论文部分内容阅读
摘 要：电力电子技术已广泛应用于各个行业及领域，依托新兴材料的广泛应用及现代计算机控制技术的强大技术支撑，电力电子技术正呈现飞速地发展趋势。就目前为止，电力电子技术已被成熟地运用在电力系统的各个环节中，以下章节将详细阐明。
关键词： 电力电子技术；应用；发展
近三、四十年来，电力电子技术在电力系统、电力质量控制、能源开发等各个领域已被成熟运用。依托现代计算机控制技术、功率半导体器件、电路技术的进步以及柔性交流输电（FACT）概念的提出，电力电子技术已被应用于电力系统的各个环节，包括电力系统的发电、输电、配电以及节点环节，特别的，在输电环节，其直流输电技术应用尤为成功。
下面将以电力电子技术在电力系统各环节中的应用进行详细讨论。
一、在电力系统的发电环节，电力电子技术致力于提升系统发电机组各种设备的性能
<一> 风力、水力发电机的变速恒频励磁
风力发电的有效功率与风速的三次方正相关，风车捕捉的最大风能同样取决于随着风速的强弱变化。类比于水利力发电机，水力发电功率的有效值直接取决于水压与流量，水头的变化幅度影响着抽水蓄能几组的最佳转速。因此此应用的核心是变频电源，能否获得最大有效功率，取决于如何调整转子励磁电流频率，也即机组变速运行，主要的解决方法是令转子励磁电流频率与转子转速相互叠加就能保持定子频率，从而使输出频率的平稳恒定[1]。
<二> 风机水泵的变频调速
在高压或者低压变频器使用时，可令风机水泵变频调速，以优化解决现阶段我国发电厂风机水泵耗电量占火电设备总耗电量近百分之六十以上，厂用电率百分之八这一突出问题。此举可以大量削减发电环节电量不必要的消耗。就目前现状，国内外生产企业更偏采用重低压变频技术，并在实践环节已经具有了有较高水平，但缺点尚且存在，目前高压大容量变频器设计生产还较为稀缺，在未来有待更进一步发展[2]。
<三> 大型电力系统发电机精致励磁的控制
国内外大型电力系统均已采用以晶闸管整流自并励方式为基础的静止励磁控制技术。该项技术拥有高可靠性、造价低廉、结构简单以及快速调节性等突出优越性，由于以上优势，该项技术应用于电力系统，可使发电机控制效果更好。
二、在电力系统的发电环节，由于高压输电环节采用了革新性材料硅片所制造电力电子器件，电力网稳定性得以明显提升。
<一>柔性交流输电技术
柔性交流输电技术由于国内外学者的大力研究开发，已应用于实际电力系统工程。该技术使电力系统稳定性得以大幅改善。柔性交流输电技术，基于电力电子技术与现代控制技术，以对交流输电系统的阻抗、相位及电压进行快速且灵活调节，达到可以灵活控制交流输电功率潮流的作用，来确保系统平稳恒定地运行[3]。
<二>直流输电技术
目前国内外较为主流的直流输电技术为直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light）技术，前者具有稳定性高、输电容量大、控制调节方式灵活等特点。晶闸管换流阀作为电力电子技术运用在直流输电领域的标志性技术，已被成熟应用于现阶段所有新型直流输电工程。
三、在电力系统的配电环节
电能质量控制在电力系统配电节的应用，以用户电力技术又称为DFACTS技术为主，它是以柔性交流输电各项成熟的技术为基础逐步发展起来的新兴技术。DFACTS旨在解决谐波、频率、电压和不对称度所存在的问题，同时控制各种瞬态扰动，达到最终提升电能质量及供电可靠性的需求。由于实际应用需求量较大，并且价格成本逐渐降低，以DFACTS为主的电能质量控制技术设备将投入大量生产以及极速的发展。
四、电力系统的节能环节
电力系统的节能问题的解决从两个方面着手。
<一>电动机设备本身功率因数的提高及无功耗能的降低
由于电动机运转过程中，有功功率与无功功率相伴产生，因此不能仅着力于确保有功部分的电能质量。为防止电力系统设备被破坏、功率因数下降、电压降低甚至大面积停电事故的发生，应着手于确保无功平衡。为提高设备功率因数，在电气设备或电力网无功功率容量缺少时，可加装补偿装置。
<二>调速控制变负荷电动机
以调速控制技术代替传统挡风板和节流阀，应用于泵类、风机等变负荷机械装置中，以控制水、风流量，在实践应用中以证明可收到良好的效果，该技术在国际上应用居多，国内尚需要逐步发展。交流调速变负荷的水泵、风机在调速的过程中，转子、定子铜消耗量甚微，其调速精度、效率高，范围广，并可以现无极调速，节点率极高。虽产生高次谐波污染电力网，且成本偏高，但其优势相较于传统技术，在矿山、冶金领域以及实际生活中可以大力推广。
五、结论
目前电力电子技术应用于以电力系统为主的诸多领域及部门。因此应着力于提高科研水平，并将其成果投入实际应用，从而到达提升系统高效稳定性、优化经济可行性的目标。
参考文献：
[1] 赵遵廉，辛耀中，郭国川. 电力市场营运系统. 中国电力出版社. 2001年1月
[2] Attendees Notebook， “Ancillary Services Workshop： Measurement and Costing of Ancillary Services in Emerging Market Structures”，Held in Mami Florida by the Electric Power Research Institute， Palo Alto， CA， December 10-11，1997
[3] 李帆， 朱敏. 英国电力市场及输电系统简介. 电力系统自动化，1999，23（21）
关键词： 电力电子技术；应用；发展
近三、四十年来，电力电子技术在电力系统、电力质量控制、能源开发等各个领域已被成熟运用。依托现代计算机控制技术、功率半导体器件、电路技术的进步以及柔性交流输电（FACT）概念的提出，电力电子技术已被应用于电力系统的各个环节，包括电力系统的发电、输电、配电以及节点环节，特别的，在输电环节，其直流输电技术应用尤为成功。
下面将以电力电子技术在电力系统各环节中的应用进行详细讨论。
一、在电力系统的发电环节，电力电子技术致力于提升系统发电机组各种设备的性能
<一> 风力、水力发电机的变速恒频励磁
风力发电的有效功率与风速的三次方正相关，风车捕捉的最大风能同样取决于随着风速的强弱变化。类比于水利力发电机，水力发电功率的有效值直接取决于水压与流量，水头的变化幅度影响着抽水蓄能几组的最佳转速。因此此应用的核心是变频电源，能否获得最大有效功率，取决于如何调整转子励磁电流频率，也即机组变速运行，主要的解决方法是令转子励磁电流频率与转子转速相互叠加就能保持定子频率，从而使输出频率的平稳恒定[1]。
<二> 风机水泵的变频调速
在高压或者低压变频器使用时，可令风机水泵变频调速，以优化解决现阶段我国发电厂风机水泵耗电量占火电设备总耗电量近百分之六十以上，厂用电率百分之八这一突出问题。此举可以大量削减发电环节电量不必要的消耗。就目前现状，国内外生产企业更偏采用重低压变频技术，并在实践环节已经具有了有较高水平，但缺点尚且存在，目前高压大容量变频器设计生产还较为稀缺，在未来有待更进一步发展[2]。
<三> 大型电力系统发电机精致励磁的控制
国内外大型电力系统均已采用以晶闸管整流自并励方式为基础的静止励磁控制技术。该项技术拥有高可靠性、造价低廉、结构简单以及快速调节性等突出优越性，由于以上优势，该项技术应用于电力系统，可使发电机控制效果更好。
二、在电力系统的发电环节，由于高压输电环节采用了革新性材料硅片所制造电力电子器件，电力网稳定性得以明显提升。
<一>柔性交流输电技术
柔性交流输电技术由于国内外学者的大力研究开发，已应用于实际电力系统工程。该技术使电力系统稳定性得以大幅改善。柔性交流输电技术，基于电力电子技术与现代控制技术，以对交流输电系统的阻抗、相位及电压进行快速且灵活调节，达到可以灵活控制交流输电功率潮流的作用，来确保系统平稳恒定地运行[3]。
<二>直流输电技术
目前国内外较为主流的直流输电技术为直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light）技术，前者具有稳定性高、输电容量大、控制调节方式灵活等特点。晶闸管换流阀作为电力电子技术运用在直流输电领域的标志性技术，已被成熟应用于现阶段所有新型直流输电工程。
三、在电力系统的配电环节
电能质量控制在电力系统配电节的应用，以用户电力技术又称为DFACTS技术为主，它是以柔性交流输电各项成熟的技术为基础逐步发展起来的新兴技术。DFACTS旨在解决谐波、频率、电压和不对称度所存在的问题，同时控制各种瞬态扰动，达到最终提升电能质量及供电可靠性的需求。由于实际应用需求量较大，并且价格成本逐渐降低，以DFACTS为主的电能质量控制技术设备将投入大量生产以及极速的发展。
四、电力系统的节能环节
电力系统的节能问题的解决从两个方面着手。
<一>电动机设备本身功率因数的提高及无功耗能的降低
由于电动机运转过程中，有功功率与无功功率相伴产生，因此不能仅着力于确保有功部分的电能质量。为防止电力系统设备被破坏、功率因数下降、电压降低甚至大面积停电事故的发生，应着手于确保无功平衡。为提高设备功率因数，在电气设备或电力网无功功率容量缺少时，可加装补偿装置。
<二>调速控制变负荷电动机
以调速控制技术代替传统挡风板和节流阀，应用于泵类、风机等变负荷机械装置中，以控制水、风流量，在实践应用中以证明可收到良好的效果，该技术在国际上应用居多，国内尚需要逐步发展。交流调速变负荷的水泵、风机在调速的过程中，转子、定子铜消耗量甚微，其调速精度、效率高，范围广，并可以现无极调速，节点率极高。虽产生高次谐波污染电力网，且成本偏高，但其优势相较于传统技术，在矿山、冶金领域以及实际生活中可以大力推广。
五、结论
目前电力电子技术应用于以电力系统为主的诸多领域及部门。因此应着力于提高科研水平，并将其成果投入实际应用，从而到达提升系统高效稳定性、优化经济可行性的目标。
参考文献：
[1] 赵遵廉，辛耀中，郭国川. 电力市场营运系统. 中国电力出版社. 2001年1月
[2] Attendees Notebook， “Ancillary Services Workshop： Measurement and Costing of Ancillary Services in Emerging Market Structures”，Held in Mami Florida by the Electric Power Research Institute， Palo Alto， CA， December 10-11，1997
[3] 李帆， 朱敏. 英国电力市场及输电系统简介. 电力系统自动化，1999，23（21）