电力电子技术应用

电力电子技术应用（精选十篇）

电力电子技术应用 篇1

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。

2 电力电子技术的应用

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。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节, 列举电力电子技术的应用研究和现状。

2.1 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。

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

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。

2.2.1 直流输电 (HVDC) 和轻型直流输电 (HVDC Light) 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。

2.2.2 柔性交流输电 (FACTS) 技术。

FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期, 是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术, 可实现对交流输电功率潮流的灵活控制, 大幅度提高电力系统的稳定水平。

20世纪90年代以来, 国外在研究开发的基础上开始将FA CTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小, 设备结构简单, 控制方便, 成本较低, 所以较早得到应用。

2.3 在配电环节中的应用

配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求, 还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用, 即用户电力 (custom Power) 技术或称DFACTS技术, 是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版, 其原理、结构均相同, 功能也相似。由于潜在需求巨大, 市场介入相对容易, 开发投入和生产成本相对较低, 随着电力电子器件价格的不断降低, 可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

2.4 在节能环节的运用

2.4.1 变负荷电动机调速运行。

电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面, 通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面, 只有将二者结合起来, 电动机节电方较完善。目前, 交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。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。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速, 我国正在推广应用中。

变频调速的优点是调速范围广, 精度高, 效率高, 能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小, 定子、转子的铜耗也不大, 节电率一般可达30%左右。其缺点主要为:成本高, 产生高次谐波污染电网。

2.4.2 减少无功损耗, 提高功率因数。

在电气设备中, 变压器和交流异步电动机等都属于感性负载, 这些设备在运行时不仅消耗有功功率, 而且还消耗无功功率。因此, 无功电源与有功电源一样, 是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡, 否则, 将会使系统电压降低, 设备破坏, 功率因数下降, 严惩时会引起电压崩溃, 系统解裂, 造成大面积停电事故。所以, 当电力网或电气设备无功容量不足时, 应增装无功补偿设备, 提高设备功率因数。

3 结论

电力电子技术及其应用概论论文 篇2

摘要：我们现在所处的位置大概可以定位为“世界工厂”，但不能意味着我们就可以不顾后果地走“先污染，后治理”的发展道路，况且现在所处的环境已经不允许了。在这样的环境条件下，我们在节能减排政策的大力推行下，我们有非常大的空间去节约我们的能源优化我们的环境。而节能减排应当从每一个细节做起

关键词：节能 减排 持续发展

一、课程内容提要

1.首先在20世纪影响人类最大的工程技术评选中，电力系统高居第一位，电子电力的重要作用就引起了我们的关注。正是由于电子电力技术的发展，使得我们的各项技术都有了其基本的发展基础。

电力电子技术与电子学、电力学及控制理论等三个学科联系紧密并且分为信息电子技术和电力电子技术。其中电力电子技术是指利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术是由电力电子器件、交流电路和控制技术三个部分组成；主要有两大分支分别是电力电子器件制造技术和交流技术。而电路理论则是电力电子技术的核心和理论基础。电力电子技术的特点主要有：集成化、高频化、全控化、数字化。电力变换分为整流（交流变直流），直流斩波（直流变直流），交流电力控制变频、变相（交流变交流），逆流（直流变交流）四类；另外还有控制电路、驱动电路、缓冲电路和保护电路等辅助电路。

电力电子技术的应用主要有以下几个方面：一般工业、交通运输、电力系统（高压直流输电）、电子装置电源家用电器、新型绿色能源等。电力电子技术的作用主要来说有：优化电能使用，改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业，电力电子技术高频化和变频技术的发展（变频空调），电力电子智能化。这些作用具体可以表现在这些方面：可以取代非常大一部分一次性能源的使用，减缓了地球能源枯竭的压力；其次精密的电子器件的应用亦使得我们的电力系统能够高效的运作，将能源的耗费降到最低；推动信息与功率的结合，从而在工业设备、电网等地方进行改革，从而推动工业的进一步发展。

2.电力以其不可比拟的优越性，而为大家所广泛利用。主要有三个方面的特点：它便于转换、便于输送、便于控制。便于转换：任何的能源都能够通过一定的方式转换成电能；便于输送：高压输电减少耗能且易于分配，同样还可以以电磁波等方式传输；便于控制：数控方式，能精确反应电能需要，从而合理地调配电源，控制稳定。

电路是对电力电子技术的重要基础。电路具有以下几个作用：实现能量转换和传输，信号的传递和处理，测量和储存信息。电路是有三部分组成：电源，中间环节（很多电路的构成都是在这个环节确定的）和负载。正弦交流电是现代电路输电的主要代表。其电动势随时间呈正弦变化，包含电动势最大值、角频率和初相位三个要素。电路主要由三种元件构成，分别为电阻元件、电感元件和电容元件。电感元件中电流不会突变而电压可以发生突变，且不消耗有功功率，与电源之间存在能量交换即具有储能作用（磁场能），应用于电磁炉等；电容元件由两片金属板组成来存储电荷，使得电路中的电流可以发生突变并遏制电压的突变，它具有“通交流，隔直流”的作用，同样，电容不消耗功率，与电源之间存在着能量交换即具有储能作用（电场能），应用于静电喷雾等技术上；

三相交流输电成为了最广泛的现代输电方式，在于它省材料，性能好，效益高。另外在电能输电方面高压直流输电与高压交流输电的对比中，我们又看到了原本被否认的直流输电又比交流输电有了更多的优越性，不排除将来仍有走直流输电的可能性。

3.半导体的本质还是载流子导电的物质，也就是说半导体是依靠自由电子和空穴两种载流子导电的物质。本征激发产生的两种载流子总是成对出现的。实际上，在自由电子—空穴对产生过程中还同时存在着复合过程，这就是自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量，造成自由电子—空穴对消失的过程。还有一种半导体是通过在本征半导体中，掺入一定量的杂质元素，称为杂质半导体，根据掺入的杂质不同又分为P型和N型两种。

半导体中只有自由电子一种载流子，它在电场作用下产生定向的漂移运动，形成漂移电流。因浓度差引起载流子的定向运动称为扩散运动，其相应产生的电流称为扩散电流，大小与浓度梯度成正比。

半导体技术的发展推动了二极管的产生，使其在生活上得到了广泛的应用，特别是在一些不可逆电路上，二极管发挥了巨大作用，但此时的二极管只有其原始的特征而缺乏可控性，所以无法达到控制电路的需要。我们所需要的是一种可关断的器件来控制电流的流向，所以晶闸管的产生便解决了这一问题，它不断地发展，成为一种高级的电力电子器件，为电路的控制提供了技术保障。

4.整流电路就是把交流电变为直流电的电路。根据分类依据的不同可以分为多类。按照组成器件的不同，可分为不可控、半控和全控三种电路；按照电路结构的不同，可分为桥式电路和零式电路；按照交流输入相数的不同，可分为单相电路和多相电路；单拍电路和双拍电路（或单向和双向，按变压器二次侧电流的方向）。

在利用功率二极管的整流电路中，电感的容量应该足够大，而且功率二极管的特性设为理想，这个电路是不可控的。相控整流电路中可分为：①单相半波可控整流电路 ②单相桥式全控整流电路③三相半波可控整流电路④三相桥式全控整流电路。

整流电路可为UPS提供技术支持，UPS在电路阻断时起到了极大的作用。UPS的应用，使得我们可以解决突然断电的情况下，能够保证相关电器的短暂运行，使得重要的数据能够被完整的保存下来，避免一些不必要的损失。特别是在银行、电网等大型企业中，断电意味着可能造成自身或者客户的重大损失，所以UPS的重要性得到了认可。而它主要是由整流和逆变电路组合而成的，而电源的供应可以用两个方法，一是市电对蓄电池充电，二是由柴油机进行供电，后者得到了比较广泛的使用。通过这两个电路的组合，我们可以使电达到恒压恒频的效果。

5.直流电动机系统是整流电路的主要应用之一。直流电动机主要分定子与转子两个部分。其工作的机理就在于电流周围产生了磁场，而在磁场的作用下，利用安培定则计算，产生安培力，带动线圈运动，从而带动机器的运动。直流电动机系统的运用，使得很多大功率的机器能够得以比较高速地运转。与之相对应的是发电机，他是通过切割磁感线而产生感应电动势，从而产生电流。其运用的则是“右手定则”。

直流变速空调的产生，也是整流电路的又一个重要运用。直流空调的工作原理：利用物质汽化蒸发时吸收热量而实现降温。它只能通过在一定的频率下，控制空调开关，来调节室内温度，调节方式比较死板，而“变频空调”的变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，其制冷的速度快，智能化节能，自行控制从而保证了舒适度。

而关于市场上所推销的“直流变频空调”是不符合科学依据的，直流电本身并没有频率，更没有变频之说，所以应当警惕市场的推销，避免不必要的受骗行为。

6.逆变电路就是将直流电转化为交流电的电路。最基本的工作原理是改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。电阻负载时，负载电流和负载电压的波形相同；阻感负载时，负载电流相位滞后于负载电压，波形也不同。它有四种换流方式分别为：器件、电网、负载、强迫换流。逆变电路亦可再分为电压逆变电路和电流逆变电路。

交流电动机是逆变电路的一个主要应用。交流电动机的调速方式较直流电动机有比较大的不同。交流电动机的变频调速是改变电源频率从而使电动机的同步转速变化达到调速的目的的；同时它也有变极调速的功能，通过改变电动机定子绕组的接线，改变电动机的磁极对数，从而达到调速的目的。

交流变频空调的推广使用已经引起了市场消费者的广泛关注。经过交直交的变换输入功率模块，同时功率模块受微电脑送来的控制信号控制，输出频率可调的交变电源，使压缩机电机的转速随电源频率的变化作相应的变化，从而控制压缩机的排量，调节制冷量或制热量。其优点主要是启动电流低，低温运行性能良好，制暖性能优于传统空调，控温波动小和电网电压适应性强。

7.世界上的一次性能源在过去的两三百年里被大量开采使用，使得现在的化石能源濒临枯竭，整个世界正蕴酿着一场能源危机。在这样的环境下，各国不断地去寻求绿色能源，去开发新能源。所获取的能源再通过转换形成电能供给社会建设。其中电能的转化现在还主要依靠水力和火力，而火力发电现在仍占据主要位置，不断污染严重而且消耗的仍是化石能源，其发电的结构仍然不合理。

现在现有绿色能源主要有风能、地热能、核能、生物能、太阳能等。风力发电主要是通过风的作用带动风叶旋转，再通过增速机（齿轮）将旋转的速度提升，来促使发电机发电。太阳能可以说是最为丰富的能源了，如果可以利用好，相信能源问题将迎刃而解。太阳能发电系统由太阳能电池组(阵列)、太阳能控制器、蓄电池（组）、逆变器等组成。此系统利用到了电场中的光伏效应产生“光生电流”，从而实现了对负载的功率输出。在生物能发电中，以沼气的运用比较广泛。所以在农村许多农民就利用沼气来发电，对于动物粪便可以施肥也可以用来沼气发电，不仅可以减少处理粪便的费用也不会造成环境污染。核能的发电效率非常高，核能发电只要能够控制好，就不会产生污染。其强大的转化率能够替代很多次级能源，也是中国现在发电结构改革的一个重要组成部分。

正因为能源危机，所以我们节约能源应从每一件小事做起，将节能推广到生活中的每个部分。

二、逆变电路原理说明 电路图：

S1UdS2i0负载u0S3S4 u0S1S4S2S3S1S4i0T1T2t 波形图：逆变电路本身就是将直流转成交流的电路，它与整流电路经常混合使用，其目的就是有利于电能的多样化与高效的使用，有的适合直流电，有的则适合交流电。两者混合可以得到一个恒频的电路，其电力结构比较稳定。我们这边就讨论单向桥式。工作原理：改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。就如上图所示：有两组

开关分别是S1、S4和S2、S3。通过其组合便形成了不同的交流电频率。电压并不会发生太大的变化，但是电流的频率便随着其关断进行波动。

三、节能减排，在每一个环节

在这个发展的时代里，能源的需求量越来越大。而现在的能源结构极其不合理，有百分之九十以上仍以化石能源为基础。这在很大的程度上，加大了发展所面临的能源压力。化石能源在燃烧过程中，所产生的大气污染与温室效应同样给现在的地球环境和气候造成了巨大的压力，阻碍世界经济的可持续发展。

我国到目前为止，对于化石能源的依赖程度越来越高，随着我国经济的进一步发展，这种压力还将持续影响我国的经济发展。从建国至今，我国从石油的出口国变为大能源进口国，一旦出现类似石油危机的情况，我国将面临着非常严峻的挑战。解决现在问题的方法有很多，但是我觉得有两个方法是非常可行的。首先就是提高能源的利用率，大幅地节约能源；其次就是大力开发可用的再生能源、绿色能源。

我国现在正处在从粗放型的经济增长方式转变过程中，创造出同样份额的GDP，所造成的能源消费是日本等发达国家的好几倍。我们现在所处的位置大概可以定位为“世界工厂”，但不能意味着我们就可以不顾后果地走“先污染，后治理”的发展道路，况且现在所处的环境已经不允许了。在这样的环境条件下，我们在节能减排政策的大力推行下，我们有非常大的空间去节约我们的能源优化我们的环境。而节能减排应当从每一个细节做起。

首先从节能方面讲起吧：现在的农业、工业、建筑、交通等方面都存在巨大的节能潜力。

首先是农村，农村现有的生产方式还处于比较低的水平，公共设施建设仍非常的不完善，故其能源的消耗方式仍是很原始的烧炭或者材火，虽然现在天然气在农村也得到了比较大的推行，但是实际的使用效率仍不高。北方农村的供暖，每年所消耗的煤炭量也是相当惊人的，再加上其建筑本身的封闭性不是很好，所以真正用于供暖的仍是少之又少的。对于这一问题，我们可以用化石能源的转化来形成电能，建立一个自动化的供暖系统，这样子能源能大量地被转化，而且大量减少了有害物质的燃烧。供暖系统能根据温度的变化来决定供能的多少，这样子可以满足不同的需要，节省了大量的能源。而且系统的开关是可控的，可以随时控制比等煤炭的熄灭时间段内还要节省一大块的能源。

其次是工业，工业的能源需求占了现在能源消费的大部分。它大量地依赖于电能，而据我国目前发电情况来看，仍依赖于化石能源。这里面发电站就是一个非常关键的问题。关小上大的政策有效地推进了发电结构的改革，而且能够有效提高能源的利用率。再者就是工业设备本身的改进，对于一些高耗能企业的进行限制，迫使其对设备进行整改，使其达到预期的标准，从而提高企业的生产效率，同时也节约成本，减少污染。大力推进节能20%的宏伟目标。

再者是建筑，建筑的能耗在全国能源消耗中仍占有非常大的比例。北方农村建筑的不合理，导致用于弥补这一不足的能源耗费非常庞大。针对这种情况，就必须进行合理的建筑整改以及相关的建筑规划。节能的建筑，可以节省建筑的原材料，同时能够有效地利用太阳能等资源对居室进行室温调节。而且节能建筑的密封性非常好，有利于削减无用能源的消耗比例；除了居民住房，办公楼同样的也是节能的一个重心。办公楼的设计能够很大地影响能源的使用量。大部分的办公楼很多地都使用了透光玻璃的设计，这样有利于采光采热，如果我们能够在白天进行储能的话，也就可以在夜间实现供能，这样就可以减少很多的能源消耗。

同样节能也在交通，汽车可以说是石油细菌。由于其占有量越来越大，交通压力也越来越大。在这种情况下就又有两种方式进行优化。第一就是混合动力汽车，在汽车本身下功夫，混合动力汽车能够充分利用太阳能进行运作，大部分时间都没有必要使用汽油，长久的看来，所节省下来的成本是相当可观的；第二就是交通结构的改变，公交车专用道的建设启用，让人民感受到公交交通的便利，大量减少汽车交通。可以大量减少汽车能耗，同时也可以实现交通的高效性。一举两得。

最后就是居民的节能，包括随手的关水关电，资源的重复使用，都对节能非常有利。而且居民应当从长期的角度考虑自己的消费，实现绿色消费。

最后讲讲减排。其实节能可以大规模地实现减排，但在其本质上，仍是以化石能源为基础的能源消耗仍要排放大量污染物和二氧化碳。我们就从其本质上入手。温家宝总理说过要在2020年实现化石能源消耗量占总能源消耗的85%，这就要求能源结构调整要向低排放、无排放调整。这就要求我们必须寻找新能源来代替化石能源，有效地降低化石能源所占的比例。

这是一个电气化的时代，每一项运作几乎都必须使用电力。电力必须靠其他能源来进行提供。火力发电依赖于煤炭，但却是我国现在的最主要发电方式，所以我们的作法就是要用其他能源来代替火力发电。水力发电均于次，在我国的三级阶梯地势条件下，可以实现有效的水能利用，还有很大的开发利用空间；核能发电是现在最被看好的一项发电技术，投入少产能多，而且可以说是零污染，只要控制得当，就可以非常好地服务于现代建设，它也是国家现在大力发展的方向；风能发电也是一个很有潜力的市场，我们实际利用风能发电还不足百分之一，风能发电要求条件，占用空间相对来说要大，这就要求对应的技术革新，它所产生的能量是非常可观的；热能发电，在日本可能相对来说可以得到非常大的开发，这跟自然地理环境有非常大的关系，所以可以在适当地区应用，至于推广到全局，确实有点难度；再者就是太阳能发电，太阳能发电系统的设备要求高，而且价格相对昂贵，但是它所具有的能量是最多的，而且是到处可以找到原材料的，这将吸引非常多人的目光，如果能对其进行技术的革新，降低其发电成本，那将会产生非常高的利润，这也是减排的一个大方向。最后就是生物能发电了，这方面可以缓解农村的能源压力。沼气等生物能源的应用有利于农村的进一步发展，也促进了能量的再循环。

以上这些新能源，都有利于从本质上实现减排，所以节能减排的每个环节都还有值得我们去挖的地方，需要我们留心。

四、课程建议

我们的课堂是一个非常有效率的课堂，比较严格的课堂纪律能够保证我们认真的听讲。老师的作法尊重了每一位学生听课的权力，也使们能够在两周的校选课里面学到一些该学的东西。而且我们的课堂有相关的课外材料补充，视频影音教学，这样的课堂是比较丰富的，也比较不会让学生失去兴趣。这两个方面都是需要坚持下去的。

但是我们还必须看到，我们的课堂里面有很多的文科生，你跟他们在讲电路，他们可能就像在听雷一样。如果说是全校进行选课的话，这种现象应该是不会出现的，但是偏偏就面向了管理学院这样的偏文大院。即使我们理科生听起来都有点费劲，更何况是文科生呢？所以我们可以建议选课时，提供的课程详情能够让同学们认识它的性质，避免同学胡乱选课，造成课堂氛围的清淡。如果再有这样的小学期的话，还是希望老师能够给予学校相关建议，毕竟校选还是要学知识的。

其次我们的课堂可能太有规律了，老师讲的东西是比较专业化的，而我们又缺乏实例去理解，所以理解起来就比较不容易。去实验室实践那是非常不现实的，但是老师可以利用一些器件做一下示范，有示范的教学更能抓住学生的眼球。像我们学理科过来，对于物理、化学、生物的实验都是比较有兴趣的，听到有实验课大家就来劲，进行示范是一个不错的教学方式，站在学生的角度，这是我比较容易接受的方式。

电力节能技术在电力技术中的应用 篇3

关键词：无功补偿；电力节能；技术；设备

中图分类号：TM60 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0294-01

近年来我国供电总容量的7%-8%都是来电网损耗的，所以节能技术能否得到广泛的应用显得尤为重要。对于工厂来说，最重要的就是如何降低成本、提高产品质量和加强管理提高效益。下面就谈谈节能技术在工厂电气技术中的应用。

一、使用节能型供配电系统

（一）合理的供电电压。选择供电电压时要考虑当地电网现状、用户的用电负荷性质和未来发展规划等综合因素，再根据用电容量和供电距离来确定电压。一般来说，如果是6～10kV的配电电压，由于10kV技术经济指标较好，如供电系统能耗和有色金属耗量均较小，因而高压配电电压应首选10kV；当用户6kV设备居多、且容量较大、在技术经济上合理时，考虑采用6kV；当用户有少量3kV电动机时，可用10（6）/3kV专用变压器供电。

（二）无功补偿装置的使用。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，因为在电网中减少了无功功率的流动，所以由线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗也就会随着降低，这种就叫做无功补偿。在整个大系统当中，无功补偿也可以用来提高电网的稳定性和调整电网的电压。在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。按照wangs定理：在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。

（三）节能型变压器简介及使用。“节能型变压器”是指性能参数空载、负载损耗均比GB/T6451平均下降10%以上的三相油浸式电力变压器（10kV及35kV电压等级）；产品性能参数空载、负载损耗比Gwr10228（组I）平均降低 1O%以上的干式变压器。油浸变压器与干式变压器相比有一个很大的不足，就是油浸变压器需要维护的工作量和费用相对的要比干式变压器大，所以在实际生产中建议最好使用干式变压器，假如已经有旧的油浸变压器，可以在条件许可的情况下对其进行改造。

二、选择合理的节能设备

（一）推广使用变频器。随着近几年的发展，高压变频调速技术已经渐渐地趋向成熟化，并且在大量应用于各个领域。工矿企业中可能有大量的风机、水泵等大动力设备一直在工频状态下运行，这样就需要利用闸阀控制风量、流量，结果就是损失了大量的电能。而且更改为变频调节后，想要调节风量和流量就可以通过改变电机的转速（也就是改变电机的输出功率）来实现。

（二）Y型高效电动机。和普通电動机相比，高效电动机不仅优化了总体设计，而且由于选用了高质量的硅钢片和铜绕组，各种损耗也都会跟着降低。据估计损耗可降低20%～30%，效率提高2%～7%；投资回收期一般为1～2年，有的短至几个月。

（三）使用节能型照明电器。照明设计要求不仅要掌握照明设计的理论，还要了解国内外有关照明技术的新动态。想要创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境，必须改善提高人们生活、工作、学习的条件和质量，才能充分体现现代文明的照明，所以要采用寿命长、高效率、安全和性能稳定的照明电器产品，如灯用电器附件、灯具、配线器材、电光源以及调光控制器和控光器件等。

（四）使用低阻电缆，合理选择导线截面。据我们所知，输电线路的损耗和电阻是属于平方的关系，以至于消耗的能量随着线路的阻值增大而增多，随着散发出来的热量也会越来越大。所以想要减小电缆上的电能损失，必须对输电线路的损耗减少，最好是使用低阻值的电缆，这样电缆散热量也就会随着输电线路损失的减小而变小，特别是在负荷高、温度高的夏季，那么造成事故发生的可能性也就跟着减小了。另外合理选择导线的截面积也是必须的，设计电缆的时候，在充分考虑负荷容量和扩建可能性以及必须的安全裕度下尽量选择小截面的电缆，减少投资。

三、加强企业用电管理

（一）合理使用峰谷电力资源。峰谷用电：电力行业中峰谷的含义是用山峰和山谷来形象比喻用电负荷特性的变化值。通常白天8：00至22：00的用电为高峰用电，深夜22：00至次日8：00的用电为低谷用电。"峰谷电价"意义在于，鼓励居民利用低谷电价的优惠条件大量消费低谷电力，比如电热水器、空调和其他电器设备。同时，对电力部门来说，将高峰用电转移到低谷时段，不仅对高峰电力供需缺口有很大的缓解，而且对电力资源的优化配置有很大的促进作用，这是一项“削峰填谷”的双赢政策。对于工厂而言充分利用低谷电量进行生产是非常必要的，对于有条件的企业鼓励低谷期间用电，这样可以节省大量的用电成本。

（二）实施阶梯电价。技术革新是发展低碳经济、实现节能减排的关键，而且消费者的需求是企业技术革新的动力来源，所以了解人们的生活习惯是非常重要的。通过阶梯电价可以调整居民生活的习惯，使原先"不差钱"的居民开始关注和选择节能产品，节能产品的需求必然带动企业的相关技术研发热情和投资方向的转移。

市场化的资源定价不仅增加了企业能源产品价值的透明度，还可以减少浪费提高用电效率，增加一些高耗电用户节约减排的动力。

四、加强工厂电力计量管理

企业需要加强对电力计量的管理，有两层含义，其一就是避免因为计量问题而给企业经营带来的隐患，对运行的重要电能计量装置施行质量跟踪、状态监测、抽样检定、动态管理，定期进行对在用计量装置测试数据分析，避免计量装置失准运行，提高在用电能计量装置准确性；其二就是根据电能计量的结果制定相关长效机制，减少不必要的电能损耗或者使用，降低企业产品的成本。

参考文献：

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[3]韦林，廖慧昕，易干洪. 电力电子技术在电力系统中的应用研究[J]. 数字技术与应用，2012，10.

电力电子技术在电力系统中的应用 篇4

电力电子学这一名称是在上个世纪60年代出现的, 1947年, 美国的W.Newell用一个倒三角形 (如上图) 对电力电子学进行了描述, 认为它是由电力学、电子学和控制理论三个科学交叉而成。这一观点已经被全世界普遍的接受。电力电子技术是建立在以上三者之上的新型科学, 它所带来的作用也是相当重要的, 特别是在电力系统中的应用。

1、电力电子技术在发电环节的应用

发电是发电机组在电力系统中的一个重要环节, 电力电子技术在发电中对多项设施都起到作用: (1) 对大型发电机的静止励磁控制, 采用晶闸管整流自并的方式, 具有快速的调节性; (2) 水力、风力发电机的变速恒频励磁, 由于风力和水力发电依靠的是水头压力和风车产生风速的正比, 进而需采用机组变速运行, 使输出频率恒定; (3) 对发电厂风机水泵的变频调速, 使用低压或者高压变频器; (4) 对太阳能发电控制系统, 是将太阳能电池所发出的直流电转化成交流电。

2、电力电子技术在输电环节的应用

(1) 直流输电 (HVDC) 和轻型直流输电 (HVDC Light) 技术。直流输电在控制结构上分成了各个层次, 从等级划分的角度来看分别是:系统控制级、双极控制级、换流器控制级、单独控制级、极控制级和换流阀控制级。直流输电主要的用途就是依靠它的稳定性、安全性、可靠性和灵活多样的变化, 便于操作的系统来完成工作。HVDC和HVDC Light在应用过程中造价低, 假设线路结构要求不高, 并且直流输电的功率和能量都不是很大。在同步率的考虑上, 直流输电系统可以实现不同频率或者是相同频率的系统之间进行非同步的联系。直流输电技术的应用能够有效地提高电力系统的稳定性和输电的功能效率, 是在输电传输过程中不可缺少的。

(2) 柔性交流输电 (FACTS) 技术。Flexible AC Transmission Systems。性交流输电在电子技术领域取得重大突破进展, 是在国际和国内行业规范后, 进行全部的实验, 由此得到世界的公认。FACTS已经在当今世界电力电子技术上独占鳌头, 并且占领了电子领域的制高点, 整个电子系统反应速度加快了, 并且操控简单, 运用的方式方法变得灵活多样, 比其一般的常规方法要先进了许多。2007年12月, 中科院对其基础理论研究的公关, 已经基本上掌握了TGBT可关断器FACTS的使用, 并且完全的拥有着自主权。

(3) 精致无功补偿器 (SVC) 。用于电力系统无功功率补偿的典型装置是静止无功补偿器SVC。SVC不仅仅是高压无功补偿装置, 它的全称是“静止式动态无功功率补偿装置”, 在工业应用中, 它主要以抑制闪变、提高电网的功率因数、滤除负荷的谐波、消除三相不平衡电流、改善电网运行电能质量为主要控制目标;在电力系统输电网应用中, 以稳定系统电压、提高线路输送能力, 阻尼功率振荡, 提高电力系统稳定性为主要控制目标。但是由于科技的迅速发展和市场的需求, 出项了更加高效的SVG和其它形式的无功补偿器。下面以图例进行分析:

3、电力电子技术在配电环节的应用

当前形势下配电系统, 最需要解决的就是该怎样加强供电的可靠性和提升电能质量的问题。电能质量的控制, 必须要满足以下两个条件:一是要满足电能对电压、频率和谐波不相匹配的要求;二是要抑制各种波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术, 是在FACTS各个项相对比较完善的技术的基础之上逐渐发展起来的电能质量控制技术。由于现在市场的潜在需求, 在开发方面介入是比较容易的, 并且在生产和投入方面的要求都不是很高, 伴随着电力电子设备价格的下降, 可以预期的将DFACTS设备的产品迅速投放市场, 进入快速的发展期。

4、电力电子技术在节能环节的应用

变负荷电动机的调速技术和电动机本身两者是共存的关系, 想要利用电力电子技术在电力方面产生技能效应, 就必须两个方面一起着手。从“单一”和“双向”两个方面进行比较, 能够很明显的看出两者在节电的效果上存在的差异。只有二者相互结合起开, 才能使电动机发挥出最好的效果。交流调速已经在冶金、炼钢、矿山等方面取得了有效的进展, 相对整个世界来说, 我国还处于起步的状态, 变频调节在我国还只是在推广之中, 并没有广泛的进行实施。变频调速有着范围广、速度快、效率高的特点, 想要电力电子技术在节能上面有较大的发展, 必须加速产品改革和创新, 并加大应用力度。

如下图, 是阀门控制水泵流量和变频调节水泵流量的差别:

5、结语

电力电子技术的发展, 优化使用电力, 通过对电力的加工、利用, 合理有效的实现最佳用电情况, 电力电子技术在某种程度上, 充分的发挥出检测和处理电力系统中存在的问题, 迅速的发展科学技术革命。在突破传统形式的方向发展, 并于其它形式的电子技术相结合, 一定的程度上将微电子技术和电力电子技术并用, 有效的提高电力电子在现代科技条件下的生存环境。在科学技术发展快速的时期, 电力学将会发生更大的变化, 在百年后的今天, 从照亮生活的电灯发展到核电, 就可能再次的把人们推向电子改革浪潮。

参考文献

[1]张建成, 陈志业, 梁志瑞.现代电力电子技术在电力系统中的应用[J].电力情报, 1999, (03) .

[2]陈贤明, 许和平, 戴军.电力电子技术在电力系统中的应用[J].水电厂自动化, 1996, (02) .

电力电子在电力系统中的应用论文 篇5

3.1动态电压恢复器可以认为是动态受控的电压源

动态电压恢复器在整个配电系统中起着电压源的作用，可以通过一些控制方法和手段减少能量消耗，减轻其对电压的不良影响，避免了电压跌落、电压不平衡及谐波等的产生。

3.2动态电压恢复器可以消除负荷电压对电压系统的影响

在电力系统运行过程中，负荷电压容易对电压系统造成不利影响，应用了动态电压恢复器之后，可以提高电压的稳定性，保证电力系统电压稳定运行，充分满足电力系统运行需要，使电力系统在整体运行效果上达到预期目标，稳定了电压系统。

3.3动态电压恢复器可以补偿电压跌落

当直流侧能量通过从系统整流获得时，在系统侧即使发生单相故障，其它两相仍可以提供电能来维持DVR的正常运行，补偿长期的电压跌落也成为可能。而动态电压恢复器可以有效地防止因电压跌落造成的系统故障，延长了设备使用寿命。基于动态电压恢复器的.特点，在电力系统运行过程中，动态电压恢复器的应用，可以有效解决电压跌落问题，并在电压跌落过程中进行及时的补偿，保证电力系统在运行中的稳定性满足实际要求，由此可见，动态电压恢复器对补偿电压跌落具有较为明显的效果。

4结论

通过本文的分析可知，在电力系统运行过程中，电力电子技术的应用是保证电力系统稳定运行的关键。从当前电力电子技术的发展来看，基于电力电子技术的有源滤波器、静止同步补偿器装置和动态电压恢复器，为提高电力系统运行质量提供了有力支持。为此，我们应明确电力电子技术的优点，推动电力电子技术在电力系统中的全面应用。

作者:李伟 林丽 向超

现代电力电子技术的应用 篇6

【关键词】 电力电子 可控整流 变频装置 柔性交流输电 有源电力滤波器

电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程，研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域——电力、电子和控制之間的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。 

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。 

2、交通运输

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。

3、电力系统 

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。 

4、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为"节能灯"，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。 

6、其他 

不间断电源（UPS）在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大，在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源，这也是电力电子技术的用武之地。以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在，在1kW以下，甚至几十W以下的功率范围内，电力电子技术的应用也越来越广，其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势，值得引起人们的注意。

电力电子技术应用 篇7

1 电力电子技术的简介

1.1 电力电子技术的内容

电力电子技术可以说是近年来刚刚兴起的一项电子技术, 它主要应用于我国的电力行业当中。通俗一些解释就是使用电力电子的器材以及配件 (例如IGBT、GTO、晶闸管等等) 来将电力能源进行控制与转换。这项技术的成功使用会得到提升电力系统的功率以及加强电力系统的运行成效等结果。如今, 我国相关的技术单位已经将这种技术分成了两大类别, 其中包括变流技术以及制造技术。伴随着这两种技术的广泛应用, 国内各大院校也相继开设了相关的专业, 并且也招收到了数量相当可观的一部分学员。

1.2 电力电子技术的作用

1.2.1 将电力能源进行优化

我国目前的电能供应系统仍然存在着一些问题, 而伴随着电力电子技术的广泛应用, 不仅能够将带电力能源进行进一步的优化, 同时还让电力能源的使用效率得到了非常明显的提高。由于我国的人口众多, 用电量也相应较大, 所以电力电子技术从很大程度上缓解了我国的电量紧缺问题。除此之外, 根据有效数据显示, 一些应用了电力电子技术的地区还出现了很明显的节约电能情况, 可谓是一举两得。

1.2.2 利于工业生产的更新换代

电力电子技术的应用能够让我国的民用电力设备效果得到大幅度的提升, 让我国人民的用电质量感受到明显的变化。如今是一个科技化的时代, 所以针对一些用电量较大的工业企业来说, 电力电子技术的应用将会有助于其改造传统工业的生产工艺, 让企业能够将工作效率得到进一步的提升, 并且稳步的迈向机电一体化的队伍当中。

1.2.3 智能化发展

我国的电力电子技术已经进入到了一个相对成熟的阶段, 而国家的相关科研单位也开始着手在其中加入更为高端的科技手段。这种做法不仅有利于电力系统的向前发展, 同时还会增加电力电子技术的使用范围, 让其更加的智能化与人性化。

1.2.4 电力电子技术的高频化

伴随着电力电子技术的广泛使用, 为了让其能够更好的为我国的电力系统服务, 已经开始逐渐的对传统技术手段进行了突破, 将运行系统不断的高频化。这样不但节约了企业的设备占地面积, 同时还从很大程度上提升了电力系统的运行效率。

2 电力电子技术在电网中的应用现状

2.1 在发电系统中的应用

发电系统是整个国家电网中的重中之重, 那么电力电子技术在这个系统中的应用也将起到至关重要的作用。其主要的功能为改善发电设备的运用效率以及调节运行系统中的功能效率等, 其中包括发电机励磁的控制、恒频、以及水泵的调速等等。电力电子技术主要应用的是晶闸管在励磁中的价格、性能、结构等优势, 从而保证其能够更完美的应用与电力系统当中。

除此之外, 在风力以及水力发电机的操控当中, 电力电子技术主要依靠的是变频电源来掌控转子励磁电流的转换频率, 以保证电力能源能够发挥出最大的有效使用功效。在我国的各大企业中, 能够制造高压力变频器的实属凤毛麟角, 所以电力电子技术将有效的填补这一部分的空白。

2.2 在输电系统中的应用

电力电子技术在我国电网的输电系统中主要应用的是柔性交流输电技术, 这种技术能够将电力系统中的电压、功率、相位角进行有效的控制与调节。在电力能源进行输送的过程当中, 难免会出现不同程度上的消耗, 而这种技术的应用将从很大程度上将其输电能力的稳定性进行改善。

针对我国电网目前的情况来看, 如果采取远距离高压直流输电的话将会相比交流输电降低很大一部分的损耗, 因为直流输电将避免电抗压降的问题, 并且还会降低电缆网线等设备的投入资金, 这样不仅能够解决稳定性差的问题, 同时还会缓解企业的经济压力。

2.3 在配电系统中的应用

在配电系统中最为重要的就是提高电力能源的质量和供电系统的稳定性。而这两项是否能够过关将取决与电压、不对称度以及频率等相关因素的质量能不能达到标准。而电力电子技术在国外的一些大企业当中也取得了比较成功的成绩, 并且也为企业带去了相当可观的经济收益。电力电子技术可简称为DFACTS技术, 在配电系统的应用中可以被理解为是一种控制单利能源质量的新型技术。与此同时, 由于DFACTS设备同FACTS设备的功能与使用方法大致相同, 所以DFACTS的设备也可以被理解为是FACTS的浓缩版本。

2.4 在节能环节中的应用

节约电能大致包括两个方面:电动机的节电潜力和电动机的调速节电技术, 这两中节能方法有效的相结合才能够形成一个比较完善的节能体系。就我国目前的形式来看, 交流调速技术已经被广泛的应用到了矿山以及炼金等重金属行业中, 而在国外较发达的国家中, 在水泵以及风机等设备的运行中也都相继的应用了交流调速技术。

3 结语

由于电力电子技术在不断的发展当中, 所以一些周边的材料、设备以及配件也都相继出现在大众的目光之下。针对这种情况, 笔者建议国家的相关单位不仅要在技术手段的研发上给予大力的支持, 同时还要在硬件的质量把关上做好相关的工作。以此来保证电力电子技术在我国的各行各业中都能够有更为广泛的应用, 继而取得出更多、更好的成绩。

参考文献

[1]林渭勋.浅谈半导体高频电力电子技术[J].电气自动化, 1989 (5) :7-l0.

[2]崔振华.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[3]朱磊, 侯振义, 张开.电力电子技术的发展与应用明[J].电源世界, 2008 (6) .

电力电子技术应用 篇8

随着电力电子技术的不断发展, 在电力系统中的应用越来广泛, 并对现代电网发展有着积极的促进作用。伴随计算机等技术水平的不断提升和电力系统的不断完善, 电力电子技术在电力系统中的应用空间将更为广阔, 并对电力系统的运行效率和质量发挥着积极影响。为此, 加强对电力电子技术在电力系统中的应用问题具有重要意义。

1 电力电子技术在电力系统中发电环节的应用

目前, 电力电力技术在电力系统中的应用十分普遍, 其目的是促进发电环节中设备的更好运行。我国电力系统中发电环节涉及到的机械设备主要有四种, 即:发电厂风机水泵、太阳能控制系统、水力和风力发电机和大型发电机等。电力电子技术在发电环节的各类型机械设备中都有广泛应用, 对电力系统的安全稳定运行充分发挥积极的作用[1]。

1.1 对发电厂风机水泵进行变频调速

目前, 在我国电力系统中, 发电厂风机水泵的耗电量较大, 约占发电设备总耗电量的50%以上。不仅如此, 发电厂风机水泵的运行效率较低, 对电力系统运行有着不利影响。为此, 电力部门有必要加强电力电子技术在发电厂风机水泵应用问题的研究, 以实现变频调速, 降低电力系统的耗电量, 达到节能的目的。利用电力电子技术, 对发电厂风机水泵进行变频调速, 通常采用高压变频器或低压变频器, 我国电力企业采用低压变频器居多, 相对于高压变频器而言, 低压变频器的发展和应用更为成熟。

1.2 应用于太阳能控制系统

随着科学技术水平的不断提高, 太阳能作为一种新能源被深度开发和广泛利用。在电力系统中, 太阳能的应用较为普遍, 促使电力部门实现了太阳能发电的目的。大功率太阳能发电, 无论对于并网, 还是对于独立系统, 都需经过直流电向交流电的转化过程, 所以逆变器是太阳能控制系统的核心。由于新能源太阳能具有环保、安全、天然资源等优势, 必将成为我国乃至世界未来的能源结构调整方向。由此, 加强电力电子技术在电力系统中太阳能控制系统的应用, 具有重要意义[2]。

1.3 应用于水力和风力发电机

水头流量和压力对水力发电机的有效功率有着决定性作用, 机组转速随着水头变化而变化。风力发电在电力系统中发挥着重要的作用, 其风速和有效功率之间呈现三次方正比的关系。由此, 对机组进行变速恒频励磁具有重要性, 不仅能够使风力发电获得最大的有效功率, 而且有利于电力系统的发电环节的安全运行。变频电源是水力和风力发电机的变速恒频励磁技术的核心所在对励磁电流进行频率调整, 能够确保恒定的输出频率。

1.4 有效控制大型发电机的静止励磁

静止励磁在电力系统中具有许多特点, 包括低造价、结构简单、较强可靠性等, 由于采用晶闸管整流自并励方式而被世界电力系统所广泛应用。电力电子技术在大型发电机中的应用, 对大型发电机进行了合理改善, 节省了励磁机的工作过程, 以达到快速调节的目的, 为有关人员有效控制大型发电机静止励磁奠定了坚实的基础条件。由此可见, 电力电子技术在大型发电机机械设备中的应用, 对电力系统发挥着重要作用[3]。

2 电力电子技术在电力系统中输电环节的应用

2.1 应用于直流输电

直流输电在电力系统中具有灵活性、稳定性等特点, 尤其表现在控制调节的灵活和输电稳定方面。目前, 我国电力系统中的直流输电主要有两种类型, 即高压直流输电和轻型直流输电。随着我国科学技术水平的提高, 直流输电技术有着广阔的发展空间, 轻型直流输电为电力部门有效解决了直流输电中的众多问题, 使直流电可以向无交流电源的负荷点输电。由此可见, 电力电子技术在电力系统中直流输电环节的应用, 及时对直流输电技术的创新, 又是对电力系统更好运行的直接推动。

2.2 应用于柔性交流输电中

柔性交流输电也称FACTS技术, 在电力系统运行中具有较大的优势, 即能够有效控制交流输电功率, 提升电力系统运行的安全稳定性。随着我国科学技术水平的提升和电力系统的不断完善, 柔性交流输电技术也在不断完善中, 并充分发挥对电力系统的保驾护航作用。将电力电子技术应用于柔性交流输电中, 可以更好发挥其优越性, 维护电力系统稳定, 促进电力企业发展[4]。

3 电力电子技术在电力系统中配电环节的应用

提高电能质量和确保供电的可靠性, 是电力系统配电环节中最为重要的问题。为此, 在电力系统配电环节中应用电力电子技术具有必要性。控制电能质量需要满足两个要求:一是抑制多样化的瞬态干扰和波动;二是满足频率、电压、谐波的要求。电力电子技术在电力系统中配电环节的应用, 被称之为DFACTS技术, 能够更好满足电能质量控制的要求, 从而确保电力系统安全稳定运行, 提高电网运行效率, 对推动我国电力企业发展进程具有重要的积极意义。

4 电力电子技术在电力系统中节能环节的应用

4.1 减少无功损耗

变电器等电器设备在运行过程中, 不仅消耗有功功率, 而且消耗无功功率, 导致电力系统具有不必要的电力消耗。无功电源和有功电源是确保电能质量的重要组成部分, 且在电力系统运行过程中, 必须确保无功的平衡。倘若无功未能达到平衡, 则会降低电力系统的电压和功率因数, 致使设备受损, 甚至出现大规模的停电事故, 对电力系统运行的安全与稳定存在着较大威胁。利用电力电子技术, 能够有效减少无功损耗, 确保无功平衡, 从而确保电力系统的安全稳定运行[5]。

4.2 对电动机进行调速

目前, 相对于国外发达国家而言, 我国利用交流变速在水泵和变负荷风机中的范围相对较小。所以, 我国电力部门有必要加强对电力电子技术在水泵和变负荷风机中应用问题的研究。交流调速在水泵和风机等机械设备中的应用具有良好成效, 具有高效、高精度、调速范围广等优点, 从而充分发挥节能作用, 为电力系统的运行节约经济成本, 避免不必要的经济浪费。尽管电力电子技术中交流调速在电力系统中应用范围小, 但是在矿山、冶金等社会活动中的应用比较广泛。

5 结束语

总而言之, 随着国家经济的发展和社会的进步, 人们对电力系统运行质量和效率有着更高的要求。在科学技术水平不断提升过程中, 电力电子技术在电力系统中有着广泛应用, 为电力系统的安全运行和电力企业的发展提供了技术保障。所以, 供电企业部门人员有必要对电力电子技术在电力系统中的应用问题进行深入研究, 以开拓电力电子技术在电力系统中的应用空间, 促进电力系统不断完善和电力部门的更好发展。

参考文献

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[2]何湘宁, 宗升, 吴建德, 等.配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J].中国电机工程学报, 2014, 29:5162-5170.

[3]饶宏.南方电网大功率电力电子技术的研究和应用[J].南方电网技术, 2013, 1:1-5.

[4]柳建峰.我国电力电子技术应用系统发展现状探究[J].数字技术与应用, 2013, 5:230+232.

电力电子技术应用 篇9

1 电力电子技术在电力系统发电环节中的应用

电力系统按照功能可分为发电设备, 传输设备, 变压设备以及安全设备, 居民用电因为传输距离较大, 所以在发电源头, 需要较大电压的电流, 这就需要多个发电机组联合工作实现, 发电机组的发电功率决定电路的整体电压, 但是终端用户用到的电压则是在电路经过传输之后得到的, 我们在实际操作中, 要增强发电电组的发电效率, 优化发电机组的机能, 节省电力传输过程中的损耗, 实现能源的合理分配利用。

1.1 静止励磁应用于大型发电机

励磁机的省略, 使先进控制可以快速的调节, 得到了完整的发挥, 并且效果显著。静止励磁的构造脱去繁重, 采用新型方式, 并且展现了其可靠、造价成本低的闪光点, 受到了电力系统的推崇。

1.2 电力电子技术应用于风力和水力发电机

先简单介绍一下风力和水力发电的原理。风力发电简单的解释就是风使风车转动产生能量, 风越大风车转动的速度就会越快, 所形成的功率就会越大, 风能也会越多。水力发电顾名思义就是通过水来发电, 水源头的压力越大, 水流量越大, 水发电机组就转的越快, 通过水发电的功率也就越大。然而这两类发电运作所产生的有效功率不是恒定的, 会受到风力大小, 水头压力大小和水流量的影响。解决一这问题需要使发电机组变速的进行运行, 实现这一变速需要运用电力电子技术, 采用核心电源, 调整电流频率, 并且与发电机体的转动速度相重叠, 从而使风力和水力发电机组输出恒定的频率, 产生最大值的有效功率, 从而产生更多的发电量。

1.3 风机水泵变频调速, 实现节能

高压和低压变频器的应用, 对发电厂的节能有重要作用。发电厂里风机水泵的运行效率其实是很低的, 但是耗电量占比却相当高, 使电量存在不必要的损失。值得一提的是, 高压变频器相对于低压变频器还需要多加研发和使用, 是我们目前应该学习提高的技术。

2 两种电力电子技术的介绍以及技术发展的历史

2.1 直流输电技术

直流输电技术的核心技术就是晶闸管触发技术, 此技术的应用为直流输电技术带来了可以操作实现的基础。因为采用的是触发晶闸管, 所以在进行光电转换时, 省略掉了触发电路板, 但是由于晶闸管的性能不够稳定, 在实际应用中要加强对晶闸管的保护, 这样子就造成了保护电路跟应用电路都集成到晶闸管上, 这对加工工艺的要求就比较高了。我们常见的直流输电系统, 整体性能较好, 稳定性较高, 输送电量较大, 控制方便, 适用于远距离供电, 因为直流不产生磁场, 所以能够防止频率的干扰, 直流输电技术也被应用于海底电缆输电以及频率不同的网络联网。直流输电技术之外还有一种ABB公司研发的新轻型的输电技术, 这种技术因为重量较轻, 比较好控制, 而且运用灵活, 完全可以供给小型发电的需要, 已经应用于很多小型发电输电电力系统。轻直流输电的工作原理是通过各个输导线路将许多个的终换流站连接到输电终端。轻型直流输电技术除了上面的有点之外, 因为整体框架较小, 还具备经济的特点, 市场上应用较为广泛。

2.2 柔性交流输电技术

此概念是由美国电力学家于八九十年代提出的, 当时被称为电力技术的一项重大革命, 此技术的提出和应用, 能够帮助除了直流之外的所有电力应用技术水平的提高。它是在电力电子技术的基础上, 结合现代工业控制技术, 对输电系统各个电力值进行灵活调节, 实现电力功率的合理分配, 降低不必要的损耗, 减少发电成本, 提高整个电力系统的稳定水平以及可靠性。柔性交流输电技术能够实现大范围的控制电流, 保证输电线的电容量处于一个稳定值, 在一定的时间内, 传输更多的功率, 防止因为交流磁场造成的阻尼作用。

3 电力配电对电力电子技术的应用

电能的质量好坏取决于对电压电频等的要求控制, 还有对干扰和瞬间性波动的控制能力。在配电过程中, 我们要保证终端用户用电的稳定以及电能的质量, 所谓电能的质量就是指电流电压稳定。电力系统中应用新型控制技术可以保障用户用电的情况下, 维持整个系统的安全性能。这类新型控制技术就是DFACTS技术, 又称用户电力技术, 它的设备和FACTS设备基本一样, 只是比后者设备体积要小。

4 电子电力技术在电力节能方面的应用

4.1 对变负荷电动机的应用

电动机耗电量大是有目共睹的。电力系统中, 最关键的部位无疑是电动机本身, 但是即使在优秀的电动机都需要消耗电能, 为了节约整体电路系统运行中消耗的能量, 我们必须用电子电力技术加以辅助。变负荷电动机调速有交流调速和变频调速。交流调速控制对风力大小和水流的流量进行调速, 保证其产生的功率稳定, 很多一部分应用于风车等和泵类机器。但是从成本上来说, 交流调速比变频调速的成本要低, 而且变频调速虽然精度高还可以连续调速但是运作所产生的电波对电网有不好的影响。

4.2 提升电气设备效率, 及时无功补偿

电气设备中的无功电源并不是可有可无的。电力系统要想保证电能质量必须兼顾有功电源和无功电源。有些感性负载的机器的运行同时需要这两种功率。所以这两种功率在电力系统中的存在应该是均衡的。必要时使用无功补偿设备, 保障功率。在无功功率没办法供给的情况下, 就导致整个系统的功率降低, 有时还会因为功率过低出现系统崩溃, 发生停电事故, 影响终端用户的用电。

5 总结

电力系统的运作保障和技术创新需要电力电子技术的注入。电力电子技术能够帮助电力系统优化, 实现能源的节约和利用, 保证供电系统的稳定工作, 我们要推进电力电子技术的发展, 增加电力电子产品在电力系统中的应用, 完善电力系统所有环节。

参考文献

[1]张铭;电力电子技术在电力系统中的应用浅析[A];内蒙古石油化工;2010年第08期

[2]王兆安, 张明勋;电力电子设备设计和应用手册[M];北京机械工业出版社;2002年第06期

电力电子技术应用 篇10

经过相关人员多年的不懈努力, 现在我国的电力电子技术已经得到了显著地提高, 电力电子技术已经被广泛地应用于电力系统的各个环节中。如何进一步提高电力电子技术是急需我们解决的问题, 本文介绍了电力电子技术的应用现状, 并提出了提高应用水平的建议, 希望为相关工作人员提供一些参考。

2 电力电子技术的应用

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。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节, 列举电力电子技术的应用研究和现状。

2.1 在发电环节中的应用

众所周知, 电力的产生来源于发电设备, 电力并不是一种现实存在的自然能源, 而是需要经过一系列复杂的环节才能将电力运输到所需要的地方。在这些环节, 发电环节无疑是最重要的, 应用电力电子技术可以有效地提高发电厂的工作效率。发电厂的机电设备是多种多样的, 这些设备协调作用才能发产生最高的发电效率, 对于它们的供电时间的准确控制是达到上述目的的主要途径, 如果让某一机电设备长期地工作, 会造成设备的损坏, 影响发电厂的发电效率。在发电车间, 各种机电设备组成了复杂的线路系统, 对于它们的管理是很困难的, 在早期发电过程中, 只能通过耗费人力来实现对机电设备的管理, 这无疑是人工成本的浪费。而电力电子技术可以有效地解决这一问题, 实现对发电设备的高效率管理。

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

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。

2.2.1 直流输电 (HVDC) 和轻型直流输电 (HVDC Light) 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。

2.2.2 柔性交流输电 (FACTS) 技术

FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期, 是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术, 可实现对交流输电功率潮流的灵活控制, 大幅度提高电力系统的稳定水平。

20世纪90年代以来, 国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小, 设备结构简单, 控制方便, 成本较低, 所以较早得到应用。

2.3 在配电环节中的应用

配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求, 还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用, 即用户电力 (Custom Power) 技术或称DFACTS技术, 是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版, 其原理、结构均相同, 功能也相似。由于潜在需求巨大, 市场介入相对容易, 开发投入和生产成本相对较低, 随着电力电子器件价格的不断降低, 可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

2.4 在节能环节的运用

2.4.1 变负荷电动机调速运行

电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面, 通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面, 只有将二者结合起来, 电动机节电方较完善。目前, 交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。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。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速, 我国正在推广应用中。

变频调速的优点是调速范围广, 精度高, 效率高, 能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小, 定子、转子的铜耗也不大, 节电率一般可达30%左右。其缺点主要为:成本高, 产生高次谐波污染电网。

2.4.2 减少无功损耗, 提高功率因数

在电气设备中, 变压器和交流异步电动机等都属于感性负载, 这些设备在运行时不仅消耗有功功率, 而且还消耗无功功率。因此, 无功电源与有功电源一样, 是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡, 否则, 将会使系统电压降低, 设备破坏, 功率因数下降, 严惩时会引起电压崩溃, 系统解裂, 造成大面积停电事故。所以, 当电力网或电气设备无功容量不足时, 应增装无功补偿设备, 提高设备功率因数。

结束语