电力电子技术在生活中的应用(探析电力电子技术在电力系统中的应用)

关键词：DC传输；电力电子学；发电机

一、前言

电力电子技术是由电力半导体器件、电路技术、计算机技术和现代控制技术支撑的技术平台。经过50年的发展，它已广泛应用于传统工业设备配电、电能质量控制、新能源开发和民用产品。电力系统中最成功的大功率电子技术是高压直流输电。自20世纪80年代柔性性交电流传输(FACTS)概念提出以来，电力电子技术在电力系统中的应用研究备受关注，各种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电、输电环节、配电和节能方面的应用。

二、电力电子技术的应用

自20世纪80年代柔性性交电流传输(FACTS)概念提出以来，电力电子技术在电力系统中的应用研究备受关注，各种设备相继出现。许多文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。根据电力系统的发电、输配电和节电环节，列出电力电子技术的应用研究和现状。

(一)在发电方面的应用

电力系统的发电环节涉及到发电机组的多种设备，电力电子技术的应用旨在改善这些设备的运行特性。

1大型发电机静态励磁控制

静止励磁采用晶闸管整流和自并励方式，具有结构简单、可靠性高、成本低等优点，在世界各大电力系统中得到广泛应用。励磁机是一个中间惯性环节，省略了它，所以它有自己特殊的快速调整，这就提供了先进的控制规律，具有充分发挥其功能，产生良好控制效果的优点。

2液压和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。当水头变化很大时(特别是抽水蓄能机组)，机组的最佳转速也会相应变化。风力发电的有效功率与风速的立方功率成正比，风车捕获最大风能的速度随风速而变化。为了获得最大有效功率，机组可以变速运行。通过调节转子励磁电流的频率，定子频率，即输出频率，在与转子速度叠加后可以保持恒定。该应用的技术核心是变频电源。

三电厂风机和水泵的变频调速

电厂平均厂用电率为8%，风机和水泵的耗电量约占火电设备总耗电量的65%，运行效率较低。采用低压或高压变频器，实现风机和水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术非常成熟，国内外有很多厂家，也没有完整的系列产品，但是拥有高压大容量变频器设计和生产能力的企业并不多，国内很多高校和企业都非常关注联合开发。

(2)在输电环节中的应用

电力电子器件在高压输电系统中的应用被称为“硅片引发的第二次革命”，极大地改善了电网的稳定运行特性。

1.高压直流输电和轻型高压直流输电技术

DC传动具有传动容量大、稳定性好、控制和调节灵活等优点。对在长距离传输、海底电缆传输和不同频率系统的联网方面具有独特的优势。1970年，世界上第一个晶闸管变流器标志着电力电子技术在DC输电中的正式应用。此后，世界上新建的DC输变电工程都采用了晶闸管换流阀。

2 Flexi

FACTS技术的概念出现在20世纪80年代末。对交流输电系统阻抗、电压和相位的灵活快速调节是基于电力电子技术和现代控制技术的输电技术，可以实现对对交流输电潮流的灵活控制，大大提高电力系统的稳定水平。

自20世纪90年代以来，国外在研发的基础上，将光纤电流互感器技术应用于实际电力系统工程。其输出无功功率大，设备结构简单，控制方便，成本低，所以应用较早。

(三)在分配中的应用

如何提高供电可靠性，改善电能质量，是配电系统亟待解决的问题。电能质量控制不仅要满足对电压、频率、谐波和非标度的要求，还要抑制各种暂态波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即定制电力技术或DFACTS技术，是在FACTS成熟技术基础上发展起来的一种新的电能质量控制技术。DFACTS设备可以理解为FACTS设备的简化版本，具有相同的原理、结构和相似的功能。由于巨大的潜在需求，对，容易进行市场干预，开发投资和生产成本低。随着电力电子设备价格的不断下降，可以预计DFACTS设备产品将在进入迅速发展

(四)节能环节的运用

1可变负载电机速度控制操作

挖掘电机本身的节能潜力只是节能的一个方面，而变负载电机调速技术节能是另一个方面。只有将两者结合起来，电机节能才更加完美。目前，交流调速已经广泛应用于冶金、矿山等部门和社会生活中。首先，在风机、水泵等变负荷机械中，用速度控制代替挡风板或节流阀来控制流量风和流量水是值得注意的，国外大部分变负荷风机和水泵都采用交流调速，在我国正在推广应用。

变频调速的优点是调速范围宽、精度高、效率高，可实现连续无级调速。调速过程中，差动损耗小，定转子铜损耗不大，节电率一般可达30%左右。其主要缺点是：成本高，对电网谐波污染大。

2降低无功功率损耗，提高功率因数

在电气设备中，变压器和交流异步电动机是感性负载，在运行过程中不仅消耗有功功率，还消耗无功功率。因此，无功电源和有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的一部分。电力系统应保持无功功率平衡，否则，系统电压将降低，设备将被破坏，功率因数将降低，严厉的惩罚将导致电压崩溃、系统崩溃和大规模停电。因此，当电网或电气设备的无功容量不足时，应安装无功补偿设备，以提高设备的功率因数。

结束语

随着电力电子技术的发展，新材料、新结构器件层出不穷，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了强有力的支持，在各行各业得到了广泛应用。电力电子技术在电力系统中的应用研究和实际工程也取得了可喜的成绩。