电力电子技术应用与研究

王韶锋

引言：随着我国经济与技术的快速发展，计算机技术在电力领域中得到了极大的发展与应用。也正是因为这样，所以，我们对电力电子技术的发展的关注也逐渐提升。就目前电力系统而言，我们时刻都在改造电力系统以及使用电力，在我国电力供应中运用电力电子技术可以有效地改善这一情况，同时这也象征着电力电子技术日益突出的地位。

随着我国电力系统的电子化和自动化的发展，电力领域中的电力电子技术的作用逐渐增大，电力电子技术就是通过计算机将强电和弱电连接起来，是电子技术、电力控制操作等融合的一种新技术。文章对电力电子技术的应用以及地位进行探讨。

一、电力电子技术发展

（一）电力电子技术的诞生

电力电子技术的诞生源于20世纪50年代，当时的电力电子技术的诞生主要是以晶闸管的产生为基础的，电力电子技术成为当代电力领域的重要核心技术，在晶闸管的根源上开发出了控制硅流装置，此装置的诞生使电力传输技术获得极大发展。以此为基础，电力的转换和操控公开成为以电力电子为元件而组合的变换电流器阶段。因此，电力电子技术的诞生是以研究出控制硅流装置为基础的。

（二）电力电子原件的发展

电力电子技术诞生后在电力领域中获得长足发展，第一阶段的电力电子元件是以电力导管和晶闸管为基础的，其主要特点是型号小、电能消耗低。在电力电子技术诞生后逐步取代了传统电力系统中的电流器，为电力电子技术的推广和发展奠定了重要基础。电力电子技术发展至今，电力导管的发展材质和性能也呈现多样化趋势。随着第一阶段的电力电子元件不断发展，在20世纪70年代末期，第二代电力电子元件成功诞生，它主要的功能是可以进行自动化开启关闭，可以将晶体管或晶闸管自动关闭或开启等。第二阶段的电力电子元件较第一阶段的元件相比，在开启和关闭性能上得到提高，适合开关速度较快的电力设备。第三阶段电力电子元件的诞生是在20世纪90年代，电力电子元件随着发展在型号和组织上发生了改变，将型号变得更小，组织结构极度压缩，并开发出将几样电力电子元件结合的模板，为后续的电力电子元件的发展带来了良好的基础。从电力电子技术的诞生到当今电力电子技术的发展，电力电子元件的成长经历了三个阶段。当前，电力电子技术逐渐发展为以高频技术为核心基础，是可以有效处理电力电流的现代化电力电子技术。

二、电力电子技术在电力系统中的应用

（一）电力电子技术在发电时的应用

在当前全球所有大型电厂发电机中，大多数采用的都是静态电磁系统，电力电子技术随着发展逐渐取代了电磁控制枢纽，让静态电磁达到方便控制和高特性、低投入的运转。电力电子技术替换了电磁控制枢纽，使静态电磁能够对自身进行调整，提高电力系统的运行速度。另外，电子技术逐渐普及在电厂发电机中的速变励磁中，在水力发电时，水源头的压强和一定时间内的水力流速影响着发电的效率，水力发电的系统运行速度也相应的随着水流压强和流速而改变，这种原理也适用在风力等自然能源发电中。由此，将发电机运转的励磁电力恒频进行调动，可以让发电机的电力频率及运行速度因电子技术而获得同步，可以保障发电机最大效率的运行。

（二）电力电子技术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。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，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。由于潜在需求巨大，市场介入相对容易，开发投入和生产成本相对较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

（三）电力电子技术在节能环节的运用

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。

（四）电力电子技术优化电能的使用

通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%。

（五）电力电子技术在运输电路中的应用

电力电子技术在运输电路中主要表现为弱性交流电、最大压强直流电、静态无功率装置。弱性交流电诞生于20世纪80年代，主要功能是以弱性的交流运输电力设备为主体，普及应用在输电系统中。静态无功率装置在20世纪70年代就已经在电力系统中得到普及应用，静态无功率装置在电力系统中的功能是对电力负担进行补偿以及对运输电路补偿，在高功率的输电系统中，静态无功率装置主要是可以控制电力压强，也可以提高运输电力的稳固性等。静态无功率装置不采用大电容器，适用在中级以上的运输电力无功率补偿。

三、结束语

中国电力电子技术的飞速发展，必将带动中国电力系统的快速崛起。随着中国现阶段对电力需求的大大增加，传统能源的枯竭，如何寻求最佳发电输电效率，达到节能降耗，如何去探讨更好的应用方式、更先进的输电模式，这都需要我们电力工作者在工作中不断摸索，探求。

参考文献

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