发电系统中电力电子技术的应用

怀亮

摘要：在近几年，我国科学技术发展迅猛，各个领域和行业都逐渐开始广泛的应用各种先进科学技术，其中对电力电子技术的应用相对较多，而且这一技术在各行业现代化技术改造中也发挥了重大作用。电力电子技术作为高新技术产业中的基础组成部分，目前得到迅速发展，这也是改革创新传统产业的一种重要手段。

关键词：发电系统；电力电子技术；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.137

1电子电力技术的含义

电力电子技术作为一门学科，其主要是用各种电力电子器件构成相应的电力变换电路，其目的是为了高效控制和转换电能。电子电力系统现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。作为电工技术当中的一项新技术，电力电子技术能够有效配合弱电技术和强电技术，在国民经济发展中具有不可替代的作用，这能够从根本上改变输电系统的未来发展，其影响巨大。

2发电系统中的应用

2.1发电厂风机水泵的变频调速

在发电厂的风机水泵设备来说，在运行过程中需要消耗大量的电能，甚至会占到整个电厂用电量的60%，但同时所产生的效率还比较低。为了更好的解决风机水泵设备效率低的问题，发电厂也逐渐开始应用变频调速，这对电能利用率的提高具有重要作用。在风机水泵中通过安装高压或低压变频器，实现变频调速，进而达到节能目的，而且变频调速技术的优点主要表现为节能效果明显、调节方便、维护简单等，因此在多个系统中都得到了广泛应用。风力发电中风车能够捕捉到的风速，与转速之间具有一定的相关性，风速三次方与有效功率之间呈正比例关系。因此，通过对转子励磁电流频率进行有效调整之后，就能够实现机组变速运行，确保最终得到的有效功率能够达到最大值，实现输出频率恒定，即励磁电流频率在叠加转子转速后，其定子频率能够有效保持。其中需要注意的是，变频电源是应用变速调频技术的核心部分。

就目前的风力发电系统来看，在各种容量的系统中都广泛的应用了电力电子设备。风力发电机装置设备的组成部分包括电气系统、储能设备、塔架、传动系统、风轮、发电机等零部件。在整个风力发电系统当中，需要着重关心的问题就是设计风能利用效率系统，同时还需要保证风力发电机系统的安全、稳定，确保能够正常运行，满足人们的用电需求。

2.2在输电环节中的电子电力技术

电力电子期间应用在输电环节当中，实质上就是在高压输电系统中应用，这一应用也被人们称为硅片引起的第二次革命，在应用后，电力网的运行安全与稳定得到大幅度提升。

2.2.1轻型高压直流输电与高压直流输电

通过转流站就三相交流点转换成直流电，相应的直流输电线路将转换成的直流电输送到另一个换电站，最终再次转换成三相交流点，这种输电方式就是高压直流输电，其优点主要为控制调节灵活、输电稳定性好、容量大等。当前在我国电网联网、西电东送等工程项目中都应用有效应用高压直流电，在“八交五直”交直流并联运行大电网中发挥出了重要作用。

在中型直流输电工程当中通过搬迁流站，这样即使在输送距离较短的项目当中，其也会具有一定的竞争力。同时在换流器当中所使用的各种电力电子期间都是可关断的，这样在实际运行的过程中就可以根据实际情况对电力电子期间进行针对性选择，避免出现换相失败现象，而且对受端系统的容量也没有提出明确的要求，因此供电就可以通过孤立小系统来实现，随着科学技术的发展在未来还可以顺利接入城市配电系统，实现城市供电。

直流输电技术在近几年得到了进一步的发展，利用IGBT等器件组成的轻型直流输电能够直接借助脉宽调制技术实现无源逆变，这样一来直流输电向无交流电源负荷点电力输送问题就能够得到很好解决。而且从另一方面来说，相较于直流输电轻型直流输电的设备得到大幅度简化，大大减少了成本支出。1997年，全球第一例轻型直流输电工业性试验工程正式投入运行，其电压源转化器就是由单一IGBT组成

2.2.2柔性直流输电

作为新一代直流输电技术，柔性直流输电的核心是电压源换流器，所使用的全控器件和电压源型换流器都是目前行业内最先进的设备，升级、换代了原先的直流输电技术。就目前全球的电力电子技术来说，柔性直流输电技术也站在了应用领域的制高点，是国际上公认的最具有技术优势的风电场并网手段。

2.2.3柔性交流输电

在1986年，美国电力专家N.G.Hingorani正式提出柔性交流输电技术，也可以将这一技术称为灵活交流输电技术。柔性交流输电技术可以看作是现代电力系统和电力电子技术的结合产物，其中可控硅元件取代了原先所使用的机械式高压开关，其功率大、可靠性高，将具有综合功能的电子电子装置放在整个系统但中的关键位置，进而实现快速、灵活的控制系统当中的主要参数，合理分配输送功率，在减少发电成本的同时，其功率损耗也大大降低。此项技术是实现电力系统安全经济、综合控制的重要手段。

目前在电网或交流输电运行中所应用的FACTS控制器，其中含有SSSC（串联补偿器）、PSS（静止快速励磁器）、STATCON（静止调相机）、SVC（静止无功补偿器）等多个零部件。在近几年，巴西、瑞典、日本、美国等国家已经部分超高压输电工程中逐渐应用柔性交流输电技术，我国也逐渐开始深入开发和研究FACTS

3配电领域中的电力电子技术

在配電领域中所使用的电力电子技术得到快速发展，通过应用FACTS，这对增强其电力传输能力和提高系统可控性具有重要作用，另外在配电系统中发展CP，也能够进一步提高供电质量和系统稳定性。对于FACTS和CP两项技术来说，电力电子技术是共同的基础性技术，两者在功能和结构上也具有一定的相似性，其中在配电系统中额定电气值的不同是两者之间的唯一差异。比如动态无功发射器、电力有源滤波器等，能够有效提高电能质量和供电可靠性。电能质量控制一方面需要满足不对称度、谐波、电压频率等要求，另一方面也需要对各种瞬态干扰和波动产生有效抑制。在配电系统中应用现代控制技术和电子电工技术，实质上都是依据FACTS各项成熟技术，形成一种新的电能质量控制技术。

电子电力技术已经渗入到我们日常生活的方方面面，而且给我们带来了极大地方便。电子电力技术的发展变化也是日新月异的。在这短短的几十年里已经取得了极大的进步，我们相信在这高科技极速发展的时代，电力电子技术将会进入一个更高的层次。