现代电力电子技术在电力系统中的应用

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1、、电力情报,综合述评现代电力电子技术在电力系统中的应用华北电力大学张建诚陈志业梁志瑞,。摘要简要介绍了现代电力电子技术发展状态阐述了现代电力电子器件的主要特点探讨了现代电力电子技术在电力系统无功补偿方面、柔性交流输电方面和高质量供电方面的应用。对应用较广泛的脉宽调制控制技术进行了讨论,并给出了一组脉宽调制实测控制波形。关键词电力电子技术电力系统应用电力半导体器件是构成各种电力电子电路的现代电力电子器件多采用石一‘层结,核心元件之一器件性能的优劣可在很大程度上构,加之采用特殊的制造工艺,器件耐压水平大。决定电力电子设备的技术经济指标从年代初,。,为提高从而拓宽了器件

2、的电力应用范围目前,。,期普通的整流器件已经获得应用之后反向器件的耐压水平已经达到,器。阻断型可控硅或称晶闸管问世到年件的耐压可高达。通过器件的组合可以使,代出现了可关断晶闸管开关频率有了较大电力电子装置的工作电压范围大为提高。的提高。从总体来看,晶闸管类型的器件中多数大工作电流,,为换流型器件工作频率较低脉宽调制等控制现代电力电子器件都采用多元集成结构,导。技术难以实现到年代出现了场效应晶体管通时饱和压降减小,器件的损耗降低,从而工作,。等器件工作频率有了大幅度的提高电流大为提高。如,的器件,。,年代研究出了场控自关断器件如绝缘栅双极的饱和压降仅为一目前器件的最

3、、型晶体管静电感应晶体管和功率场效应大持续,器件的工作电流已经达到。、晶体管等它们都是集高频率高电压和大电流最高电流可达到。。于一体的高性能电压控制器件这些新器件的出现代电力电子器件的高频化、高电压和大电,使电力电子学的发展进入了,现一个崭新的阶段流等特点使得高频技术在大容量电能变换和频率。即现代电力电子技术发展阶段随着技术的不断变换等领域的应用得以实现,从而为现代电力电,进步和研究的新进展现代电力电子技术将给电子技术在电力系统的无功补偿、柔性交流输电和。力系统带来新的活力高质量供电等方面的应用创造了条件。现代电力电子器件的特点在电力系统无功补偿中的应用器件高频化

4、用于电力系统无功功率补偿的典型装置是静,目前电力电子器件在结构和生产工艺上都止无功补偿器。装置的主要类型有固有了长足的进展,工作频率大为提高,如工业应定电容器加晶闸管控制电抗器和晶用级绝缘栅双极型晶体管和栅控晶体闸管投切电容器等。装置为补偿。管的工作频率都超过了高频技术一容量变化范围的无功功率,几乎需要的应用不仅可以节约电能、降低损耗,而且控制容量的电容器和超过容量的晶闸管控,规律易于实现可以有效地提高电力电子装置的制电抗器,铜和铁的材料消耗很大。从技术的发。性能展和经济角度来看,这种类型的静补装置已经落高耐压水平后。目前的发展趋势是采用、等自关电力情报。,断器件

5、构成的逆变器,通常称为静止无功功率发其它直流电源供电输出端产生三相交流电压尸。。生器或静止调相机即汀它既然后经串联变压器在交流系统中产生附加电压源,元件的核心是由等可关断器件组成可提供滞后的无功功率又可提供超前的无功功。,率图给出了采用器件构成的三相电压的逆变器根据系统的实际运行情况控制逆变器。,,。型装置电路图其中直流电容器作为的触发信号达到控制系统潮流的目的电压源,其充电能量和电路的损耗可以由直流电源提供,也可由交流电源供给。为了减小补偿电源母线电流中的谐波分量,可以采用现代电力电子技术中。,的脉宽调制控制方法若控制方法得当在补偿无功功率的同时还可对系统中的谐

6、波电流进。,图装有的系统结构图行补偿在稳态情况下的直流侧和交流侧之,间没有有功功率交换无功功率在三相之间流,,。,在高质量供电方面的应用动因此直流侧只需较小容量的电容器此外,装置所用铜和铁消耗较少具有优良的补偿,,,随着经济的发展和技术的进步对电力质量特性是新一代电力电子无功补偿装置的代表。。要求越来越高的用户逐渐增多为适应这一发展有很大的发展前途,趋势美国电力研究协会租的研究人员首先提出了定制电力的新概念和新技术。日本北海道大学和茨城大学于年饥提出了与定制电力相似的柔性化智能电量供给系统的新概念。其实质是将现代电力电子技术和配电自动化技术综合起来,实现对不同用户

7、以不同电能质量供电的新一代柔性配电系统。采用电力图三相电压型装置电子新技术形成的各种高效控制元件是这种配电系统的重要组成部分,它可以对供电电压、频率、波形质量和供电可靠性进行监视和控制。该类控在柔性交流输电中的应用,制元件的基本构成如图所示包括由电力电子器件组成的双向能量传输转换系统、供电质量监几柔性交流输电系统的概念」队。,。视控制中心和储能系统等即使配电网发生故障年提出其主要内容是应用现代电力电子技术最,储能系统依靠双向能量传输转换系统向配电网送新发展成就和现代控制技术实现对交流输电系,。,电也能够保证定制优质电力用户的供电可靠性统的参数甚至网络结构的灵活快速

8、控制从而合