电力电子技术在电气工程中的应用

刘婉旭， 王春北， 赵 可

（辽宁邮电规划设计院有限公司， 辽宁 沈阳 110179）

引言

随着我国现代化社会建设的深入发展，将电力电子技术应用到电气工程中，是建设电气工程项目的未来发展趋势。通过对电力电子技术进行有效应用，能够有效提高电气工程的安全性及稳定性，使电气工程运行中的问题得到及时发现和解决，使电气工程的运行质量得到有效提升，进而提高企业的经济效益及社会效益。对电力电子技术在电气工程中的应用进行分析，有利于找出更好的办法，将电力电子技术运用到电气工程中，充分发挥电力电子技术在电气工程中的作用，为电气工程建设行业的发展提供有利支持。

1 电力电子技术的发展历程

1）晶闸管时代。电力电子技术都是为工厂开发大功率服务，比较常用的是50 Hz交流发电机，直到发电厂将交流电改成直流电，以此满足工厂的用电需求。而功率较大的硅整流器和晶闸管就是为此而出现的，能够为工业生产提供充足的直流电电力，并逐渐进入到晶闸管整流时代。

2）逆变时代。为解决能源危机，国家制定了各种环保发展计划，推动工业生产使用交流电，为此科学家开发出自关断零部件，将其投入到工业生产中，通过将直流电转换成交流电，实现能源节约的作用，正式进入到逆变时代。

3）变频时代。由于逆变技术的工作效率较低，集成电路被研发出来，为工业生产提供了更高的供电效率。随着变频时代的到来，电力电子零件的开发环境更复杂，不同零件的关联性也更强，在一定程度上增强了功能，使电力电子技术的发展更加高频化[1]。

2 电力电子技术在电气工程中的应用优势

2.1 应用范围较广操作简单

在我国社会经济和人口数量不断增长的情况下，我国对电力能源的需求显著提高，尤其是各行各业的生产规模逐渐扩大，导致我国出现较严重的电能供应矛盾，对我国社会经济的稳定发展造成一定影响。由于电力系统的涉及面较广，且整个系统结构过于复杂，一旦某个环节出现问题，很容易影响到整个系统的正常运行，进而影响到我国人民的正常用电，不利于电力行业的持续发展。但是在电力电子技术的应用条件下，能够有效解决这一问题，使电气系统的安全性及稳定性得到有效提高[2]。同时，将电力电子技术应用到电气工程中，整个过程的操作也比较简单，能够有效提高工作效率，使电气系统处于更加稳定的运行环境中，为我国人民提供更好的电能供应服务。

2.2 有利于提高电气工程的整体性能

在电气系统的运行过程中，需要考虑到的影响因素较多，比如系统本身的技术问题，比如与电力相关的其他技术，若是无法对其进行有效处理，势必会影响到电气系统的正常运行。将电力电子技术应用到电气工程中，能够有效提高操作效率，降低操作时间，进而减少了操作失误的发生率，使整个系统设计更加科学和有效。同时，在电力电子技术的发展中，其本身也更加科学，充分发挥其功能效用，能够不断提高电气工程的整体性能，使电气工程的整体结构更加合理，为电力工程的稳定运行提供有利基础[3]。总之，电力电子技术在电气工程中的应用价值较高，应积极提高对电力电子技术的重视性，加强对电力电子技术的应用研究，使电力电子技术在电气工程中的作用得到充分发挥。

3 电力电子技术在电气工程中的具体应用

3.1 有源电力滤波器

作为一种用于动态抑制谐波、补偿无功的电力装置，有源电力滤波器的本质就是一种变频器，该电力装置可以划分为指令电流检测电路、补偿电流发生电路等两个部分。其中指令电流检测电路能够将负载电流中的基波分量电流和谐波电流分量分离出来，并充分发挥其反极性作用，抵消负载中相应的电流，使电网中的电流仅存在基波电流，比如常见的瞬时无功功率就是对该原理的运用[4]。同时，一般有源电力谐波器都是由PWM逆变器所构成，本身就具有动态响应、多样补偿等诸多特点，能够有效减少电网中存在的阻抗力，降低电网阻抗对功率补偿的负面影响，为谐波电流的抑制和研究提供有利条件。

3.2 静止无功补偿装置

在我国工农业生产技术的持续发展背景下，对大功率电力的需求逐渐提高，对电网电力输送提出了更高要求，需要采取有效措施提高电网的稳定性，保障功率变化的安全性。面对这种情况，就必须要充分利用静止无功补偿装置，通过该装置对冲击性负荷进行无功补偿，使电网电力输送的稳定性得到有效保障，使电力输送系统的安全性和运行效率得到有效提高。通过无功补偿能够提高电力系统及其负载的相关功率因数，使电力系统中的功率损耗得到有效减少，使电网输送时的电压更加稳定，进而降低供电安全问题的发生率，提高供电效率。就目前来看，静止型无功补偿装置包括了静止同步补偿器、晶闸管投切电容器、可控串联补偿装置和晶闸管控制电抗器等等。其中静止同步补偿器的工作原理就是利用并联形式，将自换相桥式电流联结到电网，通过调节输出电压对无功电流进行吸收和发出，进而实现动态的无功补偿。其中晶闸管投切电容器具有平滑投切、响应快速、无机磨损和综合补偿效果高等各项优势，能够对电网中可能出现的冲击电流进行抑制。其中可控串联补偿装置能够实现电控器和电容器之间的并联，通过调节晶闸管导通角对电抗器电流进行调整，使补偿装置的基频等效电抗得到改变。

3.3 高压直流输电技术

将高压直流输电技术应用到电气工程中，能够利用电子换流器对发电厂输出的交流电进行转化，使其能够成为直流电，之后利用电网将直流电输送给各个受电端，在直流电到达受电端之后，利用电子换流器将其转化成交流电，并借助输电线路将其输送给用电用户。由于高压直流输电过程的传输功率高于直流电，且高压直流电的输送对线路要求较低，整个输送过程的安全性及稳定性较高，这就使得许多从业人员热衷于采用长距离输电、高电压大容量、异步联网等各种输电技术。在高压直流输电技术的应用过程中，对输电线路的要求较低，整个电能输送过程的损耗较少，既能够保证输电线路的安全运行，也能够实现不同额定频率电网的相互联结。就目前来看，高压直流输电工程都是根据直流联络线，将其划分为同极联络线、单极联络线和双极联络线等直流输电系统。

4 结语

为充分发挥电力电子技术在电气工程中的作用，使电气工程的工作效率及质量得到有效提高，应准确把握电力电子技术在电气工程中的应用优势，根据电气工程的实际情况对有源电力滤波器、静止无功补偿装置、高压直流输电技术进行合理运用，使电力电子技术在电气工程中的作用得到充分发挥，为电气工程建设事业的发展提供有利支持。