电力电子装置在电力系统中的应用詹晓宇

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1、电力电子装置在电力系统中的应用詹晓宇（国网山丙省电力公司怀仁县供电公司山丙省朔州市038300）摘要：电力系统在发展中要始终坚守可持续发展的原则，而电子电力装置应用到电力系统中提升了电力系统的智能化发展，意义重大。木文分析了电力系统和电力电子在电力系统中的应用，以供参考。关键词：电力电子装置；电力系统；应用1电力电子系统的研究分析1.1可靠性分析对电力电子系统的可靠性研究直接影响到电力电子装置的开发、使用与管理。对于可靠性的研究结果，可直接用于装置设计时对技术合理性的判断，同时也可以用于不同拓扑结构、控制结构可靠性的标准指标。准确的可靠性测试评估也可以为系统的

2、实施、维护与管理提供重要依据。电力电子装置的可靠性评定可以通过系统层面进行建模。系统层面可靠性模型主要分为累加模型、组合模型、状态模型。对复杂的系统进行分解，分为分支子系统，从子系统可靠性模型进行电力电子装置的可靠性分析。分析的结果直接决定了是否要对电力电子装置进行调整。1.2应对故障方向分析无论科技多么发达，应对问题措施多么完全，电力运行中故障仍是不可避免的。在电力运行的重要位置中，一旦电力电子装置出现故障将会造成严重的经济损失。在运行的装置与可离线维修的装置可进行热管理，使故障发生频率得到降低。在子系统出现问题时，电力电子装置拥有容错运行性能，可改变调制策

3、略或改变控制方向，将出现故障的位置隔离，避免整体装置承担风险。容错运行主要包括两个方向，即降级运行与准正常运行方式：降级运行是使用变换器的冗余性能，如装置中出现的问题在可容纳范围内，仍可以实现其主要功能。降级运行操作方式相对简单，对成本的要求也相对较低；准正常运行是将冗余性能增加了功率器件，使其装置在出现故障吋仍能继续实现自身功能。1.3硬件冋路仿真分析电力电子装置在设计中需要涉及到硬件、软件及测试等多个步骤。电力电子装置系统的半实物仿真指的是，硬件在冋路仿真技术可提升系统的设计与奋效性验证速度，可仿照不同运行工况，实现故障模拟与随吋取得任意信号。与电力系统中

4、半实物仿真的区别是，电力电子仿真中必须能在超低延迟计算中才可以确切地模拟硬件动态。而FPGA技术具有超低延迟计算的优势，极大地提升了模拟计算的速度，目前已经成为电力电子系统半实物仿真过程的最佳选择。FPGA技术的有效实施主要受制于电力电子系统的模型。现在发展的仿真过程中，功率元件使用的是理想开关模型与开关函数模型两种方式。功率器件模型作为艽基础，搭建变化器系统的离散式模型。由于变化器系统的非线性特征与开关特征，离散化方程的计算方式需符合变换器非线性与功率器件的需求。1.4标准模块整合分析电力电子标准模块的意义是将功率器件、门极驱动电路、可编程处理器与其相关元件

5、集中至同一模块中，使该模块冋吋兼具预定功能与标准软硬件接U。电力电子标准模块在一定程度上缩小了电力电子装置的成本、损耗与体积。现阶段标准模块集成的主要方式包括硅片集成、封装集成与三维集成三种。硅片集成与封装集成不适合过大电流的场合的高功率变换器使用。三维集成方式可提升模块空间利用率与变换器的功率密度。2电力电子在电力系统中的应用状态2.1在发电工作中的应用2.1.1发电机组励磁：大型的发电机组多使用静置励磁技术，此技术相对调节速度快、操控方便。水利发电机组常使用交流励磁技术，将励磁电流频率进行动态调整，使发电系统加快对水头压力及水量的调整，整体提高了发电质量；

6、2.1.2风力发电：风力发电的主要步骤是变流器的工作。风力变流器使用整流器设备使不受控制的风能转化成电压与可使用电能。后期变流器的不断发展使其性能极大提升，提高了风力发电系统的电容量与电压等级；2.1.3光伏电站：光伏电站是将太阳能集中处理的结构，现阶段大型光伏发电系统处于发展推广的阶段，存在光伏阵列组合的热斑效应与逆变器组合的特征未理想化等问题，证明光伏发电的建设需要充分考虑光伏阵列的组合方式与逆变器的组合方式因素。2.2在电能存储工作中的应用电能存储的技术在电力系统应用中起到调整高峰负荷供电作用，提升了现阶段电力设备的使用率和电网的使用效率，同吋可科学地面

7、对电力故障问题，从根本上提高了电力的质量与用电效率。储能方式中相对高效的是如下三种：2.2.1调速抽水储能，在抽水储能电站工作过程中，上下水库的差距逐渐产生变化，导致抽水储能电站的工作在不断的变速下才可以达到最佳效果；2.2.2其使用的原理是在电力系统用电低吋，使剩余的电量推动空气压缩机，通过高压空气的方式将能量储存；2.2.3电池储能方式，电池通常是使用锂离子电池、钠硫电池与全钒液流电池。2.3在微型电网中的应用微型电网是小型发电配电系统，由分布式电源、储能设备、变化器等装置组成。使用功率变换器进行调节，使微型电网与外界电网进行联网运行，达到局部功能平衡与局

8、部能量优化。外界电网出现问题吋，经由变