电力电子技术在电力系统中的应用

2019-11-30唐斌

电子技术与软件工程 2019年9期

文/唐斌

1 电力电子技术在电力系统中的重要性

电力电子技术不仅包含了传统技术的长处，还以实际情况为基础进行了合理的调整，对于电力系统来说它的重要性也越来越高。首先，电力电子技术能够合理利用并优化配置电力系统的相关资源，做到对电能的优化使用。其次，通过改造传统产业电力电子技术实现了新型机电一体化的目标，为电力系统的良好运行提供了保障。除此之外，机电设备在电力电子技术的支持下走向了高频化与变频化。最后，因为电力电子技术的发展，电力系统变得越发智能化。

2 电力电子技术在电力系统中的应用

电子电力技术不仅是一门比较新型的技术，还是现代社会中保障各项发电环节正常稳定的关键性技术。其主要是从电力系统发电环节、输电环节以及配电环节三大环节出发，探讨了电力电子技术在电力系统中的实际应用，具体内容如下所示：

2.1 电力电子技术在电力系统中发电环节的应用

2.1.1 发电厂风机水泵的变速调频

从电力系统的整体来看，发电厂机水泵虽然是一个耗电量相对较高的发电设备，但是其运行效率却相对较低。因此一些发电厂机水泵就通过运用电力电子技术来进行变频调速，进而来达到其节能减耗的目的。通常选用高频变压器或者低频变压器来进行对发电厂机水泵的变频调速工作，但是相对而言，高频变压器和低频变压器比起来技术水平要略微逊色一些。

2.1.2 太阳能控制系统

我国以及全世界的未来能源结构调整的战略方针之一就是太阳能清洁能源的普及和应用。把直流电转换为交流电是独立系统或并网的大功率太阳能发电的必要环节。而逆变器可以实现对太阳能控制系统的最大功率的跟踪，是其正常运转的核心所在。

2.1.3 风力发电机及水力发电机的变速恒频励磁

风力发电机的有效功率与风速的关系呈三次方正比，通过变速运行风力发电机机组可以使风力发电实现有效功率最大化；水力发电机的有效功率在很大程度上受水头的压力及流量影响，并且水头的变化幅度也会改变水力发电机机组的转速。除此之外，转子励磁电流的频率可以通过电力电子技术的调整而实现输出频率恒定。变速恒频励磁技术的核心就是变频电源。

2.1.4 大型发电机的静止励磁控制

静止励磁的优点是结构简单、可靠性较强、造价低，世界的各大电力系统中都应用到了静止励磁，它主要采用的是晶闸管整流自并励。大型发电机通过运用电力电子技术省去了励磁机，可以说电力电子技术是大型发电机实现静止励磁控制的重要保障。

2.2 电力电子技术在电力系统中输电环节的应用

2.2.1 直流输电技术

晶闸管变流装置同时应用在高压直流输电的送电端的整流装置与受电端的逆变装置中，大容量、长距离等的损耗问题可以因此得到有效解决，在远程的输电工程中直流输电技术的作用重大，它有稳定性高、电容量大、控制性强、操作性强、灵活度较高的特点。

2.2.2 交流输电技术

现如今推广与应用柔性的交流输电技术是我国电力系统的工作人员在交流输电方面的主要研究内容。弹性补偿技术与柔性交流输电系统的技术在实质上是相似的，即对发电输电系统的电压及线位的控制。柔性交流输电技术是传统交流电力系统通过电力电子技术改造而来，它能够同时降低输电损耗、加强电力系统运行的稳定性。

2.3 电力电子技术在电力系统中配电环节的应用

目前配电系统急需解决的问题是怎样提高配电系统的电能质量与加强供电的可靠性。满足频率、电压及不对称度，抑制各种瞬态的干扰与波动等要求都是电能质量控制需要注意的事项。这一问题可以通过电力电子技术得到有效解决。通过应用电力电子技术中的变换技术，电力电子变压器在很大程度上实现了对能力的有效控制及转换，同时也极大的提高利用电能的可靠性、有效改善电能质量、实现了对电网谐波的实时控制。

2.4 在电力系统节能方面的应用

电力电子技术在在电力系统节能方面的应用，有提高电能使用率和变负荷电动机调速运行两个方面。电厂产生能源损耗的现象是由于发电机组不能配合能源变化时产生的，通过变负荷电动机对运行转速的调整，能够达到节能的目的。但是该项技术在我国处于研究和摸索阶段，因此也存在一部分缺点：成本高，适用于中大型电厂。而对于其它的一些电厂，可以采用电力电子技术，在配电输送电力系统中增加可控设备，对电能进行实时调控，确保电力的质量和安全。