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1.1電力電子技術(shù)在發(fā)電過程的應(yīng)用
在我國發(fā)電廠中,發(fā)電多是靜止勵磁系統(tǒng)。使用過程中,勵磁機(jī)繁重且耗能巨大,電力電子技術(shù)的發(fā)展便可大大緩解這個問題,可以代替勵磁機(jī)中的勵磁環(huán)節(jié),使發(fā)電過程變得更便捷且耗能少,易操作,方便控制。同時,電力電子技術(shù)在變頻控制上同樣起到很大作用。發(fā)電廠中發(fā)出的電能頻率多為波動的,而民用的交流電頻率要在220V為峰值進(jìn)行使用,傳統(tǒng)的變壓方式多為變電站的中轉(zhuǎn),而電力電子技術(shù)可以簡化這個環(huán)節(jié),使電流更適合民用電的使用。電力電子技術(shù)在發(fā)電過程中的優(yōu)勢對一些新能源發(fā)電同樣適用,如廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電等,都離不開電力電子技術(shù)來正常運(yùn)行。
1.2電力電子技術(shù)在電力傳輸過程中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)在傳輸線路上的應(yīng)用有很多,其中主要以柔流電技術(shù)、高壓直流電技術(shù)以及靜止無功補(bǔ)償器技術(shù)上,以線路傳輸過程中的高壓直流電技術(shù)為例,說明在電力傳輸過程中電力電子技術(shù)的重要作用。在沒有這種技術(shù)的時候,對于高壓直流電的傳送,在傳送過程中需加有若干變壓器來完成,這不僅增加了傳送電過程中的成本,還使工作的程序變得復(fù)雜,而電力電子技術(shù)的廣泛使用,尤其是晶管換流閥在高壓直流電傳送過程中的使用,使電壓變得可以自動化控制,節(jié)約成本,減少了傳送過程中的工序,而且準(zhǔn)確性、安全性和可控性都比傳統(tǒng)的傳送方法高得多。
1.3電力電子技術(shù)在電力使用過程中的應(yīng)用
電力電子技術(shù)不僅能在電力產(chǎn)生、傳送過程中有廣泛的應(yīng)用,還能保證在使用過程中帶給使用者的便捷?;叵胛覀兗抑械碾娏ε鋫洌WC安全的是一個全自動的電表,其實(shí)在這其中便應(yīng)用到電力電子技術(shù),它可以增強(qiáng)對電流、電壓的可控性,自動感應(yīng)到電力的強(qiáng)度,進(jìn)行調(diào)控,保證了家庭用電的安全性。同時,在一些大型工廠、單位等,用電量較大,對電力的穩(wěn)定性要求很高,配有電力電子技術(shù)可以使在配電過程中,電流變得更加穩(wěn)定,避免各種不穩(wěn)定的波動帶來的不良影響。
2電力電子技術(shù)對于電力系統(tǒng)的其他應(yīng)用
2.1節(jié)約能源
通過電力電子技術(shù)的應(yīng)用,可以對電能進(jìn)行綜合處理,使電能能夠最大限度的發(fā)揮出來,并且能夠應(yīng)用得更加合理、高效,真正做到節(jié)約能源。例如,在一些造紙廠、冶煉廠等,可以根據(jù)工廠的性質(zhì)和對電能的具體需求,利用電力電子技術(shù),能夠?qū)㈦娔茏詣踊倪M(jìn)行合理的分配,使耗電量大、功率大的場所能夠達(dá)到要求,而對于一些對電量要求不大的地方可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行節(jié)省。據(jù)調(diào)查顯示,2000年的大型工廠的節(jié)電量相當(dāng)于1990年發(fā)電的15%,截止到今年,全國又將14個項(xiàng)目列入節(jié)電推廣項(xiàng)目中,可見,電力電子技術(shù)在資源的節(jié)約中起到了很大的作用。
2.2改善傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);發(fā)展方向;應(yīng)用概況
電力電子技術(shù)的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的一種全新的電子技術(shù)類型,其工作原理是在電力電子器件的作用下對電能進(jìn)行有效的控制,在電力電子技術(shù)對電能進(jìn)行處理的過程中,實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的,使得電能使用能夠發(fā)揮出理想性的效果,同時由于電力電子技術(shù)多方面的優(yōu)勢,在多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,并且取得了良好的成效。
1電力電子技術(shù)的應(yīng)用概況
1.1電力電子技術(shù)在用電領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.1.1電動機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行
從世界范圍上看,大約將近有著60%的電量都是電能機(jī)來消耗的,然而電力電子技術(shù)與現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)技術(shù)的結(jié)合下,進(jìn)而形成一種智能的變頻控制技術(shù),在此基礎(chǔ)上,電動機(jī)能夠在高校的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),在節(jié)約電能的同時,還能在一定程度是提高電力企業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益。
1.1.2高能量密度電源的應(yīng)用
電化學(xué)電源在銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用的相對比較廣泛,并且其所具有的效率高、重量輕以及體積小等方面的優(yōu)勢特點(diǎn)在各種電源開關(guān)也得到較為廣泛的應(yīng)用,我們國家科技發(fā)展水平的提高,電力電子技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,電源(UPS)、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、高精度潔凈電源等特種電源,在應(yīng)用電力電子技術(shù)后,各項(xiàng)性能指標(biāo)得到了極大的提升。
1.2電力電子技術(shù)在信息領(lǐng)域中的應(yīng)用
在信息領(lǐng)域中應(yīng)用電力電子技術(shù),能夠?yàn)槠涮峁┏鱿冗M(jìn)的運(yùn)動控制以及信息系統(tǒng),電力電子技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)領(lǐng)域中必不可少的一部分。在各種信息類產(chǎn)品的主電路中,目前雙極晶管逐漸被MOS場效應(yīng)所取代,并且MOS場效應(yīng)的用量也呈現(xiàn)出逐漸上升的發(fā)展態(tài)勢。
1.3電力電子技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用
(1)發(fā)電機(jī)直流勵磁。常規(guī)的發(fā)電機(jī)中的主流勵磁是通過傳統(tǒng)的直流勵磁機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏﹄娮诱骷抑蓄l交流勵磁機(jī)的方法建立的,同時這種方法已經(jīng)取得了良好的成效,具有極高的可靠度。(2)水輪發(fā)電機(jī)的變頻勵磁,發(fā)電頻率主要取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,應(yīng)用電力電子技術(shù),能夠?qū)⑺啅U電機(jī)的直流勵磁轉(zhuǎn)化成為低頻交流變頻勵磁。在應(yīng)用過程中,如果出現(xiàn)水流量有所減低問題的出現(xiàn),此時必須要使得勵磁頻率增加,并且將發(fā)電頻率合理的在額定值內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償,延長水輪機(jī)的發(fā)電周期,從而能夠在一定程度上預(yù)防水利發(fā)電受到工作時間以及季節(jié)變化等因素的影響造成頻率無法調(diào)節(jié)的現(xiàn)象的出現(xiàn),同時也能在一定程度上對水資源起到一定的節(jié)約性作用。采用這種方式對于大型水利發(fā)電設(shè)備而言,能夠帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。(3)環(huán)保型能源發(fā)電。通過現(xiàn)代一些新的能源類型進(jìn)行發(fā)電,(舉例來說,地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能以及太陽能等等)很好的解決目前我們國家出現(xiàn)的能源危機(jī)性問題,并且這些能夠都是可再生性能源,然而這些新型能源在使用過程中也存在一定的局限性,尤其在電能轉(zhuǎn)化過程中,電壓以及頻率無法產(chǎn)生波動,在電網(wǎng)中使用,只有利用電力電子技術(shù),才能在一定程度上實(shí)現(xiàn)能源的輸出,使得這些新型的能源類型得到有效的使用,充分發(fā)揮出作用。
1.4電力電子技術(shù)在儲能領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.4.1電容器組與蓄電池進(jìn)行蓄能
該種技術(shù)的主要工作原理是使得夜間具有一定富余性的交流電合理的進(jìn)行直流電的轉(zhuǎn)化,在通過蓄電池以及電容進(jìn)行有效的存儲,然而,到了白天,為了使得廣大居民能夠正常用電,將夜間存儲的電能進(jìn)行交流電轉(zhuǎn)化。
1.4.2抽水儲能發(fā)電
在白天,每個水庫都會采用泄水發(fā)電的形式,而一旦到了夜間,會在電網(wǎng)電能的作用下,將發(fā)電機(jī)機(jī)進(jìn)行電動機(jī)轉(zhuǎn)化,在水泵的作用下,將水庫上游中的水輸送到下游中,不僅能夠使得水庫的需水量在一定程度上有所增加,而且還能使得白天進(jìn)行更多的電能發(fā)送。
1.4.3超導(dǎo)線圈磁場儲能
在超導(dǎo)線圈進(jìn)行能源存儲過程中,直流電子超導(dǎo)線圈流動過程中將不會發(fā)生耗損現(xiàn)象,采用這種儲能方式具有儲能器體積小一級轉(zhuǎn)換率高等方面的優(yōu)勢。目前,由于受到電力電子技術(shù)水平方面因素的限制,還未能有效的解決交流電進(jìn)行超大電流直流電轉(zhuǎn)化的問題。
2電力電子技術(shù)的發(fā)展方向
目前,世界上各種產(chǎn)品的發(fā)展都與電力電子技術(shù)有著密切關(guān)聯(lián)性,因此說,電力電子技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景,下面我們將對電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行闡述:(1)電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)π碌膽?yīng)用材料進(jìn)行研究,使得電力產(chǎn)品的功率。溫度以及頻率范圍大幅度提高,同時也使得電力器件產(chǎn)品的價格有所降低。(2)電力電子產(chǎn)品的用用使得電力系統(tǒng)集成化,提高電力設(shè)備產(chǎn)品的可靠度。(3)多電平逆變器在大功率逆變器中的應(yīng)用。(4)柔流輸電技術(shù)主要是現(xiàn)代電力控制技術(shù)與電力電子技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對交流輸電系統(tǒng)阻抗、相位以及電壓實(shí)現(xiàn)快速靈活調(diào)節(jié)的一種輸電技術(shù),在其應(yīng)用過程中,使得電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能大幅度提高,動力系統(tǒng)的整體供電質(zhì)量也得到一定的改善,因此,柔流電技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛。(5)電力電子技術(shù)應(yīng)用能夠進(jìn)行各種節(jié)能產(chǎn)品的研制,使得電力產(chǎn)品的性能得到極大的提升。
3結(jié)語
綜上所述,隨著國民生活水平的提高,各種電力產(chǎn)品得到了快速的發(fā)展,并且得到了廣泛的應(yīng)用,居民的用電需求量也在與日俱增,為了能夠在一定程度上提高各種電力設(shè)備產(chǎn)品的使用性能,各領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用電力電子技術(shù),在其應(yīng)用過程中,不僅起到節(jié)約電能消耗的目的,而且提高設(shè)備產(chǎn)品的使用性能,促進(jìn)我們國民經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展水平的提高。
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【關(guān)鍵詞】電子;技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展;分析
電力電子技術(shù)是研究采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對電能的控制和變換的科學(xué),是介于電氣勤務(wù)員三大主要領(lǐng)域—電力,電子和控制之間的交叉學(xué)科,在電力,工業(yè),交通,航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個方面,成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),可以有效地節(jié)約能源。
1.我國電力工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
(1)電力供需矛盾難以根本緩解。按照統(tǒng)計(jì)分析,每個國家的人均GDP與人均的能耗有十分密切的相關(guān)關(guān)系。我國要在下世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平,人均用電水平的增長是不可避免的。人口增長和現(xiàn)代化進(jìn)程使用我國對電子表力需求不斷增加,按照規(guī)劃,2050年我國發(fā)電裝機(jī)應(yīng)超過15億千瓦,比現(xiàn)有的裝機(jī)凈增13億千瓦以上,按常規(guī)格化的發(fā)展模式幾乎不可能達(dá)到這個目標(biāo),除非尋求新的發(fā)展途徑。
(2)有限資源的制約日趨嚴(yán)重。我國去年已成為石油進(jìn)口國,不能指望靠石油發(fā)電。水電可發(fā)容量不足3.7億千瓦,在相當(dāng)長的時期內(nèi)煤碳仍是主要的一次能源,但燃煤生產(chǎn)的環(huán)境污染的治理是一個極為困難的問題,此外,煤炭基地資源短缺是我國發(fā)展水電的又一重要制約因素。
(3)對電網(wǎng)可靠性和電能質(zhì)量要求不斷提高。20世紀(jì)電力系統(tǒng)發(fā)展的特征常以“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓”來描述。近二十年的世界各國的經(jīng)驗(yàn)表明,在下世紀(jì),這個趨勢不會再繼續(xù)下去,研究表明,機(jī)組的單機(jī)容量和交流輸電電壓等級的發(fā)展已出現(xiàn)飽和趨勢,單機(jī)容量120MW和電壓等級800KV已達(dá)到由電網(wǎng)可靠性決定的極限。盡管現(xiàn)代電網(wǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行技術(shù)近年取得了長足發(fā)展,但仍不能完全避免大電網(wǎng)的瓦解事故的發(fā)生。近幾年內(nèi),世界上的達(dá)電網(wǎng)事故仍有發(fā)生,有時還造成了災(zāi)難性的后果。
2.電力電子技術(shù)的發(fā)展概述
(1)整流器時代。大功率的工業(yè)用電由工頻交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的電解,牽,直流傳動等大三領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用是以很大發(fā)展,當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了一股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
(2)變頻器時代。進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控制功率器件,首先是功率MOSFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底下,功率MOSFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域已成定論,新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且僅現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
3.電力電子技術(shù)的應(yīng)用
(1)一般工業(yè)。工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)。直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來,由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展,使得交流電機(jī)的高速速性能可與直流電機(jī)相媲美,交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千KW的各種軋網(wǎng)機(jī),小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī),以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交流調(diào)速技術(shù),一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置,以達(dá)到節(jié)能的目的。
(2)交通運(yùn)輸。電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù),電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置,交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中,電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),除牽引電機(jī)傳動外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電子技術(shù),電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置,一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī),它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制,飛機(jī),船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù),如果把電梯也算做交通運(yùn)輸,那么它也需要電力電子技術(shù),以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng),而近年來交流變頻器調(diào)速已成為主流。
4.電子電力技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)在電力方面的應(yīng)用
(1)智能電網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。采用電子傳感技術(shù),對電子表網(wǎng)用戶端,電網(wǎng)設(shè)備,電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行適時監(jiān)控,確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性,以便實(shí)現(xiàn)電力資源最大利用率,增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)營的高效低耗。在智能電網(wǎng)中采用先進(jìn)的電子電力裝置,諸如故障電流限制器,人性化交流輸電設(shè)備,儲能控制裝置,智能保護(hù)設(shè)備等,這些裝置與其它技術(shù)相結(jié)合,保障了智能化電網(wǎng)的可靠性。采用系統(tǒng)控制技術(shù),能夠?qū)﹄娋W(wǎng)故障作出快速診斷并根據(jù)專家系統(tǒng)對電網(wǎng)診斷結(jié)果給出處理方案,控制系統(tǒng)從電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息,通過系統(tǒng)運(yùn)算確定電網(wǎng)的運(yùn)行是否正常,藉此實(shí)現(xiàn)配電,變電自動化,繼電的自適應(yīng)保護(hù),電網(wǎng)智能化等功效。
(2)電力系統(tǒng)中的太赫茲技術(shù)。在電力系統(tǒng)中,電纜通常埋于地下,故障查找非常麻煩,采用太赫茲探測器能夠透射探測碳板,塑料,沙塵等,還能探測厚墻,干燥土層等,可以突破傳統(tǒng)探測技術(shù)的10米極限,目前亟待研制便攜式太赫茲探測器,可以利用太赫茲波的敏感性查找隨時查找電纜的損壞情況和無破損故障。
(3)竊電行為給供電企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。而查處竊電者需要時間和程序,給竊電者銷毀證據(jù)提供了機(jī)會,使竊電行為難以舉證,供電企業(yè)在證據(jù)不足的情況下,不敢貿(mào)然查處竊電行為,導(dǎo)致竊電行為不能及時受到懲處,供電企業(yè)查處竊電的技術(shù)不足,不能查處較為隱蔽的竊電手段,導(dǎo)致企業(yè)損失慘重,采用太赫茲技術(shù)進(jìn)行竊電監(jiān)測,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離線損監(jiān)控,竊電取證舉證功能,有效防止竊電行為。
5.結(jié)束語
電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛,從人類對宇宙和大自然的探索,到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域,再到我們的衣食住行,到處都能感受到電力電子技術(shù)的存在和巨大魅力,這也激發(fā)了一代又一代的學(xué)者和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí),研究電力電子技術(shù)并使其飛速發(fā)展,電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的直流電源,恒頻交流電源和變頻交流電源,因此也可以說,電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù),電力電子技術(shù)對節(jié)省電能有重要意義。
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關(guān)鍵詞:直流輸電;電力電子;發(fā)電機(jī)
一、前言
電力電子技術(shù)是一個以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程,它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備,電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制
靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式,具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及造價低等優(yōu)點(diǎn),被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵磁機(jī)這個中間慣性環(huán)節(jié),因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié),給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當(dāng)水頭的變化幅度較大時(尤其是抽水蓄能機(jī)組),機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機(jī)組變速運(yùn)行,通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8%,風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%,且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速,可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟,國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家,并不完整的系列產(chǎn)品,但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多,國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。
(二)在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”,大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術(shù)
直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn),對于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器,標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術(shù)
FACTS技術(shù)的概念問世干20世紀(jì)80年代后期,是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù),可實(shí)現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制,大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。
20世紀(jì)90年代以來,國外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,成本較低,所以較早得到應(yīng)用。
(三)在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用,即用戶電力(customPower)技術(shù)或稱DFACTS技術(shù),是在FACTS各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)??梢詫FACTS設(shè)備理解為FACTS設(shè)備的縮小版,其原理、結(jié)構(gòu)均相同,功能也相似。由于潛在需求巨大,市場介入相對容易,開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低,隨著電力電子器件價格的不斷降低,可以預(yù)期DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期。
(四)在節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用
1變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速運(yùn)行
電動機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個方面,通過變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)節(jié)電又是另一個方面,只有將二者結(jié)合起來,電動機(jī)節(jié)電方較完善。目前,交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應(yīng)用。首先是風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量具有顯著的效果。國外變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)、水泵大多采用了交流調(diào)速,我國正在推廣應(yīng)用中。
變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍廣,精度高,效率高,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)速。在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小,定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大,節(jié)電率一般可達(dá)30%左右。其缺點(diǎn)主要為:成本高,產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
2減少無功損耗,提高功率因數(shù)
在電氣設(shè)備中,變壓器和交流異步電動機(jī)等都屬于感性負(fù)載,這些設(shè)備在運(yùn)行時不僅消耗有功功率,而且還消耗無功功率。因此,無功電源與有功電源一樣,是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持無功平衡,否則,將會使系統(tǒng)電壓降低,設(shè)備破壞,功率因數(shù)下降,嚴(yán)懲時會引起電壓崩潰,系統(tǒng)解裂,造成大面積停電事故。所以,當(dāng)電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無功容量不足時,應(yīng)增裝無功補(bǔ)償設(shè)備,提高設(shè)備功率因數(shù)。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 電氣控制 應(yīng)用 計(jì)算機(jī)技術(shù)
當(dāng)今社會正在處在一個信息技術(shù)不斷更新發(fā)展的時期,電子科技技術(shù)的飛速發(fā)展給人們的日常生活帶來了很大的便利,同時廣泛應(yīng)用于電氣控制中,電氣自動化控制系統(tǒng)是電氣控制的一個主要系統(tǒng),其對電氣設(shè)備的正常運(yùn)行可以進(jìn)行有效的控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型的控制元件和應(yīng)用軟件不斷應(yīng)用于電氣控制系統(tǒng)中,提升了整個系統(tǒng)的可靠性,精簡了作業(yè)流程,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效益。
1 電力電子技術(shù)概念和發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 電力電子技術(shù)概念
電力電子技術(shù)是一門廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電子技術(shù),其目的就是對電力系統(tǒng)中的電子元件進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換和控制,從而達(dá)到提高電力系統(tǒng)工作效率的目的。電力電子技術(shù)主要分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩部分,在電氣控制的過程中電力電子技術(shù)充當(dāng)重要的角色。電力電子技術(shù)依靠電子學(xué)、電工原理和自動化控制技術(shù)三個領(lǐng)域的相互合作,在工業(yè)生產(chǎn)中對電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制,電力電子技術(shù)對電氣系統(tǒng)中的電路進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測、信息記錄和故障預(yù)警等功能,對不同生產(chǎn)工藝的電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。
1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
電力電子技術(shù)的發(fā)展主要分為兩個方面,分別為電子器件制造和電力電子電路應(yīng)用,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電力電子技術(shù)在這兩方面有了很大的發(fā)展,電子器件的發(fā)展過程經(jīng)過了不可控制性、半控制型和全控制型三個階段,時至今日電力電子技術(shù)在電氣控制中已實(shí)現(xiàn)了自動化控制,這不僅體現(xiàn)了電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,還能在一定程度上促進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展?,F(xiàn)在出現(xiàn)一種智能化技術(shù),其在電氣控制中已逐漸得到應(yīng)用,智能化技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)自動化控制,智能化技術(shù)通過對下降時間、魯性棒變化和響應(yīng)時間系統(tǒng)的控制,維持電氣系統(tǒng)的順利進(jìn)行,智能化技術(shù)還可以對電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測和調(diào)節(jié),在電氣自動化系統(tǒng)中設(shè)立反饋機(jī)制,在故障發(fā)生時,電力設(shè)備可以進(jìn)行自我調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)自我控制、自我調(diào)節(jié),同時還減少了人力資源的消耗。目前電力電子技術(shù)已經(jīng)形成了先進(jìn)的功率集成電力,雖然以當(dāng)前的技術(shù)水平使功率還處于一個較小值,但是隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,提高電力功率只是一個時間問題。
2 電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用分析
電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用主要有軟開關(guān)控制裝置、電路保護(hù)裝置、靜止無功補(bǔ)償裝置、有源電力濾波器和高壓直流輸電技術(shù)等方面的應(yīng)用,可以運(yùn)用電力電子技術(shù)對電路進(jìn)行有效控制并對電子元件的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控,提高電力系統(tǒng)的可靠度。
2.1 軟開關(guān)控制裝置
隨著電子技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展,電力系統(tǒng)對電磁兼容和效率的需求越來越大,這就要求電力裝置滿足輕便和小型的要求,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中通過開關(guān)控制來節(jié)省變壓器和電容等元件的占用空間,但是這樣高頻率的開關(guān)轉(zhuǎn)換會使其損耗過大,并會對電路的效率產(chǎn)生不利的影響,同時也會產(chǎn)生一些額外的電磁干擾。軟開關(guān)控制裝置很好地解決了這一缺陷,特別是在減少噪音和降低開關(guān)損耗上有很大的幫助,目前軟開關(guān)控制裝置用于很多電力系統(tǒng)中,研究表明在開關(guān)頻率大于1Mhz的情況下,其性能也會達(dá)到理想的狀態(tài)。將多個簡單的電路通過串并聯(lián)成一個組合電路的方法在很多情況下會提高電力系統(tǒng)的性能,軟開關(guān)裝置的應(yīng)用越來越廣泛。
2.2 電路保護(hù)裝置
電氣控制系統(tǒng)中電路保護(hù)裝置占有重要的比例,當(dāng)電力電子電路中的元件方式故障時可以對電路作出保o措施,常有的電路保護(hù)裝置有電流繼電器、快速熔斷器等,但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電力電子元件趨向小型化和高功率化,傳統(tǒng)的電路保護(hù)裝置已經(jīng)不能滿足電力電子電路保護(hù)的需求。電力電子技術(shù)可以在電路中加入過電流保護(hù)電路,結(jié)合電路檢測裝置反饋的信息,在檢測到電路中存在過電流時可以自動對電子元件進(jìn)行斷電處理,達(dá)到保護(hù)電路和電子元件的作用。
2.3 靜止無功補(bǔ)償裝置
隨著用電需求的增加,對電網(wǎng)功率變化的需求也不斷增加,電網(wǎng)中功率的頻繁變化和一些沖擊性負(fù)荷的增加對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了很大的影響,不利于電網(wǎng)電路中低頻振蕩的有效控制,而通過靜止無功補(bǔ)償裝置可以增大電力系統(tǒng)和負(fù)載的相關(guān)因數(shù),降低電力系統(tǒng)中功率損耗值,同時還可以控制電路中電壓的穩(wěn)定性,提升電力使用質(zhì)量。
2.4 有源電力濾波器
有源電力濾波器的工作原理是對電路中的補(bǔ)償元件進(jìn)行檢測,從而得到一些等分量的諧波電流,然后再利用補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與諧波電流分量相等極性相反的電流分量,使其與檢測的諧波分量相抵消,使電網(wǎng)中的電流沒有諧波電流只存在基波電流。有源電力濾波器以其響應(yīng)速度快和補(bǔ)償功能多樣性的特點(diǎn),可以有效地減少電網(wǎng)阻抗的影響。有源電力濾波器由兩部分組成,分別為補(bǔ)償電路發(fā)生裝置和指令電流運(yùn)算電路,通過電力電子技術(shù)對電路中的補(bǔ)償電流進(jìn)行檢測,然后得出電路中無功電流和諧波的分量。
2.5 高壓直流輸電技術(shù)
現(xiàn)電廠輸出的都是交流電壓,但是交流輸電過程會產(chǎn)生大量的電量損耗,并且不易控制,造價也很高,因此現(xiàn)在選用的都是直流輸電,在高電壓大容量和遠(yuǎn)距離的輸電的情況下要選用直流輸電,直流輸電技術(shù)通過高壓直流輸電技術(shù)可以將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?,然后直流電輸送到各地的變電站?nèi),再通過直流電逆變過程,轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?,最后再供用戶使用?/p>
3 結(jié)束語
電力電子技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷發(fā)展變化,其在電氣控制中的應(yīng)用越來越廣泛,并占有重要的作用,我們要深入研究電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用情況,查找電力電子技術(shù)應(yīng)用的不足之處,充分發(fā)揮電力電子技術(shù)的優(yōu)勢,促進(jìn)電氣控制行業(yè)的發(fā)展。
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1.1無功和諧波問題
電力系統(tǒng)中,無功功率不足將導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降,無法滿足電能使用質(zhì)量。而且,無功功率得不到合理分配,也會導(dǎo)致線損增加,從而增加電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)成本。伴隨電力電子技術(shù)的極速發(fā)展,大量非線性負(fù)載(如各種相控裝置)投入使用,這些裝置在工作時由于裝置內(nèi)網(wǎng)側(cè)電壓超前于電流的基波分量,造成巨大無功功率的耗費(fèi),使系統(tǒng)電流產(chǎn)生非線性的畸變,非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流不僅會消耗部分無功功率,還會在系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波電壓,引起電網(wǎng)電壓的畸變,導(dǎo)致電力系統(tǒng)中嚴(yán)重的諧波污染。目前,電力系統(tǒng)中的無功損耗和諧波污染問題越來越嚴(yán)重,不但降低了電能的使用質(zhì)量,還威脅到整個電力系統(tǒng)安全有效地運(yùn)行。
1.2無功和諧波污染問題解決途徑
早期的無功功率補(bǔ)償?shù)氖侄沃饕遣⒙?lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)以及飽和電抗器(SR-SaturatedReactor)。隨后,能夠極好的調(diào)節(jié)無功功率輸出性能的靜止無功補(bǔ)償器(SVC)問世,SVC不僅能夠跟蹤負(fù)荷并且快速變動,而且還能夠連續(xù)平滑地改變無功功率的大小及方向。80年代至今,靜止同步無補(bǔ)償器STATCOM的出現(xiàn)引起各國的普遍關(guān)注,它不僅能夠進(jìn)行連續(xù)快速的調(diào)節(jié),而且具有諧波較小、損耗較低、更廣的運(yùn)行范圍以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。早期的諧波抑制手段主要是LC無源濾波器,然而由于無源濾波器設(shè)計(jì)困難、造價高等缺陷,其必將被效率高、動態(tài)補(bǔ)償特性好的新型有源濾波器所取代。由此可見,電力電子裝置產(chǎn)生的無功和諧波問題的解決依賴于先進(jìn)的電力電子技術(shù)的應(yīng)用,電力電子技術(shù)與無功功率補(bǔ)償和諧波抑制緊密聯(lián)系密不可分。
2電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1發(fā)電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用
電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)已在世界各大電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,主要體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的勵磁控制和變頻調(diào)速上。大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、造價低。水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁能有效改善電能轉(zhuǎn)換過程中耗能大效率低的問題。
2.2輸電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用
(1)柔流輸電技術(shù)(FACTS)。FACTS當(dāng)前廣泛應(yīng)用于各種輸電線路中,其表現(xiàn)方式主要是柔性的交流輸電設(shè)備。通過在輸電線路的各個重要部位加裝電力電子控制技術(shù)裝置,適時控制輸電線路中的各項(xiàng)重要參數(shù),以達(dá)到合理分配輸電過程中電能功率的目的,減少輸送成本和電能的無功消耗,大幅度地提高電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及穩(wěn)定性。(2)高壓直流輸電技術(shù)(HVDC)。HVDC在電力輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用以晶閘管使用為代表。從第一次在直流電的電力輸送系統(tǒng)中應(yīng)用開始,直流電電力輸送系統(tǒng)中就一直有晶閘管的應(yīng)用。具有可操作性能的電力輸送控制器(如GTO、IGBT)的出現(xiàn)標(biāo)志著可操作電力系統(tǒng)輸送設(shè)備問世,該電力輸送設(shè)備替代了交直轉(zhuǎn)換變壓器在電流轉(zhuǎn)換過程的使用,降低電力產(chǎn)生成本,極大提高電力系統(tǒng)中電流交換設(shè)備的競爭力。(3)靜止無功補(bǔ)償器(SVC)。SVC在電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍主要是負(fù)荷補(bǔ)償和輸電線路補(bǔ)償,靜止無功補(bǔ)償器在大功率的電力輸送網(wǎng)絡(luò)中,主要作用是控制電網(wǎng)電壓,也能夠有效提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、阻尼等。
2.3配電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用
電力電子技術(shù)在電力配送系統(tǒng)中的應(yīng)用是以用戶電力技術(shù)(CP)的使用為代表,CP技術(shù)和FACTS技術(shù)是電力電子技術(shù)快速發(fā)展的典型,二者又極為相似,各自的控制器在結(jié)構(gòu)和功能上均相同,所不同之處僅是額定電氣值的差別。目前,隨著科技的發(fā)展,二者已逐漸結(jié)合成一體,即DFACTS技術(shù)。
3總結(jié)
【關(guān)鍵詞】 電力電子技術(shù) 配電系統(tǒng) 自動化 應(yīng)用
電力電子技術(shù)涵括了很多的科學(xué)技術(shù),包括計(jì)算機(jī)、自動化、半導(dǎo)體技術(shù)等等,同時其應(yīng)用面極廣,尤其是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展更為成熟。電力電子技術(shù)的應(yīng)用面不斷過大,滲入到不同的行業(yè)當(dāng)中并且使自身的功能價值得到了體現(xiàn)。下文就電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)研討。
1 電力電子技術(shù)的概念以及特點(diǎn)
當(dāng)前的電力電子技術(shù)具有全控化、集成化、高頻化以及高效率化。全控化是指自動關(guān)斷設(shè)備取代了半空型普通晶閘管,從而避免了傳統(tǒng)電子設(shè)備中的換相電路等;集成化是指全控型器件經(jīng)由單元件并聯(lián),形成了一個基片當(dāng)中;高頻化是指利用高頻度提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。比如GTR、IGBT、MOSFET能夠分別在低頻、高頻、超高頻的環(huán)境中運(yùn)行;高效率化是指器件以及變換技術(shù)兩方面的高效率,當(dāng)器件的導(dǎo)通壓降下降時,導(dǎo)通損耗也會相應(yīng)變小,器件開關(guān)上下變化頻率增快,同樣是開關(guān)耗損降低。在軟開關(guān)中加入軟開關(guān)技術(shù),能夠進(jìn)一步提高運(yùn)行效率。電力電子技術(shù)屬于較為新興的科學(xué)技術(shù),但是已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)里,能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的有效控制以及提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。電力電子技術(shù)從功能角度可以分為變流技術(shù)以及電力電子器件制造技術(shù),由于其具有眾多優(yōu)勢,并且應(yīng)用面不斷擴(kuò)大,所以電力電子技術(shù)的相關(guān)知識以及成為了電氣工程以及自動化專業(yè)重點(diǎn)學(xué)習(xí)的理論知識。
2 電力電子技術(shù)以及配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
電力電子技術(shù)是在半導(dǎo)體的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展出來,其為強(qiáng)弱電的連接搭建了一個平臺。經(jīng)過長期的發(fā)展,電力電子技術(shù)的發(fā)展相對較為成熟。其最早是以晶閘管的形式出現(xiàn),后又發(fā)展成為可控硅整流裝置,完成了質(zhì)的飛躍,在后來出現(xiàn)了柔流輸電技術(shù),此項(xiàng)技術(shù)促使許多新型設(shè)備的產(chǎn)生,同時電力電子技術(shù)也向工業(yè)自動化和機(jī)電相結(jié)合的發(fā)展道路,當(dāng)前電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保、智能化、輕便化等眾多優(yōu)勢。就我國來說,電力電子技術(shù)的發(fā)展相對較晚,但是通過國家的幫扶和人們的不懈努力,已經(jīng)走向了獨(dú)具特色的高速發(fā)展道路。
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必定會帶動電力產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從傳統(tǒng)投資規(guī)模變?yōu)橐允袌鲂枨鬄橹匦牡陌l(fā)展模式,同時電力市場也完成了賣方向買方轉(zhuǎn)變的過程,以前我國發(fā)電和配電的比率存在較大差距,落后于世界先進(jìn)國家,當(dāng)前已經(jīng)得到了一些改善,例如35kV變電站具備了四遙功能,但是還是存在很大的成長空間,例如電站的自動化、故障檢測定位、故障隔離、最低網(wǎng)損等等,這些還屬于發(fā)展階段。從供電設(shè)備來看,許多的供電企業(yè)已經(jīng)找到了與配電自動化相協(xié)調(diào)的設(shè)備,例如饋線開關(guān)遠(yuǎn)程式終端、開閉所、重合器等等,所以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)自動化的硬件條件還是比較完善的,但除此之外主要還存在兩個問題:第一,供電方在選擇設(shè)備的同時,應(yīng)從自身實(shí)際狀況出發(fā),同時還要綜合考察設(shè)備的性價比,使設(shè)備不至于過快的淘汰,進(jìn)而造成成本的浪費(fèi),盡量選擇與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向一致的設(shè)備,并且秉承統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的原則;第二,配電系統(tǒng)本身具有特殊性,體現(xiàn)在遠(yuǎn)方抄表、容量大、定制遠(yuǎn)傳等,對于這些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化要求還存在缺陷,同時以往的規(guī)范限制了使用性能,為了防止電力設(shè)備供貨商自行設(shè)置的紊亂情況出現(xiàn),有必要將電網(wǎng)的通信規(guī)約盡早規(guī)范下來。
3 實(shí)現(xiàn)配電自動化的必要性
電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)三者是相輔相成的關(guān)系,只有將電力電子技術(shù)與配電系統(tǒng)相結(jié)合,才可以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的自我控制能力、效率以及配電質(zhì)量,將電力電子技術(shù)應(yīng)用于配電技術(shù)還有以下幾個方面:第一,使電力系統(tǒng)具備更高的自動化水平,電力電子設(shè)備的出現(xiàn)促進(jìn)了電力電子技術(shù)的發(fā)展,使電力系統(tǒng)具備自動智能化的功能。尤其是模糊控制、智能化控制對于電子設(shè)備的重大意義;第二,電力電子技術(shù)不僅能夠降低供電單位的成本消耗,保障企業(yè)利益,同時其服務(wù)對象是社會群眾,所以高質(zhì)量的配電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的供電服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)社會效益;第三,電力電子技術(shù)不僅僅是以技術(shù)的身份停留在技術(shù)的層面,而對于電氣產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和管理形式都形成了很大的影響,企業(yè)通過利用電力電子技術(shù),使得自身加快了向新興產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。
4 電力電子技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
首先,電力電子技術(shù)能夠?qū)﹄娏M(jìn)行有效控制,從而將所耗的電能控制在合理范圍之內(nèi),達(dá)到了優(yōu)化電能的目的,同時在用戶使用的過程當(dāng)中也發(fā)揮出有限電量的最大使用價值。對于工業(yè)生產(chǎn)來說,電力電子技術(shù)的不僅提高了生產(chǎn)的效率,也使節(jié)能價值得到體現(xiàn)。
其次,電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠使民用電和工業(yè)用電的質(zhì)量得到提升,促進(jìn)了工業(yè)制造工藝的革新,使機(jī)電一體化技術(shù)得到了發(fā)展,在當(dāng)前對電力電子技術(shù)的使用當(dāng)中,還加入了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),這進(jìn)一步提高了電力電子技術(shù)的使用價值。
然后,電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)別的高頻化,打破了傳統(tǒng)工頻的限制,大大提高了運(yùn)行效率,使機(jī)電設(shè)備的體積得到了控制。
最后,只有不斷的實(shí)踐才能促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步,電力電子技術(shù)正是因?yàn)椴粩嗟陌l(fā)展,不斷的被應(yīng)用,從而使其融入了其他的先進(jìn)科學(xué)技術(shù),進(jìn)一步促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)而得到更廣闊的應(yīng)用平臺。
5 電力電子技術(shù)的應(yīng)用
5.1 發(fā)電階段
在此階段,電力電子技術(shù)能夠最大程度的保證配電系統(tǒng)的安全、可靠,能夠增強(qiáng)發(fā)電效率,增強(qiáng)管理的科學(xué)性。同時電力電子技術(shù)中的勵磁技術(shù)、太陽能技術(shù)、直流調(diào)速、變頻調(diào)速技術(shù)都能夠保障發(fā)電環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。主要應(yīng)用方式如下:磁力技術(shù)主要能夠提高調(diào)節(jié)速率,為其他控制提供有利條件,同時降低了成本、操作難度低、可靠度高;變頻調(diào)速技術(shù)當(dāng)前發(fā)展較為成熟,使風(fēng)機(jī)水泵具備變頻調(diào)速功能,對于能源的消耗量也不大,在未來具備良好的發(fā)展?jié)摿Γ惶柲芗夹g(shù)體現(xiàn)在環(huán)保方面,能夠?qū)⑻柲茈姵匕瀹?dāng)中的能源轉(zhuǎn)換到電力系統(tǒng)當(dāng)中,節(jié)約了資源,降低了成本;直流調(diào)速技術(shù)在很多設(shè)備中還具有應(yīng)用價值,能夠提高電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。
5.2 輸電階段
HDVC以及柔流輸電技術(shù)兩方面是電力電子技術(shù)在輸電階段的主要應(yīng)用,HDVC又可以分為常規(guī)HDVC以及HDVC Light技術(shù),其最大的特點(diǎn)是可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,受到環(huán)境影響程度較小,可以完成大容量、可靠度高、靈活性好的電力輸送,同時HDVD可以保持系統(tǒng)處于持續(xù)的、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中。柔流輸電技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展速度最快的電力電子技術(shù),其與控制技術(shù)的連接十分緊密,另外可以控制電力系統(tǒng)中的很多參數(shù),例如電壓以及電流,能夠優(yōu)化輸電狀況,減小輸電線路對于電能的損耗,從而保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。除了HDVC以及柔流輸電技術(shù)外,微型計(jì)算機(jī)自動化控制也發(fā)揮出了應(yīng)用價值,主要負(fù)責(zé)對故障的處理,包括檢測、分析以及切除等,減少了人員的工作量。
5.3 配電階段
在配電階段當(dāng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)配電的可靠性,進(jìn)而使供電質(zhì)量得到保證。其特點(diǎn)就是弱電對強(qiáng)電的控制以及調(diào)控電壓電流、功率,避免諧波的不良影響,其工作原理類似于柔流輸電技術(shù),能夠同時兼顧電力標(biāo)準(zhǔn)以及配電質(zhì)量。綜合來說電力電子技術(shù)在此階段的應(yīng)用面最大,同時在未來還會有進(jìn)一步發(fā)展。
5.4 節(jié)能環(huán)保
電動機(jī)的節(jié)電并不能完全達(dá)到節(jié)電效果,變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速同樣也無法實(shí)現(xiàn)完全的節(jié)能,因此只有將以上兩中節(jié)能方式相結(jié)合,才能實(shí)現(xiàn)全方位的節(jié)能效果,變頻調(diào)速的無功損耗調(diào)速對電力系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能有重要意義,避免了傳統(tǒng)調(diào)速中功率耗損過大的問題。同時變頻調(diào)速有助于電機(jī)設(shè)備自動化水平的提高,在保證調(diào)速的準(zhǔn)確度的同時又可以達(dá)到30%的節(jié)能效果,另外還可以是電力設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定,不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況。
6 結(jié)語
電子技術(shù)與能源有機(jī)結(jié)合是未來電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展方向,同時綜合太陽能、風(fēng)能等不耗損資源,增強(qiáng)資源的利用率,總的來說就是其發(fā)展方向應(yīng)該是迎合環(huán)保節(jié)約型的社會發(fā)展理念的,通過電力電子技術(shù)向機(jī)電一體化的發(fā)展不斷深入,未來將會形成一個電力電子技術(shù)體系并且覆蓋全國。除此之外智能化也是電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,電力設(shè)備必須具備自我控制能力,對于問題能夠識別并且采取有效的解決辦法,自動化的水平越高,對于人員的依賴性就越小,進(jìn)而可以達(dá)到降低成本、減少工作量,增加效率,保證供電質(zhì)量等一系列好處。
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[關(guān)鍵詞] 電力電子技術(shù) 電力系統(tǒng) 開發(fā)利用 應(yīng)用
1.電力電子技術(shù)電力系統(tǒng)開發(fā)方面的應(yīng)用
自上世紀(jì)八十年代以來,柔流輸送電力能源的概念被提出之后,電力電子技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究被廣泛提升到了一定高度,各種極具電力電子技術(shù)特色的電力設(shè)備相繼被研發(fā)出來。目前,已經(jīng)有不少關(guān)于這方面設(shè)備基本原理及應(yīng)用現(xiàn)狀的研究資料,極大地推廣了電力系統(tǒng)開發(fā)方面的應(yīng)用范圍。以下就談及此方面的一些內(nèi)容:
1.1 在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)一般涉及各種發(fā)電機(jī)組設(shè)備,而電力電子技術(shù)的應(yīng)用主要以改善這些電力設(shè)備的運(yùn)行狀況為目的。根據(jù)實(shí)踐表明,大型發(fā)電機(jī)、水力或風(fēng)力發(fā)電機(jī)在應(yīng)用方面極其出色。①大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制可采用晶閘管整流自并勵的方式達(dá)到這一目的,其明顯的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及造價低等,因此已被世界各國廣泛應(yīng)用且效果良好。究其原理可以看出由于大型發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中省掉了勵磁機(jī)這個中間慣性環(huán)節(jié),促使發(fā)電機(jī)運(yùn)行具有了自身特有的快速性調(diào)節(jié)功能,這樣一來大型發(fā)電機(jī)能夠充分發(fā)揮其發(fā)電功能,并且在控制規(guī)律上也產(chǎn)生了良好的效果。②水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)可通過電力電子技術(shù)控制器變速恒頻勵磁,水利發(fā)電機(jī)的有效功率主要由水頭壓力和流量大小決定,水頭壓力變化越大,水利發(fā)電機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速也隨之變化。而風(fēng)力發(fā)電的有效功率則于風(fēng)速的三次方成正比例關(guān)系,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在捕捉到最大風(fēng)能時的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速大小變化,為了能夠使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有效功率成最優(yōu)化的正比例關(guān)系,采用以變頻電源為核心技術(shù)的電力電子控制系統(tǒng)對機(jī)組轉(zhuǎn)子的勵磁電流頻率進(jìn)行適宜調(diào)整,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后能夠保持定子頻率即可輸出恒定頻率。
1.2 在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
通常,被稱為“硅片引起的第”就是指將電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)中的改革過程,其主要的應(yīng)用效果是大幅度地改善電力系統(tǒng)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況。
(一)HVDC和HVDC Light兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用
HVDC(Light)技術(shù),即(輕型)直流輸電技術(shù)。直流輸電技術(shù)具有電容量大、穩(wěn)定性好和控制調(diào)節(jié)靈活等明顯特點(diǎn),尤其是對于我國遠(yuǎn)距離輸電、海堤電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能具有劃時代的意義。值得一提的是,此項(xiàng)技術(shù)是由1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器研發(fā)應(yīng)用開啟的,也標(biāo)志著世界電力電子技術(shù)正式被應(yīng)用于直流輸電工程。自此以后世界各國都將采用晶閘管換流閥作為新建直流輸電工程的主要辦法。
(二)FACTS技術(shù)(柔流輸電技術(shù))則是于上世紀(jì)八十年代被提出最終概念的,它是將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電工程系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位加強(qiáng)調(diào)節(jié)輸電技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)對交流輸電功率的靈活控制,并大幅地提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平。FACTS技術(shù)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、控制方便和成本較低等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用范圍極廣。
1.3 在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)配電環(huán)境亟待解決的問題是怎樣加強(qiáng)供、用電的安全可靠性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),電力能源的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制即是滿足對電能電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,同時減少各種瞬態(tài)波動和干擾。電力電子即是和現(xiàn)代控制技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用便是在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)中極力推廣DFACTS 技術(shù)。DFACTS 技術(shù)是基于如FACTS 技術(shù)等各項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展起來的電力能源質(zhì)量控制的新技術(shù)。狹義層面上講,DFACTS 技術(shù)是FACTS 技術(shù)的精簡版,其技術(shù)原理、電力設(shè)備和應(yīng)用功能均相同,但是開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低的特點(diǎn)更切合于目前我國潛在需求巨大的市場。伴隨著我國電力市場中電力電子器件的成本價格越來越來的狀況,可以預(yù)見此項(xiàng)技術(shù)將很快進(jìn)入到成熟期并繼續(xù)高速發(fā)生。
1.4 在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用
變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速運(yùn)行
電動機(jī)在其自身挖掘節(jié)能潛力過程中,可通過電力電子技術(shù)對負(fù)荷電動機(jī)調(diào)節(jié)速度達(dá)到節(jié)電效果。在目前,電動機(jī)交流調(diào)速在冶金、礦山等工業(yè)部門中還是得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。其通用的節(jié)能應(yīng)用措施是在風(fēng)機(jī)、泵類等變負(fù)荷機(jī)械中采用調(diào)速控制代替擋風(fēng)板或節(jié)流閥控制風(fēng)流量和水流量,取得效果良好。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用具有的有點(diǎn)在于調(diào)速范圍廣、精度高、效率高和能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)速等,但是明顯的缺點(diǎn)是成本高,產(chǎn)生高次諧波會污染電網(wǎng)系統(tǒng)。
1.5減少無功損耗,提高功率因數(shù)
在電力系統(tǒng)電氣設(shè)備中,變壓器和交流異步電動機(jī)等均屬感性負(fù)載,設(shè)備在運(yùn)行過程中會大量消耗有功功率和無功功率。因?yàn)闊o功電源與有功電源都是保證電能質(zhì)量不可或缺的組成部分。因此,在電力系統(tǒng)中應(yīng)盡量保持無功平衡,避免電力系統(tǒng)電壓降低、設(shè)備損壞、功率因數(shù)下降等問題,嚴(yán)重者則容易引起電壓崩潰和系統(tǒng)解裂導(dǎo)致大面積用戶停電的事故。鑒于此,在電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備無功容量不足時,需增裝無功補(bǔ)償設(shè)備以提高電氣設(shè)備的功率因素。
2.電力電子技術(shù)電力系統(tǒng)開發(fā)方面的發(fā)展趨勢
近些年來,伴隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代的電力系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、電力裝備和電力電子技術(shù)為主要組成部分的綜合體,即“CCCP”。電力系統(tǒng)信息量逐日增大提高了對自動化處理信息能力的要求,電力電子電力系統(tǒng)的開發(fā)需要考慮的因素越來越多,內(nèi)涵不斷深入、外延不斷拓展、可直接可觀可測的范圍也越來越廣,也為我國在這一方面的的開發(fā)與發(fā)展迎來了絕好的契機(jī)。
當(dāng)今,我國在電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)方面的發(fā)展正逐步趨向于在控制策略上日益向最優(yōu)化、適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、區(qū)域化發(fā)展;在設(shè)計(jì)分析上日益要求面對多機(jī)系統(tǒng)模型來處理問題;在理論工具上越來越多地借助于現(xiàn)代控制理論;在控制手段上日益增多了微機(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用;在研究人員的構(gòu)成上需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)等。
電力系統(tǒng)應(yīng)用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制是基于過去四十多年來實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與研究,主要分為三個階段來實(shí)現(xiàn):第一階段是基于傳遞函數(shù)的單輸入和單輸出;第二階段是線性最優(yōu)控制、非線性控制及多機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制;第三階段則是智能控制。智能電力控制一般能夠遇到的技術(shù)困難包括:
(1)具有強(qiáng)非線性的、變參數(shù)和全動態(tài);
(2)具有多目標(biāo)尋優(yōu)和在多種運(yùn)行方式及故障方式下的魯棒性要求;
(3)不僅需要本地不同控制器之間的協(xié)調(diào)作用,也需要異地不同控制器之間間協(xié)調(diào)控制。
電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化控制是從穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)控制向動態(tài)控制發(fā)展的必然趨勢,實(shí)現(xiàn)智能動態(tài)控制即是我國電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完整控制時代來臨的標(biāo)志。
3.結(jié)束語
綜上所述,在伴隨我國計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展過程中,電力系統(tǒng)亦需要進(jìn)行更新?lián)Q代。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用將是逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)水平提高和推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁出的重要一步。
參考文獻(xiàn):
[1]萬鑫;電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展;電子世界;2012,(03).
[2]鄭錦彪;淺談電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J];黑龍江科技信息;2007,(05).
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);電力系統(tǒng)應(yīng)用
中圖分類號:TN0;TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 12-0000-01
一、電力電子技術(shù)
電子技術(shù)是應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的一門新興對的電子技術(shù),是一個以計(jì)算機(jī)技術(shù)、電路技術(shù)、功率半導(dǎo)體器件和現(xiàn)代控制技術(shù)為基礎(chǔ)的技術(shù)平臺,其主要研究電力的變化情況。20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出。從此以后,電子技術(shù)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究得到了更為廣泛的關(guān)注,同時多種電子設(shè)備相繼出現(xiàn)。
二、在電力系統(tǒng)領(lǐng)域電子技術(shù)發(fā)揮的作用
電力系統(tǒng)領(lǐng)域,電子技術(shù)的作用主要涵蓋以下幾個方面:
(一)電子技術(shù)有優(yōu)化電能的配置和使用的作用
電子技術(shù)能夠有效地處理電能,在電能的配置與使用方面,電子技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。所以,為了優(yōu)化電能的配置,提高電能使用時的高效節(jié)能性,將電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)領(lǐng)域是明智之舉。
(二)電子技術(shù)促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造
目前的電能絕大多數(shù)都要通過電子技術(shù)處理完成后再使用,再加上現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)接口很多都采用的是機(jī)電設(shè)備,這為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的制造創(chuàng)造了良好的發(fā)展條件。
(三)電子技術(shù)能夠促進(jìn)自身的發(fā)展
隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,給其自身的發(fā)展,尤其是給其高頻化和變頻技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極有利的條件。另一方面,電子技術(shù)加快了其自身智能化的進(jìn)程。這種發(fā)展將成為電子技術(shù)巨大變革的“導(dǎo)火線”。
三、電力系統(tǒng)中電子技術(shù)的應(yīng)用
(一)電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
發(fā)電環(huán)節(jié)的主要機(jī)器設(shè)備是發(fā)電機(jī)組,電子技術(shù)在此環(huán)節(jié)的應(yīng)用主要是改善運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組設(shè)備的性能,主要的應(yīng)用包括:
1.大型發(fā)動機(jī)的靜止勵磁控制。靜止勵磁具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)較為簡單;運(yùn)行效率高,工作成果可靠性較高;造價低廉。同時也因?yàn)殪o止勵磁的這些優(yōu)點(diǎn),使得其在各大電力系統(tǒng)得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。和傳統(tǒng)的靜止勵磁不同,現(xiàn)代的這一技術(shù)大多采用晶閘管整流自并勵的方式,因而能夠快速調(diào)節(jié),為發(fā)揮先進(jìn)控制規(guī)律提供了強(qiáng)有力的條件。
2.水力發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效功率和風(fēng)速有著線性化規(guī)律,水力發(fā)電機(jī)器運(yùn)行時的有效功率要根據(jù)其水頭的壓力和流量進(jìn)行評估判定。使正在運(yùn)行的機(jī)組能夠隨時讓自勵磁電流的頻率改變,使其在和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加之后能夠讓輸出的頻率保持穩(wěn)定,從而得到最大的有效輸出功率。
3.風(fēng)機(jī)中水泵的調(diào)頻調(diào)速。發(fā)電機(jī)廠的風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行效率不高且使用率較低,要想節(jié)約能源,可通過高壓變壓器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)中水泵的頻率。
4.太陽能的發(fā)電控制系統(tǒng)。太陽能是近幾年發(fā)現(xiàn)的新能源,其特點(diǎn)是能源豐富且可再生,環(huán)保的綠色能源。利用太陽能進(jìn)行發(fā)電,需要用到逆變器,它是將太陽能發(fā)電的核心所在,因?yàn)樗蓪⒅绷麟娹D(zhuǎn)化成我們所需要的交流電。太陽能陣列如圖1:
(二)電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用
1.柔流輸電技術(shù)。柔流輸電技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代后期,近年來發(fā)展速度很快。柔流輸電技術(shù)是基于電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的一種交流電輸出技術(shù),快速靈活對電力功率、潮流系統(tǒng)參數(shù)、電壓等的調(diào)節(jié)控制,從而大大提高了輸電線路的輸電效率,降低輸電耗損,并且環(huán)保節(jié)能。
2.高壓直流的輸電技術(shù)。世界上第一項(xiàng)有關(guān)晶閘管換流閥試驗(yàn)的工程于1990年在瑞典建成,這標(biāo)志在直流輸電領(lǐng)域電子技術(shù)開始得到正式應(yīng)用。從這以后的直流輸電工程,普遍使用晶閘管換流閥。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展,新研發(fā)的HVDC技術(shù)在輸電過程中不再使用換流變壓器,而是采用IGBT、CTO等可關(guān)變壓器件。同時高壓直流輸電采用脈寬調(diào)制技術(shù),在較短的電能輸送距離內(nèi),中型直流輸電工程因此更具競爭力。
3.靜止無功補(bǔ)償器在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。靜止無功補(bǔ)償器采用的是固態(tài)開關(guān),取代了早先使用的電氣開關(guān),從而實(shí)現(xiàn)高效率地控制電容器、電抗器運(yùn)行的目的。靜止無功補(bǔ)償器主要包括晶閘管投切電容器、電抗器和晶閘管控制電抗器。
(三)配電環(huán)節(jié)應(yīng)用到的電子技術(shù)
目前,配電環(huán)節(jié)重點(diǎn)要解決的問題是如何改善供電的可靠性能,提高電能的質(zhì)量。在配電環(huán)節(jié)中電子技術(shù)最廣泛的應(yīng)用當(dāng)屬用戶的電力技術(shù),在配電系統(tǒng)中結(jié)合現(xiàn)代控制與電力電子兩大技術(shù)。在配電環(huán)節(jié)中用戶電力技術(shù)通過在交流輸出電系統(tǒng)的應(yīng)用,提高供電的可靠性能以及配電時的電能輸出能力。FACTS是電力電子技術(shù)在配電環(huán)節(jié)的另一廣泛應(yīng)用,主要作用是加強(qiáng)輸電系統(tǒng)的可靠性。
(四)電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用
節(jié)能環(huán)節(jié)一般涉及到如何調(diào)節(jié)負(fù)荷電動機(jī)速度以及電動機(jī)本身因素兩個方面。只有結(jié)合這兩方面內(nèi)容,才能突顯出電動機(jī)的節(jié)能效果。根據(jù)現(xiàn)在實(shí)際情況分析,不難發(fā)現(xiàn)如今的變負(fù)荷風(fēng)機(jī)、水泵都是采用交流調(diào)速這項(xiàng)技術(shù),然而這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)還不怎么推廣。另一方面,變負(fù)荷機(jī)械中一般是通過調(diào)速來控制風(fēng)流量及水流量。這種方法取得很好的成效,并且調(diào)速范圍廣,精度和效率高。然而它的成本較高,并且其產(chǎn)生的高次諧波會污染電網(wǎng)。即使這樣,社會生活中、冶金及礦山等部門還是應(yīng)用和推廣這門技術(shù)。
四、總結(jié)
目前在電力系統(tǒng)的多個領(lǐng)域,都有應(yīng)用電子技術(shù),并且隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電子技術(shù)在其中的應(yīng)用得到了更為廣泛的關(guān)注、推廣和應(yīng)用。相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展、新電子元器件的研發(fā),電子技術(shù)的發(fā)展空間將會更加寬廣,技術(shù)性能將會更加成熟、完善,進(jìn)而在電力系統(tǒng)的控制方面起到更關(guān)鍵的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]陳堅(jiān).電力電子變化和控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2004.