電力電子技術(shù)在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳尚

摘 要：電力電子技術(shù)是計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)，隨著電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。簡(jiǎn)單的說(shuō)，電力電子技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合，它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、電路技術(shù)還有電力控制技術(shù)為一體的服務(wù)性的技術(shù)。筆者就電力電子技術(shù)在我國(guó)電力生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，說(shuō)明電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的重要性。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù) 電力生產(chǎn)

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

1.1電力電子技術(shù)的產(chǎn)生

電力電子技術(shù)的產(chǎn)生要追溯到上世紀(jì)50年代時(shí)期，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生是以晶閘管的問(wèn)世為里程碑的。作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的重要傳動(dòng)技術(shù)，電力電子技術(shù)在晶閘管的基礎(chǔ)上可發(fā)出了可控硅整流裝置，可控硅整流裝置的問(wèn)世，代表了電力系統(tǒng)傳動(dòng)技術(shù)的一次巨大的跨越。從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構(gòu)成的變流器時(shí)代。所以說(shuō)，電力電子技術(shù)的產(chǎn)生是以可控硅整流裝置為標(biāo)志的。

1.2電力電子器件的發(fā)展

電力電子技術(shù)產(chǎn)生自以后在電力系統(tǒng)中有了十足的發(fā)展。第一代的電力電子器件主要以電力二極管和晶閘管為代表。第一代電力電子器件的特點(diǎn)是體積小、耗能低。在電力電子技術(shù)產(chǎn)生以后其迅速的取代了原有電力系統(tǒng)中的老式汞弧整流器，為電力電子技術(shù)的推廣和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，電力二極管對(duì)于電路系統(tǒng)中電路性能的改善作用十分明顯，它在降低電路損耗和提高電源使用率方面也各有建樹(shù)。電力電子技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，整流二極管的種類(lèi)各式各樣，功能也各不相同。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，第二代電力電子器件在上世紀(jì)79年代產(chǎn)生，第二代電子電力器件的特點(diǎn)是具有自動(dòng)關(guān)斷能力（例如可關(guān)斷晶閘管和靜電感應(yīng)晶體管等）。第二代全自動(dòng)可控型的電力電子器件較第一代晶閘管相比，開(kāi)關(guān)速度有了明顯的提升，可以用于開(kāi)關(guān)頻率較高的電路中。第三代電力電子器件的產(chǎn)生是在上世紀(jì)末90年代，隨著電力系統(tǒng)的不斷建設(shè)和發(fā)展，電力電子裝置的結(jié)構(gòu)和體積得到了進(jìn)一步的改良，第三代電力器件的體積更小，結(jié)構(gòu)也更為緊湊。并且出現(xiàn)了將幾種電力器件相結(jié)合的電子模塊形式，為電力器件的發(fā)展和使用創(chuàng)造了很大的方便。后來(lái)，又在集成模塊的基礎(chǔ)上，把應(yīng)用于控制電力技術(shù)中的多中國(guó)電力器件相組合，構(gòu)成了集成電路。功率集成電路的出現(xiàn)，標(biāo)示著電力電子技術(shù)邁向了高頻化和標(biāo)準(zhǔn)模塊化以及集成化和智能化的新時(shí)代。電力電子技術(shù)的產(chǎn)生至現(xiàn)在，以電力電子器件的變革為歷程，經(jīng)歷了以上三個(gè)階段。目前，電力電子技術(shù)正向著以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)高頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，更增加了節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化、自能化等特點(diǎn)。

2.在電力生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

2.1廠用直流系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)是電力企業(yè)廠用電源系統(tǒng)中重要的組成部分，主要用于控制設(shè)備及應(yīng)急設(shè)備供電，其對(duì)電源品質(zhì)及可靠性要求非常高。直流電源系統(tǒng)主要用于高壓電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、信號(hào)回路，繼電保護(hù)設(shè)備、自動(dòng)裝置及其他一些重要的直流應(yīng)急負(fù)荷（如事故潤(rùn)滑/密封油泵、直流事故照明和不停電電源直流電源等）的供電。直流系統(tǒng)由蓄電池組及配套充電柜組成，蓄電池組與充電裝置并聯(lián)運(yùn)行，向所有直流負(fù)載供電。充電柜由若干個(gè)直流充電單元組成，使用了大量的電力電子元器件;直流系統(tǒng)在選擇配置充電時(shí)一般以十小時(shí)放電電流作為標(biāo)準(zhǔn)，并考慮一定的冗余，即1000安時(shí)的蓄電池，會(huì)選擇100安培的直流充電柜，并考慮多配置1到2個(gè)充電單元作為備用。

2.2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)

交流同步發(fā)電機(jī)在工作時(shí)主要依靠一個(gè)穩(wěn)定持續(xù)的磁場(chǎng)，持續(xù)一定的速率切割導(dǎo)線(xiàn)，從而產(chǎn)生持續(xù)不斷的電能，這套提供穩(wěn)定可靠磁場(chǎng)的設(shè)備即為勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)是交流同步發(fā)電機(jī)正常工作的基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響電能品質(zhì)的重要因素，它的可靠運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)都有很大的影響。目前大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的是機(jī)端自并勵(lì)三相橋式全控靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，這種勵(lì)磁方式結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，可靠性高。該系統(tǒng)通過(guò)發(fā)電機(jī)出口配置的勵(lì)磁變壓器降壓，將較低的交流電源通過(guò)可控硅整流器整流、濾波，形成穩(wěn)定可靠的直流勵(lì)磁電流，通過(guò)碳刷接入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)工作所需的穩(wěn)定、強(qiáng)大磁場(chǎng)。此系統(tǒng)對(duì)電力電子器件的要求是容量大，同時(shí)對(duì)可靠性和散熱性能也有很高的要求。

2.3交流不停電電源

UPS發(fā)電企業(yè)交流不停電電源UPS輸出為220V不接地單相正弦電源，為發(fā)電機(jī)組的DCS系統(tǒng)、DAS系統(tǒng)、FSSS系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x表及重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電動(dòng)執(zhí)行器、電磁閥等負(fù)荷，提供與其他廠用低壓交流系統(tǒng)隔離、可靠的獨(dú)立交流電源。首先，UPS系統(tǒng)組成。UPS系統(tǒng)的主要組成部分為：整流器、逆變器、旁路變壓器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)和相應(yīng)二次控制部分，其中一次系統(tǒng)中的各種期間均采用電力電子器件;其次，UPS系統(tǒng)組成。UPS系統(tǒng)的正常工作電源由主回路提供，即交流輸入經(jīng)整流器、逆變器后，通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)輸送至負(fù)載側(cè)，另有直流輸入電源逆變作為第一備用電源，交流旁路電源為第二備用電源;最后，UPS不同條件下的運(yùn)行方式。（1）常用運(yùn)行方式，即三相交流工作電源供電時(shí)，能提供電壓品質(zhì)穩(wěn)定的單相電源;一般情況下輸入端會(huì)配置有隔離變壓器，防止雜波影響系統(tǒng)電源質(zhì)量。（2）當(dāng)交流工作失去時(shí)，由直流輸入電源（一般為蓄電池）接入交流工作電源整流器后，經(jīng)過(guò)逆變器并濾波后，通過(guò)靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)提供品質(zhì)穩(wěn)定的單相電源。（3）如果交流工作電源及直流電源均失去，或者逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，二者均不能正常供電，此時(shí)由交流旁路電源（一般為兩相380V）通過(guò)變壓器調(diào)壓至220V后，通過(guò)靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)為負(fù)載供電。（4）若整個(gè)系統(tǒng)中的靜態(tài)開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，此時(shí)為確保UPS系統(tǒng)負(fù)載不失去電源，可投入手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)為負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)靜態(tài)開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離，用以檢修或更換。

2.4高壓變頻器

高壓變頻器是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等研制開(kāi)發(fā)的高效節(jié)能型產(chǎn)品，它采用了先進(jìn)的輸入切分技術(shù)、優(yōu)化的串聯(lián)多重疊加技術(shù)、獨(dú)特的單相橋式逆變技術(shù)、優(yōu)秀的光纖傳導(dǎo)技術(shù)、完善的過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)、波形連續(xù)變換技術(shù)以及遠(yuǎn)程通訊控制技術(shù)等。發(fā)電企業(yè)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)變頻器較多采用高壓變頻器，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能、快速調(diào)節(jié)的效果。一般情況下為通用的獨(dú)立式高壓變頻器，主要控制異步交流電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)工作設(shè)備在適應(yīng)系統(tǒng)需要的前提下，達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果;同時(shí)，變頻調(diào)速裝置也在重載拖動(dòng)的特定場(chǎng)合可以為電機(jī)提供軟啟動(dòng)功能，但現(xiàn)階段已逐步淘汰。

3結(jié)論

簡(jiǎn)而言之，文章只闡述了電力電子技術(shù)在電力生產(chǎn)中最具有代表性的典型應(yīng)用，實(shí)際上電力電子技術(shù)在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止如此，電力電子技術(shù)為電力生產(chǎn)的安全，高效、穩(wěn)定、節(jié)能的控制中發(fā)揮著非常重要的作用[2]。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋陸昊.電力電子技術(shù)在無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的運(yùn)用探究[J].電子制作，2016（22）：18.

[2] 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）：42-43.