电力电子技术在电力系统中的应用研究

钟建新

【摘  要】现代科技中的电力电子技术可以显著提高电力系统运行质量。我国的电力电子技术已经正式进入智能化发展阶段，能有效将电子信息与器具功率结合，实现微电子与电力电子的一体化处理。基于实践研究，在此对电力电子技术特点、在现代电力系统中的应用情况进行分析，仅供参考。

【关键词】电力电子;电力系统;应用

引言

现代控制技术为人们的生产生活提供了强大动力，而材料与器件的发展则为电力电子技术的进步提供有效帮助，并开始在社会行业中取得广泛应用。一些专家学者根据现有的研究、应用结果判断，电子学下一个应用范畴应当是现代工业设备领域与电网领域，能够带来第二次电子革命。

1电力电子技术特点

从电子技术的发展现状来看，其作用特点主要体现在以下几个方面。

1.1集成化

在电子器件的集成化发展过程中，通过将多个单元器件并联起来，集中布置在一个基片上，可以为电力系统设计和安装提供方便，同时也有利于实现电力系统集中控制。

1.2高频化

目前使用的电子器件工作频率越来越高，从几千赫兹到几万赫兹，可以适应实际电网中的工作需求，促进运行速度的提升。

1.3智能化

许多电子器件已经具备本地存储和控制功能，比如电气开关的自关断功能、电气元件故障的自诊断功能等。通过采用智能化电子器件，能够提升电力系统的运行安全性，第一时间将故障设备和线路切除，防止故障影响扩大。目前还有一些先进的电子器件通过采用智能算法，也具备了一定的自恢复能力，并支持远程诊断、控制等功能。

1.4节能化

电子技术的主要功能就是對电力系统运行进行变化和控制，可以降低系统运行能耗。同时电子器件自身的能耗水平也逐渐下降，而且在新能源发电的接入过程中，也发挥着重要作用。

2在电力系统中的实际应用

自二十世纪末出现FACTS概念之后，电子技术开始广泛应用于现代电力系统中，并获得全社会的关注，各类设备开始积极引进电子技术，其中最为成功的便是电子技术在HVDC中的应用。

2.1发电环节

电力系统发电环节中的各类设备，是应用电子技术的重要环节，只有积极对相关设备进行改善，才能最大程度保证应用效果。

（1）安全性较高、结构简单、成本低廉是大型发电及静止励磁的主要特点，闸管整流并自励能够有效控制静止励磁，这种控制方式被广泛应用于各个行业的电力系统中。出现这种情况的主要原因是因为励磁机设备直接去掉了中间存在惯性的部分。因此，该设备表现出较为明显的快速性、调节性，能有效提高控制效果，充分发挥该设备的性能作用。

（2）变速恒频励磁常会用于风力以及水力发电机上。水力发电机中运转的有效功率主要来自于水头的压力与流量，如果水头的变化较为显著，机组最佳转速也会随之出现一定变化。风力发电机有效功率实际上和风速三次方数值息息相关，两者之间成正比关系，风车运转过程中能够捕捉到的最大风能会随着风速的变化而变化。为保证机组能顺利实现变速运行，保证有效功率最大化输出，可以对转子励磁电流频率进行一定改版，使其能与转子自身的转速、实际输出频率一致。

综上所述，变频电源是电力电子技术在发电环节应用的核心技术内容。

2.2节电方面

（1）电动机节电的方向主要表现为以下两点：第一，挖掘电动机自身存在的节电潜力;第二，结合调速技术有效改善变负荷电动机。这两者相结合能有效促进电动机节电功能的完善化。目前，交流调速技术在矿山、冶金等行业电力系统中的应用范围非常广阔。

（2）电气设备均为感性负载，设备在运行过程中，不但会消耗有功功率，还有一部分功率以无功的形式表现。无功电源、有功电源是确保电能质量关键性环节，因此，应当酌情决定是否安装无功补偿设备，使设备功率因数得到提升。

2.3输电环节

（1）随着通信行业的进步，通信电源也随之而发展。通信设备的电源电压不同，集成电路种类也不同。只有从中间母线电压变换成为运行过程中需要的各类直流电压，才能最大程度缩小运行中的损耗。

（2）DC/DC变换器能够将固定直流电压转变为变动直流电压，主要应用与地铁列车、无轨电车变速控制上。该技能的使用能使地铁列车、无轨电车的运行平稳快速。利用直流斩波器替代原本的变阻器，能节约最少30%，能有效调节电压，还能有效控制、抑制电网侧谐波电流噪音。

（3）较大的输电容量是直流输电、轻型直流输电显著优势，调节性、控制性也占优势，稳定性能较为突出。海底电缆输电与远距离输电是电压直流输电的特有优势，能够利用不同频率的系统联网。

2.4配电环节

配电系统当下急需解决以下两个问题：第一，能否可靠提供电力;第二，如何加强便能够提高电能的质量。只有及时抑制各类瞬态的波动和其中存在的各种干扰，才能有效控制电能质量，还能最大程度满足频率和谐波、电压不对称度的具体需求。DFACTS能有效考核控制电能质量，也是现代控制技术以及电子技术在电力配电方面的主要应用技术。由于DFACTS是基于FACTS发展而来，其原理、结构与功能均相似与FACTS，因此，DFACTS的使用范围会不断扩大。而电子器件价格的低廉化发展会推动FACTS设备产品进入快速发展阶段。

结束语

电力电子技术主要通过采用各种电力电子器件，对电力系统运行进行变换和控制，达到改善系统运行状态及电能质量的目的。其本身属于电气自动化领域的基础学科，对于当前智能电网建设有直接影响。通过合理运用电子技术、加快相关研究成果的转化，可以进一步提升智能电网运行水平。

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（作者单位：黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿机电科）