電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

李亞鵬

摘 要：電力一體化與弱電控制，使強(qiáng)大的電力電子技術(shù)不但能夠在各個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)中滲透，并且擁有的生命力巨大。發(fā)展與應(yīng)用電力電子技術(shù)的關(guān)鍵性范疇為節(jié)能領(lǐng)域、電網(wǎng)技術(shù)、可再生電力、可再生資源。在未來(lái)30年中，發(fā)展與創(chuàng)新新應(yīng)用、新產(chǎn)品、新材料與新的電力電子技術(shù)是必然趨勢(shì)。本文詳細(xì)分析了電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程，提出了電力系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用發(fā)展，以供相關(guān)業(yè)界人士參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)展趨勢(shì);電力電子;應(yīng)用;技術(shù);電力系統(tǒng)

前言：現(xiàn)今階段，控制高效發(fā)電包含：控制波形、頻率、電壓、電流。在電氣自動(dòng)化、電力等生產(chǎn)部門得到了應(yīng)用和普及。電力電子技術(shù)在航海航空、醫(yī)療、家用電器等眾多領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。由中科科學(xué)院研究推測(cè)得知，電力電子技術(shù)將在核廢料技術(shù)、新核電、發(fā)電技術(shù)等方面獲得關(guān)鍵性地位。

1電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程分析

1.1電力電子技術(shù)的整流器時(shí)代

通過(guò)商用交流發(fā)電機(jī)供應(yīng)電力的大功率工業(yè)用電，應(yīng)用在直流電方面的電力有20%左右，最關(guān)鍵的是城市無(wú)軌電車、城市機(jī)車、電力機(jī)車內(nèi)燃機(jī)車、機(jī)車牽引、電解等直流電機(jī)組的造紙、滾動(dòng)等領(lǐng)域。大功率硅整流器將交流電有效轉(zhuǎn)換成直流電，在19世紀(jì)60、70年代，應(yīng)用與開(kāi)發(fā)大功率晶閥管與整流器獲得了較大程度的進(jìn)展?，F(xiàn)今階段我國(guó)引起了大型硅整流器的一波浪潮，當(dāng)前的大型與小型硅半導(dǎo)體整流器制造商就是從當(dāng)年轉(zhuǎn)變而來(lái)的。

1.2電力電子技術(shù)的逆變器時(shí)代

能源的全球性危機(jī)從70年代以來(lái)便已存在。因?yàn)榭焖佟@著的節(jié)能效果，促使產(chǎn)生快速發(fā)展的交流電機(jī)。變頻調(diào)速的重要技術(shù)是對(duì)0-100Hz交流電中存在的直流電進(jìn)行改變。20世紀(jì)70、80年代，伴隨廣泛應(yīng)用的逆變器控制裝置，大功率變頻器中電力電子的主角為晶閘管、巨功率晶體管與晶閘管。這時(shí)的電力電子技術(shù)可以使逆變與整流實(shí)現(xiàn)，然而存在較低的工作效率，只于低頻段應(yīng)用。

1.3電力電子技術(shù)的變頻器時(shí)代

大規(guī)模集成電路在20世紀(jì)80年代得到了迅速的技術(shù)發(fā)展，奠定了發(fā)展現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展前提。產(chǎn)生了擁有一系列高壓電壓技術(shù)、精密加工技術(shù)與集成電路技術(shù)的新型全控功率器件，優(yōu)先到來(lái)的是功率，其中小功率提供給絕緣雙極型晶體管和高頻開(kāi)發(fā)與供應(yīng)大中型電源發(fā)展高頻的機(jī)會(huì)。研制新器件不但為高頻交流電機(jī)提供了調(diào)速，而且使其擁有更加可靠完整的性能，并且提供給機(jī)電實(shí)現(xiàn)智能化與一體化、節(jié)約高效節(jié)能材料、現(xiàn)代高頻電子技術(shù)等方面發(fā)展關(guān)鍵的技術(shù)方法與基礎(chǔ)，使電氣新時(shí)代得以開(kāi)辟。

2電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)在各環(huán)節(jié)的應(yīng)用

2.1電力系統(tǒng)中的輸電線路

2.1.1靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）

早在20世紀(jì)70年代，這種設(shè)備便得到應(yīng)用，而且需要在補(bǔ)償輸電線路中應(yīng)用，是其中較大功率的輸電網(wǎng)絡(luò)，SVC具備的關(guān)鍵職能是調(diào)控電壓。而且，對(duì)電力系統(tǒng)提升穩(wěn)定性存在促進(jìn)的作用。另外，經(jīng)過(guò)分析與研究SVC的構(gòu)成得知，因?yàn)槠洳淮嬖谛D(zhuǎn)職能的零件等，所以，一般應(yīng)用的電容器不是容量較大的，關(guān)鍵是憑借電感器使自身滿足無(wú)功功率的需要。并且SVC具備的無(wú)功功率輸出轉(zhuǎn)變至吸收的過(guò)程，關(guān)鍵是憑借對(duì)電抗器的高頻率效率，所以，通常在無(wú)功補(bǔ)償高壓輸電線路的環(huán)節(jié)應(yīng)用。

2.1.2高壓直流輸電技術(shù)

應(yīng)用這種技術(shù)的關(guān)鍵表現(xiàn)是應(yīng)用晶閥管。晶閥管在是電力電子技術(shù)中很重要的構(gòu)成部分，關(guān)鍵在電力系統(tǒng)的直流輸電環(huán)節(jié)應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)整體的電力系統(tǒng)提升運(yùn)行效率存在積極作用。而且，伴隨不斷出現(xiàn)的較高實(shí)效性的電力輸送控制器，令各電廠投入的實(shí)際成本很大程度的降低，使得有效積極的推動(dòng)電流交換設(shè)備充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)。

2.1.3柔性交流輸電技術(shù)

這種技術(shù)在20世紀(jì)80年代得到了在各類輸電線路中的應(yīng)用與普及。其中，對(duì)于從前的電力輸送模式來(lái)講，因?yàn)檫@種調(diào)控電力功率的應(yīng)用方式存在較低的實(shí)效性，進(jìn)而使電力系統(tǒng)實(shí)際需要控制的電能不能得到滿足，不但提升了很大程度的相應(yīng)成本投入，而且增加了可能產(chǎn)生浪費(fèi)電能資源的狀況。并且經(jīng)過(guò)合理應(yīng)用柔性交流輸電技術(shù)，能夠使輸電過(guò)程很大程度的減少電能消耗與成本投入，其原因關(guān)鍵在于柔性交流輸電技術(shù)是憑借的調(diào)控電力電子的設(shè)備，對(duì)電力系統(tǒng)相應(yīng)的各種參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)控，進(jìn)而具體進(jìn)行電能輸送時(shí)，能夠科學(xué)的分配各種電能功率，有利于積極推動(dòng)電力系統(tǒng)提高可靠性。

2.2電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)

在電力系統(tǒng)中電力電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電環(huán)節(jié)，關(guān)鍵是對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行變頻調(diào)速等。對(duì)于我國(guó)當(dāng)前較大規(guī)模的許多電廠來(lái)說(shuō)，其電機(jī)組較為廣泛應(yīng)用的是靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，而且相關(guān)單位和企業(yè)對(duì)電力電子技術(shù)的關(guān)鍵性逐漸產(chǎn)生了更加清晰的認(rèn)識(shí)，使得這種技術(shù)的發(fā)展被有效推動(dòng)，令靜止勵(lì)磁優(yōu)化自身的基本性能，有利于積極推動(dòng)其性能將優(yōu)勢(shì)性更好的額發(fā)揮。另外，由勵(lì)磁機(jī)方式將電子技術(shù)替換，進(jìn)而有效提升靜止勵(lì)磁自身具備的調(diào)節(jié)性，使整體電力體統(tǒng)很大程度的提高工作效率。變速恒頻勵(lì)磁中應(yīng)用電力電子技術(shù)是很常見(jiàn)的。在水力發(fā)電實(shí)際開(kāi)展時(shí)，因?yàn)橹苯佑绊懼湔w發(fā)電效率的因素是在固定時(shí)間內(nèi)的水流量與水源頭壓力，所以某種意義而言，對(duì)整個(gè)水力發(fā)電機(jī)組直接影響著高低運(yùn)行速率。就此得知，為了在實(shí)際運(yùn)行應(yīng)力發(fā)電機(jī)組很大程度的提高效率，應(yīng)該注重應(yīng)用電力電子技術(shù)，合理調(diào)控發(fā)電機(jī)組中存在的勵(lì)磁電流頻率，進(jìn)而使電流頻率在電力系統(tǒng)中擁有統(tǒng)一的轉(zhuǎn)速。

2.3電力系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)節(jié)

在這一方面電力電子技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵是使調(diào)控變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)與電能利用率得到提升。在電廠進(jìn)行電能的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，以電能源能夠產(chǎn)生變化為前提，令發(fā)電機(jī)組中存在的各模塊不能夠展開(kāi)良好的配合，所以，時(shí)長(zhǎng)產(chǎn)生浪費(fèi)無(wú)功功率的等狀況。但是對(duì)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)進(jìn)行合理調(diào)控運(yùn)行速度，對(duì)推動(dòng)生產(chǎn)電能與更好的使用十分有利，能夠積極推動(dòng)電廠提高經(jīng)濟(jì)效益和整個(gè)電力系統(tǒng)提升運(yùn)行質(zhì)量。而且，因?yàn)槲覈?guó)電力電子技術(shù)實(shí)際應(yīng)用存在較短的時(shí)間，所以應(yīng)該對(duì)其展開(kāi)不斷的探索與完善，在具體運(yùn)行變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)重視明晰和在這期間容易產(chǎn)生的問(wèn)題，使得相關(guān)控制工作更有效的實(shí)施。另外，因?yàn)閼?yīng)用變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)存在較高的成本，并且能夠直接影響到運(yùn)行整個(gè)電網(wǎng)的效率，所以，一般在較大規(guī)模的各個(gè)電廠中得到廣泛應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，廣泛應(yīng)用電力電子技術(shù)使得人們改善了生活水平并使得社會(huì)進(jìn)步，提供給人們工作與生活良好的電力環(huán)境。電力電子技術(shù)被普遍應(yīng)用在核反應(yīng)堆、風(fēng)力發(fā)電、水電、家電、電力等范疇。伴隨不斷進(jìn)步的科技，在研究科學(xué)技術(shù)與電力電子技術(shù)應(yīng)用方面得到了良好的發(fā)展，將推動(dòng)人們更廣泛的提高生活質(zhì)量與人類進(jìn)步。

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