浅谈电力电子技术在电力系统中的应用

沈重

【摘 要】随着我国电力电子技术的不断发展，许多新型的结构器件和材料也不断的出现在了人们生活当中，而且在计算机网络信息技术的支撑下来，人们也对这些先进的科学技术进行了适当的优化，从而有效的提高了电力电子技术的使用功能。本文通过对电力电子技术进行简要的介绍，讨论了电力电子技术在电力系统中的实际应用，以供相关人士参考。

【关键词】电力电子技术；电力系统；发电机组

0.前言

目前，在我国社会经济发展的过程中，由于电力电子技术可以有效的提高机械设备的工作效率，实现其设备运行的自动化控制管理，因此受人们的青睐，并被人们广泛的应用到各个行业当中。而且随着科学技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到其中，使其电力电子技术的使用功能更加的完善。下面我们就对电力电子技术在电力系统中的实际应用进行简要的介绍。

1.电力电子技术的概述

1.1电力电子技术的内容

在当前我国电力电子技术发展的过程中，人们也已经将电力电子技术作为一门新兴的科学技术广泛的应用在我国电力行业当中，它主要是通过电力电子器件来对电能进行有效的控制，从而使得电力系统功率增大，提高其运行效果。目前人们根据其功能的不同将电力电子技术分成电力电子器件制造技术和变流技术这两种，而且随着社会的不断发展，电力电子技术也已经成为了当代电气工程和自动化专业技术中的基础课程。

1.2电力电子技术技术的作用

1.2.1优化电能

在电能供应的过程中，电力电子技术可以通过对电力的优化处理，使得电力的利用率得到明显的提高，使其人们在对电能进行使用的过程中，使用性能达到最大化。其中在我国一些制造工业中，电力电子技术的应用，不仅可以有效的降低了我国制造工艺的生产水平，还有着良好的节能作用。

1.2.2有利于传统工业生产的改造

目前，在人类社会发展的过程中，人们对电能质量的要求越来越高，而电力电子技术的应用就大幅度的改善了工业以及民用用电设备的电能效果，使得电力资源的质量得到明显的提高。这不仅改造了传统工业的生产工艺，提高了工艺生产的工作效率，还有利于我国机电一体化技术的发展。而且在现阶段电力电子技术发展的过程中，人们也将网络信息技术应用到其中，使得电力电子技术的质量得到了明显的提升。

1.2.3电力电子技术的高频化

为了突破电力设备的工频传统，实现我国电力系统运行的高频化，这样不仅提高了电力系统的运行效率，还减少了机电设备的体积。

1.2.4智能化发展

随着我国电力电子技术的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到了电力电子技术当中，这不仅有利于我国电力电子技术的改革，还使得电力电子技术向着多功能智能化的方向发展，使得电力电子技术得到了人们更加广泛的应用。

2.电力电子技术的应用

早在上个世纪80年代，人们就开始将柔性交流输电的应用理念融入到电力电子技术当中，这不仅有效的提高了电力设备的使用功能，还有利于电力资源质量的优化。下面我们就对电力电子技术在电力系统中应用的实际情况和现状进行介绍。

2.1在发电环节中的应用

电力电子技术的应用主要是针对电力系统发电环节和发电机组等电力设备，在对其运行特征进行相应的改善，从而使得发电质量得到明显的提高。

2.1.1大型发电机的静止励磁控制

静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。

2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁

水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。

2.1.3发电厂风机水泵的变频调速

发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。

2.2在输电环节中的应用

电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。

2.2.1直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light）技术

直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。

2.2.2 柔性交流输电（FACTS）技术

FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。

20世纪90年代以来，国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。

2.3在配电环节中的应用

配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力技术或称DFACTS技术，是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。

2.4在节能环节的运用

2.4.1变负荷电动机调速运行

电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面，通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面，只有将二者结合起来，电动机节电方较完善。目前，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速，我国正在推广应用中。

2.4.2减少无功损耗，提高功率因数

在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功（下转第157页）（上接第102页）功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低 ，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。

3.结束语

由此可见，目前在我国电力行业发展的过程中，电力电子技术已经得到了人们的广泛应用，这不仅有效的提高了电力资源的质量，还使得电力系统的工作效率大幅度的增加。不过由于电力电子技术在使用过程中，其应用技术并不成熟，因此导致其中存在着许多问题，为此电力电子技术还要在不断的实践过程中，来对其进行相应的改进和完善，从而促进我国电力行业的可持续发展。 [科]

【参考文献】

[1]林雪山.电力电子技术在电力系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（17）.

[2]许昊.电力电子技术在电力系统中的应用[J].沿海企业与科技，2005（08）.

[3]郑锦彪.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与研究[J].黑龙江科技信息，2007（05）.