占比必將逐年增加。

3電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題及解決方案

3.1電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

二十一世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，電力電子技術(shù)更是發(fā)展到了一個(gè)全新的層面。不過，隨著電力電子設(shè)備的市場(chǎng)逐漸被打開，一些相關(guān)的負(fù)面消息也出現(xiàn)了。在這些不利消息中，諧波污染諧波的問題最引人注目，其關(guān)鍵在于諧波會(huì)極大的減小電能產(chǎn)量，也會(huì)相應(yīng)的削減輸電效率，由此損害電網(wǎng)上的設(shè)備，影響它們的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最終也必將影響人們的正常生活。最典型的例子就是，諧波將會(huì)造成振動(dòng)，也會(huì)引起噪聲，產(chǎn)生的熱量甚至?xí)龎碾姍C(jī)。諧波會(huì)使得繼電保護(hù)等裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作，這樣一來自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)失去作用。同時(shí)更重要的一點(diǎn)就是，諧波還將擾亂通信系統(tǒng)，更有甚者還會(huì)直接打斷通信設(shè)備。

3.2發(fā)展解決方案

就當(dāng)前來看，諧波抑制常用兩大方案，即為無源濾波器與有源濾波器，這兩種使用的效果最為理想。無源電力濾波器主要的功能就是抑制諧波，有效提升電網(wǎng)功率因素，不過它的濾波經(jīng)常會(huì)被阻抗所影響，并且它還只能去除特殊次數(shù)的諧波，還會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生交互使得諧波被放大，這時(shí)候設(shè)備就會(huì)由于過載而被燒壞，同時(shí)，裝置體量極大，這樣消耗的材料就多。相較于此，有源電力濾波器展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)更為明顯，它首先能夠?qū)Ω鞔蔚闹C波進(jìn)行補(bǔ)償，不僅如此，還能補(bǔ)償無功功率。這時(shí)候的諧波特性將會(huì)無視系統(tǒng)阻抗和頻率的改變，即便后者出現(xiàn)大的改變，諧波特性依舊會(huì)維持穩(wěn)定，與此同時(shí)，如果遇到其他電路的諧振，其還兼具阻尼作用，即便是諧波突然出現(xiàn)變化，也能夠即刻展開動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。

4小結(jié)

綜上所述，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，我們只有在已有技術(shù)成果上不斷進(jìn)行開拓，加大研發(fā)力度，才能逐漸提升經(jīng)濟(jì)可行性，進(jìn)而極大的提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，由此得到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：徐東寧（1987.02）；男；漢；遼寧大連；高級(jí)作業(yè)員；助理經(jīng)濟(jì)師；本科；研究方向：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局）