电力系统中的电力电子技术

陈建军

摘 要 文章首先对电力电子技术及其特点进行简要分析，在此基础上，从谐波抑制、输变电以及发电等几个方面对电力电子技术在电力系统中的具体应用进行论述。期望通过本文的研究能够对确保电力系统的安全、稳定、可靠、经济运行有所帮助。

【关键词】电力系统 电力电子技术 应用

1 电力电子技术及其特点分析

所谓的电力电子技术是指能够用于电力领域当中的各类电子技术的总称，具体而言就是利用电子电力装置对电力系统中的电能进行变换和控制的技术，首个晶闸管的成功研制是该技术诞生的标志。电力电子技术中的主要内容可以分为三类，即器件、电路以及装置或系统，半导体是电力电子器件的基本材料，电力电子电路则是以电子学作为理论基础，由器件和电路组合而成的整机称为电力电子装置。电力电子技术在工业领域中的应用非常广泛，尤其是在电力领域中的应用，对我国电力事业的发展起到了积极的促进作用，具体体现在如下几个方面：

（1）电力电子技术在电能优化方面具有显著的作用，其通过对电力的优化处理，可进一步提升电能的利用效率，有助于实现节能降耗的目标。

（2）电力电子技术对用电设备的电能效果具有良好的改善作用，有利于促进机电一体化的发展。

（3）电力电子技术为电力系统高频化运行目标的实现提供了强有力的技术支撑，由此不但使电力系统的运行效率较之以往获得大幅度提升，而且还使机电设备的体积有所缩小，节省了大量的建设用地。

2 电力电子技术在电力系统中的应用

电力系统是一个综合性较强的系统，其具体是由发电厂、输变电线路以及供配电站及用电等环节组合而成，为用户提供电能是电力系统最为主要的用途之一，在电力系统的运行中，电力电子技术的应用体现在如下几个方面：

2.1 在电力系统谐波抑制中的应用

谐波是电力系统中存在的主要问题之一，其对电力系统的正常运行会产生一定的影响，当基波电流发生畸變时，便会产生谐波，高次谐波对系统的危害较大。电力电子技术中的有源滤波器对谐波的抑制具有显著效果，有源滤波器能够从补偿对象当中检测到谐波电流分量，并由补偿装置产生一个与该谐波电流分量大小相等、极性相反的分量，以此来抵消谐波，这样流入到电网当中的电流便只含有基波。有源滤波器最为突出的特点是动态响应速度快、受电网阻抗影响小等等，它包含两个电路，一个是指令电流验算电路，另一个是补偿电流发生电路，电路形式采用的是PWM变流器，具体如图1所示。

2.2 在电力系统输变电中的应用

输变电是电力系统的重要组成部分之一，其肩负着电能传输与电压等级变换的任务，电力电子技术在输变电中的应用具体体现在如下几个方面：

2.2.1 在输电中的应用

输电主要分为高压直流、柔性直流、柔性交流三种输电方式。其中，智能电网广泛应用直流输电方式，其具备输电量大、稳定性强的优点；柔性交流电（FACTS）适用于电力系统中的参数控制领域，这种输电方式引入了现代电力电子技术，能够提高电力系统控制的自动化水平，具备灵活性高、实时控制的优点；在高压输变电中，电子电力技术与网络通信技术、控制技术相结合，不仅可实现对智能电网的调控，大幅度降低输变电损耗，保证电网运行的高效性，而且还能够为电力系统应用清洁能源提供技术操作平台，有利于降低高压输变电的能源消耗，提升电力供应能力。

2.2.2 在变电中的应用

随着电力电子技术的发展，变电站由传统的运作模式转向数字化方向发展，逐步构建起信息交流平台，进而为拓展智能电网功能提供技术支持。数字变电站是智能电网的重要基础部分，既具备数字采集、处理、传输与展示的功能，又能够增加智能分析功能。当前，在一次设备的操控驱动系统应用了光电技术和微处理技术，并将二次回路中的传统继电器和逻辑回路替换为可编程序，将传统的控制电缆替换为光纤，将传统的模拟信号替换为光电数字，进一步提高了变电站运行的智能化水平。在制造二次设备中应用了微处理机，在高速网络通信条件下，微处理机可充分发挥自身模块化、标准化的特点，实现不同设备的通信互联，增强二次设备中的逻辑功能。

2.3 在发电中的应用

在风力发电系统中，交流器是核心设备，在结合运用整流器和逆变器的条件下，能够促使风能转变为电能，这种电能的电压、频率等各项参数可满足并网运行规则要求。随着电力电子技术的发展，变流器转变了原本两电平、三电平的拓扑结构，替换为多电平拓扑，如模块化多电平换流器、H桥级联型换流器等，进一步提升了发电系统的电压等级。同时，电力电子技术在风力发电系统中的应用，还能够大幅度降低线路损耗，从而缩减电力传输成本，适用于大规模的海上风电开发。当前，将风力发电系统实施并网运行后，可增加发电系统功能，如频率变化监测、功率调控等。

3 结论

综上所述，电力系统是一个相对比较复杂的系统，它的运行稳定与否直接关系到电能质量的优劣。鉴于此，可将电力电子技术应用于系统中的一些关键环节当中，借此来提高电力系统的运行可靠性，在确保其安全、稳定的前提下，提升整个系统的运行效率，这不但有助于经济效益的提升，而且还能带来巨大的社会效益。

参考文献

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