摘要：随着社会的发展，电力电子工程的发展也突飞猛进。本文基于对电力电子技术内涵及特点的分析，提出电力电子技术在电力系统中的实际应用。
关键词：电力电子技术；电力系统；应用及前景
引言
在国民经济的快速发展过程中，电力成为最为重要的二次能源。近几年来，新能源发电的大量出现，如水力发电，风力发电，核能发电，地热能发电等等，使得电力系统中的绿色能源比例正在逐步增加。同时，在新能源发电的过程中不乏电力电子的影子，甚至可以说：电力电子技术的发展推动了电力系统的改革。可以在电力系统中应用电力电子技术，从而有效地解决电力系统在发电环节，输电环节，配电环节等各部分存在的一些问题。然而由于国家电网体量较大，改革进程相对较缓，电力电子技术在电力系统中的应用还正在探索阶段。但可以肯定的是电力系统中电力电子技术广泛应用的浪潮已势不可挡。本文就主要针对电力电子技术在电力系统中应用现状以及未来发展形势作出简要分析，希望能够为相关方面的研究提供一些参考。
1电力电子技术概述
1.1电力电子技术的产生与发展
电力电子技术发端上20世纪50年代，晶闸管的问世打开了电力电子技术发展的大门，具有里程碑意义。在此技术上，电力电子技术作为电力系统的传动技术快速发展。基于电力电子器件的发展电能变化与控制实现了跨越式发展，步入变流器时代。电力电子技术的发展始于电力二极管和晶闸管，体积小、耗能低，传统电力系统中的老式汞弧整流器被取而代之，且促进了电力电子技术的前进与发展。20世纪70年代，具有自动关断能力的电力电子器件应运而生，开关能力显著增强，解决了某些电路中开关频率较高的问题。20世纪90年代第三代电力电子器件开始在电力系统中推广应用开来，较之前两代，第三代电力器件不管在结构上，还是在体积上都有了更大的精进，电气器件形成了集成模块，在此基础上，集成电路形成，电力电子技术开始步入高频化、集成化、智能化的发展道路。
1.2电力电子技术的特点
1.2.1集成化
集成化是通过并联多种单元型器件，集中全控型器件于一个基片上，较之传统器件，由此形成的器件具有高度集中化的特点。
1.2.2高频化
高频化通过应用电力电子技术，在实现集成化器件的基础上，促使金氧半场效晶体管（MOSFET）的工作速度从十千赫兹到数十千赫兹，电子电工器件步入高速发展时代，运行速度大幅提升。
1.2.3全控化
基于电力电子技术的电气元件具有自断功能，取代了传统的半控型晶闸管，电子器件功能显著提升，系统线路更为简化，运行效率有效提升，生产成本得以控制。
1.2.4高效化
电力电子技术中基于软件介入，促使电力系统器件及变换技术的应用效率更高，基于电子器件导通压降的减少，使线路导通损耗得以降低，应用软件技术可确保器件运行更为稳定，电力系统运行效率得以有效提升。
2电力电子技术在电力系统中的应用
2.1新能源发电
我国目前的新能源发电主要包括水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电、地热能发电、潮汐能发电。其中由于核能技术保密，地热能发电和潮汐能发电在电网中占的比重很小，本文将不进行讨论。在水力，风力发电的过程中，电力电子技术的应用使得发电环节中的设备更加稳定可靠的运行。就早期使用的水轮机来说，它采用的是机械液压调速，机械液压调速具有简易可靠，能完成基本的调速等优点。在19世纪受到了大力推捧，同时，离心摆技术是机械液压调节的核心技术，但这项技术耗电量较大，且效率低下，若将调频变速技术应用其中，就可以有效地降低耗电量，提高运行效率，极大地提高电能的转化比。调频技术离不开调频器，从调节效果而言，机调过渡过程较长，超调量较大，指令信号执行缓慢，稳定域窄。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电气调速相较于机调就几乎不存在这样的问题，在今天低压调频技术已经愈发成熟，大量的调频产品出现在人们的视野中，水力发电中的水泵运行效率低下的问题得到解决。太阳能发电又称光伏发电，但其实还存在太阳能热力发电、光化学发电等等。太阳能电池板所发出的电力为直流电，电压大约在20伏左右，这时候就需要通过电力电子中的BOOST电路进行升压，在通过逆变电路逆变成交流电。并且可以用微机跟踪电网相位变化，同时可以调整输出电流的幅值大小，来减小电网的波动。
2.2微网并网
现代电力电子技术的飞速发展的同时，微网逐渐出现在人们的视野中。根据国家有关部门规定，国网必须接受微网向电网输送的电力，并且给予经济补偿。由于微网的出现使得逆变器的研究愈加火热，微网必将在未来改变配电网的组织形式。并网逆变器是实现微电网和公用电网链接的核心装置之一。微网并网逆变器在分布式电源并网的过程中占有主要地位，它的存在才使得分布式电源并网变成可能。所以先进的逆变器技术变得十分火爆，对逆变器的要求也越来越高。在未来，微网并网逆变技术的发展前景是将组合各种控制方法，以此来达到多算法复合控制,在向公共电网输送能量的同时,进行对电网的无功补偿和谐波滤除。
2.3柔性交流输电（FACTS）
上世纪80年代，柔性交流输电诞生并迅速在全球发展普及。该技术是现代科技不断的发展背景下，电力电子技术与控制基础的创新性结合成果，可连续调控电力系统电压、相位角、功率、参数等内容，促使输电能力的有效提升，电力系统运行更为可靠稳定，输电过程的损耗有效减少。在以往的电流调节中，移相器、串联补偿装置、开关投切电容、电感等，仅能进行稳定电流调节，且传统机械开关需经过一段反应时间，不符合当前的电力系统中的柔性调节电力的要求。而柔性交流输电技术的应用，适应了阻尼系统振动及对柔性连续电流的调节，不仅精准高效，更可对电力系统中的电压、功率、电流、阻抗、短路等多种变量进行有效控制，保障了电网的有序运行。
2.4在配电环节的应用
配电环节中，保障供电安全可靠性，提升供电效率与供电质量是重点问题。对于电能质量的控制不仅要从电压、频率、谐波等角度出发，满足个变量的需要，还要对各种瞬态波动进行有效抑制。配电系统中，应用电力电子技术，结合控制技术，构成用户电力（CP）技术。
该技术和FACTS技术是姊妹型技术，二者极为相近。FACTS技术在于增大对交流输电的控制，提高电力传输能力，而CP则是增强配电系统中的供电稳定性与可靠性，提升供电质量。两种技术皆以电力电子技术为基础，结构功能上类似，不同之处在于额定电气值，现如今，两种技术融合为DFACTS技术。从目前的发展来看，该技术的市场应用范围越发广泛，应用前景广阔。同时，基于DFACTS技术的电气设备生产成本低，技术简单，易于大范围推广应用。
2.5变压器的改革
目前在我国变压器还都是传统的工频变压器，但工频变压器的效率较低，且体积大，需要专人检修。而在电力电子技术中使用的高频变压器具有体积小，质量轻，效率高，可使用器件故障监测技术，从而大大减少了人力物力的投入。所以变压器的高频化是必然的，但以目前我们所拥有的技术，低频变压器在电网中的位置依然非常重要，尤其是处理较大功率的电力变压器，但随着IGBT的发展，这一状况有望改善。也许在不久的未来等到技术成熟，我们就可以用高频变压器完全取代工频变压器。
结语
总而言之，电力电子技术已广泛应用于电力系统的各个环节，增强了电力系统的稳定性，改善了电力系统的电能质量，加快了电力系统的改革步伐。目前电力电子针对电力系统中遇到的问题正在积极的探索解决办法，为电力系统长期可靠运行贡献出巨大贡献。
参考文献:
[1]杜秀丽,黄琦,张昌华,井实,周迪.基于微电网的并网逆变技术研究综述[J].浙江电力,2009,28(4):17-21.
[2]范向红.先进的电力电子技术在智能电网中优势体现[J].电子制作,2015(6X):12.
[3]肖天雄.探讨电力工程技术在智能电网建设中的应用[J].名城绘,2018(3):529.
[4]技术资讯.风光互补独立供电系统在通信基站中的应用[EB/OL].中国电子技术应用,2012(3):
[5]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):26.
论文作者:程璐
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电力论文; 电子技术论文; 电力系统论文; 技术论文; 电网论文; 器件论文; 变压器论文; 《电力设备》2019年第5期论文;