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【摘要】电力电子技术是主要应用于电力系统的电子技术，新材料、新结构器件促进了电力电子技术的迅速发展，同时计算机技术的普及为现代控制技术的应用提供了有力的条件与支持，目前已经可以对电能进行变换、电量调整，更直接进行高效的控制，这门技术广泛的应用于电力、现代通信、汽车、石化、机械、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航海、航空等领域。本文主要简单介绍电力电子技术在电力系统中的一些应用。
【关键词】电力电子技术；电力系统；直流输电；发电机；应用
20世纪50年代产生的电力电子技术以晶闸管为代表，成为重要的装置设备，为电力电子技术以后的发展打下了坚实的基础。柔性交流输电（FACTS）概念在20世纪80年代提出以后，电力电子技术在电力系统的应用研究越来越受到关注，出现了多种设备，以及对相关设备的工作原理和应用现状的很多介绍与总结。经过半个世纪的发展，电力电子技术是以功率半导体器件、计算机技术、电路技术、现代控制技术为一体的技术。在新能源开发、电能质量控制以及民用产品等行业得到的应用越来越广泛，直流输电（HVDC）在电力系统中已完美地应用在大功率电力电子技术上。
当前，现代电力电子技术在电力制度、资源配置结构、仪器设备等方面进行改革、调整，向高频化、集成化、智能化的方向发展。在电力系统中更加广泛的应用，极大提高了电力系统的水平和效益。以下根据电力系统的发电、输电、配电和节电环节，列举电力电子技术的具体应用。
一、电力电子技术在发电环节的应用
在电力系统的电力主要来自发电设备，发电环节采用电力电子技术主要对发电设备运行进行改善和检测，保证发电环节正常运行，提高工作效率。以下几个方面的应用值得关注：
（1）水力、风力发电机的变速恒频励磁 在水力发电中，水头压力和流量是水力发电的主要条件。水力发电机的运行速度随着水力压力和流量不断变化。同样在风力发电时，风车捕捉最大风能的速度随风速而发生变化。因此，对发电机运转进行调整励磁电流的频率，使发电机的电流频率与转子转速叠加后保持一致的频率，即变速恒频励磁技术，获得发电机最大的有效功率。
（2）大型发电机的静止励磁控制 由于静止励磁采用晶闸管直接整流自并励的方式，结构简单、性能高、成本低，在我国和世界的各个大型电厂发电机设备中广泛运用。电力电子技术的应用使静止励磁进行有效快速的调节，充分发挥了作用，产生较好的效果，提高电力系统的运行效率。
（3）发电厂风机水泵的变频调速 发电厂的电力生产中，电力电子技术应用在电厂的风机水泵的变频调速上。风机水泵电能设备耗电量较大，大约占火电设备总耗电量的65%[1]，而且运行效率比较低。为了节约能源、减少耗能量，对低压电和高压电的转换，采用风机水泵变频进行调速。当前，低压变频器技术已经很成熟，但是高压大容量变频器还需再开发研究。
（4）太阳能发电控制系统 太阳能发电是一种可再生新能源，越来越被人们重视。电力电子技术在太阳能发电上的作用非常显著。由于太阳能发电自身功率很大，使用发电机发电时，电力电子技术可以作为转换器，将产出直流电转换成交流电。
二、电力电子技术在输电环节的应用
在高压输电系统中，应用电力电子技术大大改善了电力网的不稳定运行。电力电子技术在输电线路中的应用主要体现在直流电技术、柔性交流电技术和静止无功补偿器。
（1）直流输电（HVDC）技术 电力电子技术发展的重要发明是晶闸管换流阀，应用于输电系统中的直流电输送，具有输电稳定性强、容量大、灵活控制的特点，在海底电缆输电、远距离输电等不同的系统[2]，产生较大的作用。之后出现具有可操作的电力输送控制器，在电流转换过程中减少了交直转换变压器的使用，使电厂的电能生产成本降低。
（2）柔性交流输电（FACTS）技术 在20世纪80年代末，出现柔性交流输电（FACTS）技术。在输送电力的过程中，基于电力电子技术和控制技术，对交流输电系统的阻抗、电压和功率灵活快速调节、分配。减少在输电过程中的能耗，提高了电力系统的稳定性。后来研发出FACTS技术用在实际电力系统工程上，设备控制变得更加方便、结构更加简单，得到较早的应用。
（3）静止无功补偿器（SVC） 静止无功补偿器（SVC）是目前最先进的无功补偿装置技术，已经发展为很成熟的FACTS装置，广泛应用于电力系统的负荷补偿、输电电线路补偿，尤其适用于中高压电力系统无功补偿工作中[3]。静止无功补偿器没有旋转部件，通过对电抗器进行调节，使整个装置实现无功功率。
三、电力电子技术在配电环节的应用
怎样提高电能的质量、加强供电的可靠率，是配电环节最重要的问题。电能质量控制需要达到频率、电压、谐波和不对称度的要求，还需要对各种瞬态干扰和电压波动进行抑制。配电系统使用的现代控制技术与电力电子技术，称为电能质量控制技术或称DFACTS技术，这门技术是在FACTS技术完善的基础上发展起来的。DFACTS技术的结构、原理、功能与FACTS是相似的，可以理解为是FACTS设备的缩小版。由于市场需求大，电力电子器件投入与生产的成本低，DFACTS设备产品将会广泛应用与快速发展起来。
四、电力电子技术在节能环节的应用
（1）变负荷电动机调速运行 在发电节能环节上，电动机本身和变负荷电动机调速技术是节电节能的两个方面，把二者结合起来，使电动机节能达到完善效果。在风机、泵类等变负荷机械运行中，使用调速控制替代挡风格或用节流阀控制风流量和水流量，具有明显的作用。变频调速范围广，效率、精度都比较高，可以达到连续无级调速的效果，可以在矿山、冶金等工程和生活中广泛应用。目前，国外的变负荷水泵、风机广泛应用交流调速，我国需要进一步推广与普及。
（2）减少无功损耗，提高功率因数 在电力系统中，变压器与交流异步电动机属于电气设备中的感性负载[4]，在运行时消耗有功功率和无功功率。有功功率和无功功率是一样的，因此需要保证电能质量，在电力系统中保持无功平衡。为了防止电力系统的电压下降，功率因数降低，在电气设备或电力网无功容量不足时，增加安装无功补偿设备，减少无功功率损耗，提高功率因数。不然严重情况下还会造成大面积的停电事故。
五、总结
目前，电力电子技术变频化技术的出现，提高了发电机的工作效率；市场需求日益增大，在各行业中得到越来越广泛的应用。随着计算机技术的发展，电力电子技术也在不断的吸收新的技术，越来越向智能化的方向发展，成为重要的高端技术之一。
本文简单介绍电力电子技术在电力系统的发电环节、输电环节、配电环节和节电方面的应用，通过对电能的处理，使电能的使用更加合理、节约。现代电力系统容量大，参数高，生活、工业等用量电非常大，超高电压和超远距离输电容易出现电力的超负荷运行，因此，对电力系统技术要求应不断提高，积极解决高电压、大电流的问题，制造出耐高压、可承受大电流的电力电子器件与技术，保障用户用电长期稳定。
参考文献
[1]刘永军.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2013（16）
[2]刘勇.浅析电力技术在电力系统中的应用及发展[J].科技创新与应用，2012（27）
[3]齐保庆，黄玉琴，范崇荣.静止无功补偿技术及其控制方式[J].自动化应用，2012（12）
【关键词】电力电子技术；电力系统；直流输电；发电机；应用
20世纪50年代产生的电力电子技术以晶闸管为代表，成为重要的装置设备，为电力电子技术以后的发展打下了坚实的基础。柔性交流输电（FACTS）概念在20世纪80年代提出以后，电力电子技术在电力系统的应用研究越来越受到关注，出现了多种设备，以及对相关设备的工作原理和应用现状的很多介绍与总结。经过半个世纪的发展，电力电子技术是以功率半导体器件、计算机技术、电路技术、现代控制技术为一体的技术。在新能源开发、电能质量控制以及民用产品等行业得到的应用越来越广泛，直流输电（HVDC）在电力系统中已完美地应用在大功率电力电子技术上。
当前，现代电力电子技术在电力制度、资源配置结构、仪器设备等方面进行改革、调整，向高频化、集成化、智能化的方向发展。在电力系统中更加广泛的应用，极大提高了电力系统的水平和效益。以下根据电力系统的发电、输电、配电和节电环节，列举电力电子技术的具体应用。
一、电力电子技术在发电环节的应用
在电力系统的电力主要来自发电设备，发电环节采用电力电子技术主要对发电设备运行进行改善和检测，保证发电环节正常运行，提高工作效率。以下几个方面的应用值得关注：
（1）水力、风力发电机的变速恒频励磁 在水力发电中，水头压力和流量是水力发电的主要条件。水力发电机的运行速度随着水力压力和流量不断变化。同样在风力发电时，风车捕捉最大风能的速度随风速而发生变化。因此，对发电机运转进行调整励磁电流的频率，使发电机的电流频率与转子转速叠加后保持一致的频率，即变速恒频励磁技术，获得发电机最大的有效功率。
（2）大型发电机的静止励磁控制 由于静止励磁采用晶闸管直接整流自并励的方式，结构简单、性能高、成本低，在我国和世界的各个大型电厂发电机设备中广泛运用。电力电子技术的应用使静止励磁进行有效快速的调节，充分发挥了作用，产生较好的效果，提高电力系统的运行效率。
（3）发电厂风机水泵的变频调速 发电厂的电力生产中，电力电子技术应用在电厂的风机水泵的变频调速上。风机水泵电能设备耗电量较大，大约占火电设备总耗电量的65%[1]，而且运行效率比较低。为了节约能源、减少耗能量，对低压电和高压电的转换，采用风机水泵变频进行调速。当前，低压变频器技术已经很成熟，但是高压大容量变频器还需再开发研究。
（4）太阳能发电控制系统 太阳能发电是一种可再生新能源，越来越被人们重视。电力电子技术在太阳能发电上的作用非常显著。由于太阳能发电自身功率很大，使用发电机发电时，电力电子技术可以作为转换器，将产出直流电转换成交流电。
二、电力电子技术在输电环节的应用
在高压输电系统中，应用电力电子技术大大改善了电力网的不稳定运行。电力电子技术在输电线路中的应用主要体现在直流电技术、柔性交流电技术和静止无功补偿器。
（1）直流输电（HVDC）技术 电力电子技术发展的重要发明是晶闸管换流阀，应用于输电系统中的直流电输送，具有输电稳定性强、容量大、灵活控制的特点，在海底电缆输电、远距离输电等不同的系统[2]，产生较大的作用。之后出现具有可操作的电力输送控制器，在电流转换过程中减少了交直转换变压器的使用，使电厂的电能生产成本降低。
（2）柔性交流输电（FACTS）技术 在20世纪80年代末，出现柔性交流输电（FACTS）技术。在输送电力的过程中，基于电力电子技术和控制技术，对交流输电系统的阻抗、电压和功率灵活快速调节、分配。减少在输电过程中的能耗，提高了电力系统的稳定性。后来研发出FACTS技术用在实际电力系统工程上，设备控制变得更加方便、结构更加简单，得到较早的应用。
（3）静止无功补偿器（SVC） 静止无功补偿器（SVC）是目前最先进的无功补偿装置技术，已经发展为很成熟的FACTS装置，广泛应用于电力系统的负荷补偿、输电电线路补偿，尤其适用于中高压电力系统无功补偿工作中[3]。静止无功补偿器没有旋转部件，通过对电抗器进行调节，使整个装置实现无功功率。
三、电力电子技术在配电环节的应用
怎样提高电能的质量、加强供电的可靠率，是配电环节最重要的问题。电能质量控制需要达到频率、电压、谐波和不对称度的要求，还需要对各种瞬态干扰和电压波动进行抑制。配电系统使用的现代控制技术与电力电子技术，称为电能质量控制技术或称DFACTS技术，这门技术是在FACTS技术完善的基础上发展起来的。DFACTS技术的结构、原理、功能与FACTS是相似的，可以理解为是FACTS设备的缩小版。由于市场需求大，电力电子器件投入与生产的成本低，DFACTS设备产品将会广泛应用与快速发展起来。
四、电力电子技术在节能环节的应用
（1）变负荷电动机调速运行 在发电节能环节上，电动机本身和变负荷电动机调速技术是节电节能的两个方面，把二者结合起来，使电动机节能达到完善效果。在风机、泵类等变负荷机械运行中，使用调速控制替代挡风格或用节流阀控制风流量和水流量，具有明显的作用。变频调速范围广，效率、精度都比较高，可以达到连续无级调速的效果，可以在矿山、冶金等工程和生活中广泛应用。目前，国外的变负荷水泵、风机广泛应用交流调速，我国需要进一步推广与普及。
（2）减少无功损耗，提高功率因数 在电力系统中，变压器与交流异步电动机属于电气设备中的感性负载[4]，在运行时消耗有功功率和无功功率。有功功率和无功功率是一样的，因此需要保证电能质量，在电力系统中保持无功平衡。为了防止电力系统的电压下降，功率因数降低，在电气设备或电力网无功容量不足时，增加安装无功补偿设备，减少无功功率损耗，提高功率因数。不然严重情况下还会造成大面积的停电事故。
五、总结
目前，电力电子技术变频化技术的出现，提高了发电机的工作效率；市场需求日益增大，在各行业中得到越来越广泛的应用。随着计算机技术的发展，电力电子技术也在不断的吸收新的技术，越来越向智能化的方向发展，成为重要的高端技术之一。
本文简单介绍电力电子技术在电力系统的发电环节、输电环节、配电环节和节电方面的应用，通过对电能的处理，使电能的使用更加合理、节约。现代电力系统容量大，参数高，生活、工业等用量电非常大，超高电压和超远距离输电容易出现电力的超负荷运行，因此，对电力系统技术要求应不断提高，积极解决高电压、大电流的问题，制造出耐高压、可承受大电流的电力电子器件与技术，保障用户用电长期稳定。
参考文献
[1]刘永军.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2013（16）
[2]刘勇.浅析电力技术在电力系统中的应用及发展[J].科技创新与应用，2012（27）
[3]齐保庆，黄玉琴，范崇荣.静止无功补偿技术及其控制方式[J].自动化应用，2012（12）