基于电力电子技术在电力系统中应用分析

罗秋菊



基于电力电子技术在电力系统中应用分析

罗秋菊

广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630

随着社会的进步和计算机技术的发展，中国电力电子技术在电力系统中的应用取得了可喜的成果。计算机技术为电力电子行业提供技术支持，使电力电子技术在各个行业和领域已广泛应用，电力系统也是其中一个重要的应用领域。基于此，就电力电子技术在电力系统中的应用进行了讨论。

电力电子技术；电力系统；应用探讨

1 电力电子技术的发展

19世纪八十年代后，逆变器电路的应用越来越广泛，但整流电路仍然重要。PWM控制促进了电力电子技术的发展，催生了其他控制方法。如应用程序固定/旋转坐标变换的矢量控制、瞬时无功功率控制、自适应控制、利用状态观测器控制、模糊控制、神经控制等，这使得电力电子系统控制技术发展到一个新的阶段。基于微处理器的数字控制技术取代模拟控制在许多方面得到使用，是一个新的控制技术的发展方向[1]。

2 在发电环节中的应用

电力电子技术在发电环节中的应用，主要目的是为了改善发电环节中设备的运行特性。发电环节中涉及到的机械设备主要包括：发电厂风机水泵、太阳能控制系统、水力和风力发电机、大型发电机等。

2.1 发电厂风机水泵的变频调速

发电厂风机水泵的耗电量占整个发电设备耗电量的一半以上，且其运行的效率非常低。对发电厂风机水泵进行变频调速可以降低其耗电量，从而实现节能。在对发电厂风机水泵进行变频调速时一般采用的是高压或低压变频器，而低压变频技术已经非常成熟，并有完整的低压变频产品，高压变频方面的技术相对来说不是很精湛。

2.2 太阳能控制系统

太阳能作为一种新能源，对人类的贡献可谓十分巨大，它是未来能源结构调整的方向和重要战略方式。大功率太阳能发电，不管是并网还是独立系统，一般都要进行直流电向交流电的转换。因此，太阳能控制系统的核心是逆变器，它具有最大功率跟踪功能。

2.3 水力和风力发电机的变速恒频励磁

水力发电机流量和压力决定了有效功率，转速单位的水头的变化振幅变化。风能的有效功率与风速的三次幂成正比关系。速度的单位系统，风力发电可以获得最大有效功率。此外，调整转子励磁电流的频率，确保一个恒定的输出频率。水和变速恒频风力发电机励磁技术的核心在于变频电源。

2.4 对大型发电机的静止励磁进行控制

静止励磁具有造价低、结构简单和可靠性强等特点，采用的是晶闸管整流自并励的方式，静止励磁在世界各大电力系统中被广泛应用。电力电子技术对大型发电机的改善，省去了励磁机，从而达到了快速调节的目的，为大型发电机的静止励磁控制创造了有利的条件，并获得了良好的效果。

3 在输电环节中的应用

（1）轻型直流输电（HVDC Light）和直流输电（HVDC）技术。直流输电具有控制调节灵活、输电容量大和稳定性好等特点，在海底电缆输电和远距离输电的过程中，高压直流输电有很大的优势。随着科学技术的进步，直流输电技术得到了很大的发展，产生了新的突破。轻型直流输电的发展，解决遇到的难题在直流传动，使直流电可以是没有交流电源到负载点。轻型直流输电的应用无源逆变器和脉冲宽度调制技术，它由IGBT逆变器是用来关闭电力电子设备，比如是一个创新的基础上直流输电技术。（2）FACTS 技术。FACTS 技术指的是柔性交流输电技术，它出现于二十世纪八十年代后期，它的优势在于可以实现对交流输电功率潮流的控制，提高电力系统的稳定性。

4 在配电环节中的应用

如何提高电能质量分布，提高供电的可靠性，电力电子技术是解决这一问题的应用分布的主要任务。电能质量控制需要满足两方面的要求，分别是：各种各样的瞬态干扰抑制和波动，满足需求的频率、电压和谐波。电力电子技术在配电环节中的应用，被称为 DFACTS 技术。DFACTS 技术是一种在 FACTS 技术的基础上发展而来的新技术。这两种技术功能相近，结构和原理相同[2-3]。

5 在节能环节中的应用

（1）减少无功损耗，提高功率因素。在电气设备中，变电器等设备在运行时既消耗有功功率还消耗无功功率。因此，无功与有功电源相类似，都是确保电能质量不可或缺的重要组成部分之一。在电力系统中，保持无功平衡具有重要的意义，如果无功没有达到平衡，系统的电压将会降低，功率因数会下降，设备会遭受破坏，甚至会出现电压崩溃和发生大范围的停电事故。所以，增加无功补偿设备在电气设备的无功容量不足时是非常有必要的，这可以提高设备功率的因素。（2）变负荷电动机调速运行。电力电子节能技术的应用部分，主要包括两个方面，分别是：变量加载电机和电机调速技术应用。目前，水泵和风扇使用应用程序的负载变化的交流电（交流电）在我国，还不是很广泛，该技术在国外的应用相对更多。泵和风扇和其他机械设备用于交流调速具有很好的效果，这是高效、高精度的特点，宽调速、节能的功能，节约用电30%，它的缺点是高成本和高阶谐波对电网的污染。但是，尽管如此，它在矿山、冶金和社会生活中的应用依然很广泛。

6 电力电子装置应用中亟待解决的难题

面对的主要需求和需求未来电力系统的发展，电力电子设备的应用程序有以下问题需要解决：（1）更多的能量存储电力系统设计、操作和变频器的控制方法研究；（2）风电场多端直流系统电压源逆变器类型研究；（3）在微电网逆变器并联和电能质量控制方法；（4）可再生能源发电中功率变流器的可靠性研究；（5）大型光伏电站中并网逆变器集群的运行与控制方法研究；（6）柔性交流输电系统中潮流控制器和固态限流器的研究；（7）大容量电力电子装置的非线性分析与控制方法研究；（8）高电压大容量电力电子装置的设计理论、拓扑优化与模块集成技术研究；（9）电力电子装置数字控制器的标准化研究。上述问题的解决，有利于提高可再生能源并网发电的规模、增强电网的优化配置能力和提升电力系统运行的安全性和可靠性。

7 结语

电力电子装置在发电、储能、微型电网、输电和电能质量中应用后，改善了电力系统的性能，促进了电力系统的渐变转型。可靠性评估、故障运行管理、硬件在回路仿真和电力电子标准模块分别是装置设计、运行、研发和制造方面的关键技术。在这些方面开展系统化的深入研究，有利于电力电子装置长寿命、低成本和高安全性的实现。针对电力系统的需求，有针对性地攻克电力电子装置应用中的若干技术难题，可以为电力系统的长远发展奠定技术基础[4]。

[1]黄宗建，魏宏飞，吴会敏.电力电子技术在电力系统中的应用探讨[J].电子测试，2014（13）：91-92.

[2]彭涛.电力电子技术在电力系统中的应用研究[J].信息通信，2014（4）：276.

[3]姜建国，乔树通，郜登科.电力电子装置在电力系统中的应用[J].电力系统自动化，2014（3）：2-6.

[4]韦林，廖慧昕，易干洪.电力电子技术在电力系统中的应用研究[J].数字技术与应用，2012（10）：97-98.

Application Analysis of Power Electronic Technology in Power System

Luo Qiuju

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

With the development of society and the development of computer technology, the application of power electronic technology in power system has made gratifying achievements.Computer technology for the power electronics industry to provide technical support, making power electronics technology in various industries and various fields has been widely used, and power system is one of the important areas of application.In this paper, the application of power electronics technology in power system is discussed.

power electronics technology; power system; application discussion

TM1

A

1009-6434（2017）02-0117-02