关于电力电子技术在电力系统中的应用研究

钱昕

摘 要：随着我国电力事业的快速发展，电力电子技术作为一门新型学科，其是以电力学、电子学与控制学为基础而建立，是为强电与弱电的枢纽所在，在电力系统中有着广泛的应用空间。基于此，本文笔者以理论学习为参考，以实践经验为依据，就电力电子技術在电力系统中的具体应用进行简要分析，旨在规范应用过程，提高系统可靠性，具有一定的参考性，盼为该行业的发展提供技术参考。

关键词：电力工程；电力电子技术；系统应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.131

0 引言

通过计算机与信息技术的应用，电力系统实现了电力电子技术的控制，该技术由控制系统、半导体器件和计算机技术组合搭建而成，其目的在于通过强电与弱电的有效组合，实现大功率电力系统向直流电的转化，是为电力系统控制的关键所在。因此，如何加强电力电子技术的研究，使其更好的服务于现代电力系统的发展，对于我国电力事业的可持续发展具有深远的意义。

1 在发电环节中的应用

电力电子技术主要以发电机组的变频调速与励磁控制为其在电力系统发电环节的体现，对于我国以及整个世界范围的情况而言，静止励磁系统为各大型电场发电机组中运用最为常见的一种形式，随着电力电子技术的发展，其逐渐取代了励磁机环节在励磁控制中的应用，并以此实现了静止励磁控制构造的简化、运作成本的降低以及工作性能的提高。与此同时，由于现代电子技术的应用，可迅速有效的调节静止励磁系统的自身运行情况，从而大大提高了整个电力系统的工作效率。

其次，对于发电机组变速恒频励磁而言，电力电子技术也有较为普遍的应用。水利发电系统中，水源头压力与单位时间内水力流动量同时影响着发电机组的运转速度与工作效率， 并且其在风力发电与火力发电中拥有同样的影响作用，因此，通过电力电子技术的应用，可有效调整发电机组转动的励磁电流频率，使其与机组的转速保持一致，以此实现发电机组的最大运作功效。

同时，对于太阳能发电机组的控制系统与发电厂的风机水泵的变频调速中，电力电子技术同样拥有很好的应用效果。太阳能作为当今时代的一种新型能源，其发电技术的发展与应用过程倍受社会关注，并且电力电子技术在其发电系统中的应用效果尤为突出，是为我国乃至世界能源战略目标所在。但是，在实际操作过程中，由于太阳能发电本身拥有过大的功率，应用过程中需用大功率的电流转换器转换其所生产的电能，不仅操作复杂，更是需要投入大量的既有资源，然而，通过电力电子技术的应用，可以很好的将上述问题解决，从意义上可视为现代电力系统的一种技术性革命。电力系统发电过程中，由于发动机组等自身设备同时需要损耗较大的电量，出于能源节约的考虑，在高、低压转换过程中，原有的变频器逐渐被现代化风机水泵变频机所代替，以此大大降低了电流转换过程中的高能耗问题，但是该技术应用目前尚不完善，仍处于不断摸索过程中。

2 在输电环节中的应用

对于高压输电系统而言，电力电子技术的应用对于电力网络的运行稳定性得到了大幅的改善。基于直流输电控制调节灵活、稳定性好及电容量大等特点，因此其在不同频率的联网、海底电缆输电和远距离输电应用中具有明显的优势。高压直流输电过程中的两个交流电网互联目标的实现，通常是以有源逆变和可控整流两种方式进行实施，其不仅可以实现两区域电网非同步互联、远距离输送及大容量电能的需求，而且还可通过控制实现交流系统动态稳定性的提高、低频振荡的抑制与功率紧急援助的目的。柔性交流输电系统（FACTS）是综合利用现代电力电子技术、微电子技术、通讯技术和现代控制技术对电力系统的潮流和参数进行灵活快速调节控制，增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。用于配电系统柔性交流输电技术为用户电力技术CPT，柔性交流输电技术是一种用于远距离输电的静态电力电子装置，核心是FACTS控制器。基于FACTS产品包括静止无功补偿品、静止调相机、统一潮流控制器、晶闸管可控串联补偿器、静止快速励磁器等。高压直流输电技术等用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷送电的问题。

3 在配电环节中的应用

配电任务的实施，电能质量提高与供电稳定性的加强一直以来都是我们亟待解决的问题，作为配电环节应用电力电子技术最为普遍的系统，应用用户电力技术（Custom Power，亦称DFACTS）是为电力电子技术与现代控制技术结合而成，通过交流输出电系统手段的应用，配电过程中应用用户电力技术可对供电稳定性、输出能力及电能质量得到很好的改善效果，除此之外，柔性交流输电技术（FACTS）同为配电环节应用较为普遍的一种电力电子技术，与用户用电技术相比，其可视为该技术的姊妹版或缩小版，原理大致相同，目前，两种技术已得到了有效的融合。

4 在节能环节中的应用

4.1 变负荷电动机调速运行

目前，变负荷的风机、水泵采用交流调速在国外居多，在我国还需要进一步推广应用。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收到良好的效果，其调速范围广，精度高，效率高，可以实现连续无级调速且在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，可以达到30% 的节电率，缺点就是成本较高，产生高次谐波污染电网。

4.2 减少无功损耗，提高功率因数

在电气设备中，属于感性负载的变压器和交流异步电动机，在运行的过程中是有功功率和无功功率均消耗的设备，作为保证电能质量不可缺少的部分无功电源与有功电源是一样的，所以在电力系统中应保持无功平衡，不然就会系统电压降低、功率因数下降、设备遭到破坏，严重时还会造成大面积的停电事故，为防止这样的事情发生，当电力网或电气设备无功容量不足时，增装无功补偿设备，提高设备功率因数势在必行。

5 结语

基于以上论述，现代电力电子技术在电力系统中的应用研究为一项复杂而漫长的工作，时代在发展，社会在进步，新环境的出现必然会遇到新问题，作为一名现代化电力工程从事者，这就要求我们不断探索，不断实践，在探索与实践过程中实现技术的更新与改进，以此时刻保证控制技术的先进性与实时性，真正实现我国电力系统电力电子技术的多元化与标准化发展方向。

参考文献：

[1]欧阳修明.电力电子技术在电力系统中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（29）.

[2]余红.电力电子技术在电力系统中的应用[J].煤炭技术，2012（10）.