电力电子技术在电力系统中的运用

西北民族大学 廖俊学

前言

电力电子技术应用范围非常广泛，在电力系统中的运用又尤为普遍，并且在电力系统中的运用效果也较为良好。在用电力电子器件对电能进行变频和控制的过程中，不仅提升了电力系统的快速性与稳定性，而且还保障了各个装置的功能不受损害。极大地实现了电力系统整体能够有效运行的效果，推动了我国电力系统的高速发展。所以，在电力系统中，电力电子技术的使用就显得尤为重要。

1.电力电子技术的产生和发展

1.1 电力电子技术的产生

电力电子技术产生于二十世纪，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生标志，电子电力技术设备在不同领域中的广泛应用，为社会发展带来了传动技术，其中晶闸管是电力电子技术的主要运用表现，开启了电力电子技术的新纪元。因为晶闸管的出现，可控型的整流装置被研制出来，从此电力系统逐渐进入了变流器时代，加速了电力电子技术的发展。

1.2 电力电子技术的发展

电力电子技术的产生促进了电力系统的发展，产生多代电力电子器件，其中第一代电力电子器件主要以晶体管和晶闸管为典型代表。晶闸管出现后，因为它比较良好的电气性能和控制性能，使之很快取代了对人体有害的且电压落差极大的水银整流器，并且其使用范围迅速扩大。二十世纪七十年代，以门极可关断晶闸管、电力双极型晶体管为主导地位的全控型器件高速发展，这些全控型器件具有既可让门极开通也可让门极关断的功能，且它的开关速度比晶闸管快很多，所以全控型器件通常用于开关频率较高的场所。它又将电力电子技术推向了一个新的发展阶段。在二十世纪八十年代，以绝缘栅极双极型晶体管为代表的复合型器件的出现，因为具有驱动功率小、开关速度快、通态压降小、载流能力大、可承受电压高等优点，使其迅速成为现代电力电子技术的主导器件，这些复合型器件常常综合了多个器件的优点，在大量电力系统场合中得到了大量运用。

2.电力电子技术在电力系统中的运用

2.1 电力电子技术在发电环节中的运用

电力电子技术如整流、逆变等大范围运用于发电机组，电力电子技术的应用目的主要是为了保证在发电环节中设备的稳定运行的同时减小设备损耗，提高设备效率就大型发电机的静止励磁控制而言，静止励磁使用了晶闸管的电力电子交流技术中的整流技术，具有使用方便、技术成熟、价格低廉等优点，在各大电力领域中发挥着积极作用。因为省去了励磁机这个中间惯性环节，所以使其快速性性能得到了大幅提升，在保障了稳定性的前提下，给控制律提供了既稳定又快速运行的有利条件。在水力、风力发电机的变流技术调节环节中，电力电子技术也发挥着重要作用。在这里不进行详细的展开说明。

2.2 电力电子技术在输电环节的运用

直流输电技术与轻型直流输电技术。直流输电有着大输电容量、稳定性强、调节灵活的特征，在远距离输电方面，高压直流输电展现出了巨大的应用优势，可以在同样的技术条件下，最大化的降低电能在输电过程中的损耗。随着电力电子技术的应用，加快了我国直流输电技术的发展。在出现了轻型直流输电技术后，把直流输电中所遇到的问题有效的进行了解决。确保直流电可以把电输送到无交流电源负荷点处。通过把脉宽调制技术应用到轻型输电环节中，从而实现无源逆变的目的。研究得知，在高压直流输电技术中，电力电子技术也得到了广泛的应用，它的基本功能是，将直流输电线路的两端接上晶闸管、逆变器和控制器件等来构成一个基本的电路单元，此技术成本低，保证了系统运行的稳定性。在应用了此技术后，在技术条件相等的情况下，与交流所带来的损耗相比，输送电能的损耗会更低。以技术层面入手进行分析，这是因为在直流的情况下，会具有稳定的电流，变化较少，这样一定的额电抗压降也会随之降低，从而也就降低了整个输送过程中的整体压降。在具体的应用时，需要在三相全控桥电流基础上，把有源逆变器、大功率的晶闸管以及半控型器件接入到直流输电线路首位两端。通过这种设计安装，构成了三相桥并联形式的变换器。基于此，在串联了众多晶闸管后，构成了三相上下的桥臂，而且是三相桥变换器。

输电环节是电力系统中的重点内容，在实际输电过程中带那里系统会受到外在因素的干扰导致电力系统输电不稳定。那么此时将电力电子变流技术应用其中，能够改善新兴发电形式环境，提升电力系统运行效率。

2.3 电力电子技术在电力系统节能中的运用

众所周知，在能源紧张的当今社会中，多开发能够实现节约能源的技术是很有积极的意义的。应用先进的电力电子技术，实现电力系统节能就是其中之一，这对于促进社会可持续发展具有较为积极的意义。实现电气节能是指将电力电子技术应用到电气设备运行环节中，通过节约资源、减少损耗、提高电能利用率等方式，最大程度上的实现节约能源。从企业生产发展角度来看，电力电子技术的产生和运用具有十分积极的意义，电力电子节能技术的应用，能够使得企业的实际运行状况好转，大幅度的降低用电费用的支出。从民众角度进行分析，实现电力系统自动化节能技术的应用，其本质上是一个惠民工程，在为民众提供电力服务的基础上，降低家庭的电费支出，并且能够为民众提供比较好的用电环境。

减少无功损耗，提高功率因素就是电力电子技术在节能环节的典型应用，电气装置运行过程中既消耗有功功率，也消耗无功功率，由此可见，无功功率与有功功率具有同等的重要性，因此无功电源和有功电源类似，减少无功功率损耗能够提高功率因数从而在根本上提升电能质量和减少电能损耗。电力系统中减少无功损耗具有积极意义，如果电力系统中无功功率未达到平衡将会导致系统电压下降并且增加电机的额定容量，并由此导致功率因数下降造成线路中有功功率和电能的大量损耗，造成相关电气设备的容量不能得以保证，增大了设备容量，不能发挥出它们本有的经济效益。因此，电力电子技术在电力系统中的节能运用充满了积极意义。

3.结论

综上所述，电力电子技术的产生，对电力技术的发展起到了关键性的作用，为人类的科技进步做出来卓越的贡献。如今，电力电子技术的发展也已经趋向于集成化、智能化。而由中国中车生产的IGBT也是目前国际最先进的电力电子芯片，高度运用于高铁，航天等领域。相信电力电子技术的不断发展与突破，会在科技高速发展的今天，更好的服务于人民，为我国的经济发展与科技发展做出巨大的贡献。在本文中首先对于电力电子技术的产生背景进行介绍，分析了不同电力电子技术以及设备在电力系统中的实际应用。如，电力电子技术在发电环节的运用、电力电子技术在电力系统输电环节的应用以及电力系统电力节能等。

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