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[摘要]本文基于對電力電子技術內涵及特點的分析,提出電力電子技術在電力系統中的實際應用。
[關鍵詞]電力電子技術;電力系統;應用
1電力電子技術概述
1.1電力電子技術的產生與發展
電力電子技術發端上20世紀50年代,晶閘管的問世打開了電力電子技術發展的大門,具有里程碑意義。在此技術上,電力電子技術作為電力系統的傳動技術快速發展?;陔娏﹄娮悠骷陌l展電能變化與控制實現了跨越式發展,步入變流器時代。電力電子技術的發展始于電力二極管和晶閘管,體積小、耗能低,傳統電力系統中的老式汞弧整流器被取而代之,且促進了電力電子技術的前進與發展。20世紀70年代,具有自動關斷能力的電力電子器件應運而生,開關能力顯著增強,解決了某些電路中開關頻率較高的問題。20世紀90年代第三代電力電子器件開始在電力系統中推廣應用開來,較之前兩代,第三代電力器件不管在結構上,還是在體積上都有了更大的精進,電氣器件形成了集成模塊,在此基礎上,集成電路形成,電力電子技術開始步入高頻化、集成化、智能化的發展道路。
1.2電力電子技術的特點
1.2.1集成化
集成化是通過并聯多種單元型器件,集中全控型器件于一個基片上,較之傳統器件,由此形成的器件具有高度集中化的特點。
1.2.2高頻化
高頻化通過應用電力電子技術,在實現集成化器件的基礎上,促使金氧半場效晶體管(MOSFET)的工作速度從十千赫茲到數十千赫茲,電子電工器件步入高速發展時代,運行速度大幅提升。
1.2.3全控化
基于電力電子技術的電氣元件具有自斷功能,取代了傳統的半控型晶閘管,電子器件功能顯著提升,系統線路更為簡化,運行效率有效提升,生產成本得以控制。
1.2.4高效化
電力電子技術中基于軟件介入,促使電力系統器件及變換技術的應用效率更高,基于電子器件導通壓降的減少,使線路導通損耗得以降低,應用軟件技術可確保器件運行更為穩定,電力系統運行效率得以有效提升。
2電力電子技術在電力系統中的應用
2.1在發電環節中的應用
電力電子技術在電力系統發電環節中的應用,實現了對電能的優化處理,電能輸送更為高效、節能。
2.1.1靜止勵磁控制
電力電子技術中的靜止勵磁控制是借助晶閘管的整流并勵方式而運行,可靠性高、整體造價低,且運行便捷。該技術沒有勵磁機的慣性,更便于調節,被越來越廣泛的應用于各大電廠之中,靜止勵磁的控制作用得以明顯發揮,且效果良好,電力系統運行效率得以有效提升。
2.1.2風機水泵的變頻調度
發電廠電力生產中用電率平均為8%,風機水泵耗電量大,一般為火電廠總耗電量的65%,整體運行效率不高。而利用變頻調速,實現了高低壓電的有效轉換,實現了能源的有效節約,耗能量切實減少,實現了有效的節能?,F如今,低壓變頻系統已被廣泛應用于電力系統之中,高壓變頻器仍在研發之中。
2.1.3太陽能控制系統
發電廠發電系統中,風機水泵運行需要耗損大量電力,占據整個發電系統的一半,發電效率較低?,F如今,太陽能技術發展愈發純熟,太陽能技術作為新能源,發電功率較大,使用太陽能進行發電時,基于電力電子技術可進一步完善核心逆變器,實現對直流電與交流電的有序轉換,發電運行效率明顯提高。
2.2在輸電環節中的應用
2.2.1直流輸電(HVDC)
現代電力系統發電以直流輸電為主,直流輸電便于調節,且輸電容量大,效率高,節省人力物力,穩定性極佳?,F如今,遠距離或海底輸電均采用高壓直流輸電,這種輸電方式極為便捷,易于掌控。伴隨著電力電子技術的發展,使直流輸電技術有著全面的發展,以晶閘管換流閥為主體的輕型直流輸電應運而生,該輸電方式的誕生推動了電力輸電的前進發展,解決了傳統直流輸電技術中的各種不足之處,輕型直流輸電形式更為簡單,在輸電上可徑直流入無交流電源的負荷點,借助電力電子技術中的脈寬調制實現無源逆變,由此促使我國輸電系統有了全新的發展。
2.2.2柔性交流輸電(FACTS)
上世紀80年代,柔性交流輸電誕生并迅速在全球發展普及。該技術是現代科技不斷的發展背景下,電力電子技術與控制基礎的創新性結合成果,可連續調控電力系統電壓、相位角、功率、參數等內容,促使輸電能力的有效提升,電力系統運行更為可靠穩定,輸電過程的損耗有效減少。在以往的電流調節中,移相器、串聯補償裝置、開關投切電容、電感等,僅能進行穩定電流調節,且傳統機械開關需經過一段反應時間,不符合當前的電力系統中的柔性調節電力的要求。而柔性交流輸電技術的應用,適應了阻尼系統振動及對柔性連續電流的調節,不僅精準高效,更可對電力系統中的電壓、功率、電流、阻抗、短路等多種變量進行有效控制,保障了電網的有序運行。
2.3在配電環節的應用
配電環節中,保障供電安全可靠性,提升供電效率與供電質量是重點問題。對于電能質量的控制不僅要從電壓、頻率、諧波等角度出發,滿足個變量的需要,還要對各種瞬態波動進行有效抑制。配電系統中,應用電力電子技術,結合控制技術,構成用戶電力(CP)技術。該技術和FACTS技術是姊妹型技術,二者極為相近。FACTS技術在于增大對交流輸電的控制,提高電力傳輸能力,而CP則是增強配電系統中的供電穩定性與可靠性,提升供電質量。兩種技術皆以電力電子技術為基礎,結構功能上類似,不同之處在于額定電氣值,現如今,兩種技術融合為DFACTS技術。從目前的發展來看,該技術的市場應用范圍越發廣泛,應用前景廣闊。同時,基于DFACTS技術的電氣設備生產成本低,技術簡單,易于大范圍推廣應用。
3結語
從電力電子技術特點將其在當前電力系統的應用現狀來看,其對于電力系統的發展有著極大的推動作用,有效提高了電力系統運行的安全性、穩定性,為電力系統的發電、輸電和配電提供了更為可靠的技術支撐,提高了電力系統運行效率,為我國智能電網的發展奠定了基礎。
參考文獻
[1]楊愛新.電力電子技術在電氣控制中的應用分析[J].中國戰略新興產業,2018(20):168.
[2]倪時龍.電力電子技術在智能電網中的應用[J].電子世界,2018(03):186-187.
作者:李偉強 單位:廣東電網有限責任公司肇慶大旺供電局