赵凤智
天津焱宝电力有限公司 天津 300457
摘要：电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等等各方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC）。自20世纪80年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
关键词：电力电子技术；电力系统；应用研究
1电力电子技术的应用对于电力系统的重要意义
1.1提高电力系统自动智能化程度
电力电子设备的应用为电力电子技术的发展提供了崭新的契机，同时加快了电力系统自动智能化步伐。特别是模糊控制和智能化控制的发展为电力电子设备的发展提供了足够的助力。
1.2提高经济效益和社会效益
电力电子技术的发展能够提高设备和系统的工作效率和能源转化效率。此外，还能够有效降低财力和物力的支出，缩短运行周期，同时还能够提供更为放心的电力资源，赢得良好的社会效益。
1.3完善产业结构和管理形式
电力电子系统的影响并不只是存在于技术层面，而且对电力企业的产业形式也产生了重大影响。电力电子技术使得电力产业成为新型产业，提高企业整体的完善性。
2电力电子技术在电力系统中的应用分析
2.1电力电子技术在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
2.1.1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2.1.3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
2.2在输电环节中的应用
对于高压输电系统而言，电力电子技术的应用对于电力网络的运行稳定性得到了大幅的改善。基于直流输电控制调节灵活、稳定性好及电容量大等特点，因此其在不同频率的联网、海底电缆输电和远距离输电应用中具有明显的优势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高压直流输电过程中的两个交流电网互联目标的实现，通常是以有源逆变和可控整流两种方式进行实施，其不仅可以实现两区域电网非同步互联、远距离输送及大容量电能的需求，而且还可通过控制实现交流系统动态稳定性的提高、低频振荡的抑制与功率紧急援助的目的。柔性交流输电系统（FACTS）是综合利用现代电力电子技术、微电子技术、通讯技术和现代控制技术对电力系统的潮流和参数进行灵活快速调节控制，增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。用于配电系统柔性交流输电技术为用户电力技术CPT，柔性交流输电技术是一种用于远距离输电的静态电力电子装置，核心是FACTS控制器。基于FACTS产品包括静止无功补偿品、静止调相机、统一潮流控制器、晶闸管可控串联补偿器、静止快速励磁器等。高压直流输电技术等用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷送电的问题。
2.3电力电子技术在配电环节中的应用
在目前的配电系统中，供电可靠性和电能质量是两个重要的环节，但是目前世界上还没有几个发电系统能将这两者存在的问题处理的很好，所以，如何保证供电的可靠性以及提高电能的质量是配电系统中迫切需要解决的问题。在这两个环节中，电能质量的保证显得更为棘手，因为要实现对电能质量的控制，除了要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求外，更要抑制各种瞬态的波动和干扰的影响。电力电子技术在一定程度上能够满足这些要求，DFACTS 技术就是电力电子技术配电系统中应用的一个体现，它结合了现代控制技术，在某种意义上，可以把 DFACTS 技术认为是 FACTS 技术的缩小版本，因为他们的原理以及结构都是相同的，最主要的是他们的功能大体相似。
2.4电力电子技术在节能环节的应用
2.4.1提高有效功率，降低能源损耗
在电能使用阶段，由配电厂所配送的电能除被用户使用之外，还有一部分电能则损耗在配送环节中以及各类电器工作的过程中，这样一来，除了会造成电能的浪费之外，还会对电能的质量造成一定程度的影响，为有效提高电能的利用率，降低无谓的电能消耗，就需要研究人员不断提高其有效功率。电工电子技术能够有效补偿电能产生以及输送过程中的无效功率，从而有效降低电能损耗，大幅度提高电能的实际利用率，并有效确保用户能够安全用电。
2.4.2变负荷电动机调速运行
节电成为近年来电力系统发展的主体，作为节电的两个方面，电动机节电以及变负荷电动机的调速技术节电必须互相作用，互相辅助才能实现节电的目的。从技术的发展角度来看，我国的电动机节能功能发展良好。从当前的发展形势来看，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中都已经具有一定的普及性。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。
3电力电子技术的发展
电力电子技术分为器件的制造技术和电力电子电路的应用电路（变流技术）。电力电子器件经历了半控型（第一代电力电子器件）、全控型（第二代电力电子器件）和复合型（第三代电力电子器件）的发展过程，把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），目前其功率较小，但其代表了电力电子技术发展的一个重要方向。
整流电路在电力电子电路中应用最广，20世纪80年代后逆变电路的应用日益广泛，但整流电路仍占重要地位。随着自关断器件的普遍应用，电力电子电路向高频化反向发展，一些新的电路拓扑形式比如谐振型逆变电路、矩阵式逆变电路等不断涌现。PWM控制对推动电力电子技术的发展起了历史性作用，其它控制方式比如应用静止/旋转坐标变换的矢量控制、瞬时无功功率控制、自适应控制、采用状态观测器的控制、模糊控制、神经元控制等等，这使得电力电子系统的控制技术发展到一个崭新的阶段。当前应用越来越广的基于微处理器的数字控制技术在很多方面取代了模拟控制，是控制技术的一个新的发展方向。
4结语
综上所述，近些年来，不断进步的计算机技术为现代控制技术在实际生产、生活中提供了强有力的技术支持，新的材料和结构器件又促进了电力电子技术的飞速发展，且在各行业中得到广泛的应用。本文就电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用进行了详细的阐述。
参考文献：
[1]殷海兰.电力电子技术在电力系统中研究与应用[J].科技天地，2010，(10):12-14.
论文作者:赵凤智
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/2
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