电力电子在电力系统中的应用

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1、电力电子在电力系统中的应用近年来，随着科学文化的发展和世界文明的进步，新兴科技不断地涌现，尤其以计算机为主的第三次科技革命彻底的颠覆了传统行业的发展模式，而且近年来不断地发展和进步。其中以电力电子技术的发展为例，其新材料、新结构器件不断的涌现，在电力系统中的应用取得了令人瞩目的成绩，本文就对其具体应用现状进行分析。1.电力电子技术电力电子技术实际上是将电能进行转换,交流电与直流电之间的转换有以下四种情况:整流电路：整流电路的作用是将交流电变为直流电供给直流用电设备。按组成器件可分为不可控、半控、全控三种，按电路

2、结构可分为桥式电路和零式电路：按交流输入相数可分为单相电路和多相电路，按变压器二次电流的方向又可分为单拍电路和双拍电路。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单向桥式全控整流电路、单相全波整流电路及单相桥式半控整流电路等。三相整流电路用于整流负载容量较大或要求直流电压脉冲较小易滤波的场合，其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路等。逆变电路：逆变电路是把直流电变为交流电。当交流侧接上电网，即交流侧接有电源时称有源逆变，当交流侧直接和负载连接时称无源逆变。逆变

3、电路应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电，当需要这些电源向交流负载供电时就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用的变频器、不间断电源等装置的核心部分也是逆变电路。直流—直流变流电路：也叫斩波电路。直流—直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定的电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直流斩波电路的种类包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。斩波电路广泛应用于地铁列车、无轨电车

4、、电动车中的无级变速和控制，并且具有加速平稳、快速响应的性能，并同时还有节约电能的作用。交流—交流变流电路：交流—交流变流电路是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。交流—交流变流电路中只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。该技术的发展使现代电子技术不断向高频化发展,使其性能更加完善可靠,为用电设备的高效节能节材，实现小型轻量化。2.电力电子在电力系统中的应用电力电子技术在电力系统领域中有着非常广泛和重要的应用。在发达国家有60%以上的

5、电能至少经过一次以上的电力电子变流装置进行处理。直流输电在长距离、大容量输电中有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都使用晶闸管变流装置。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬间停电、瞬间电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。　(一)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。　　（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

6、。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）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)，机组的最佳转速便随之发生变化。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。　　（

7、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。　(二)在输电环节中的应用　　电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。　　（1）直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVD

8、CLight)技术　　直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。　　（2）柔性交流输电(FACTS)技术　　FACTS技术的概念问世干20世纪80年代后期，是一项基于电力电