1、精選優質文檔-傾情為你奉上信息科學與技術學部 電力電子技術論文 題目： 電力電子技術在電力系統中的應用 專業年級： 14級自動化 學號： 姓名： 指導教師： 張曉丹 2017年 5 月 4 日專心-專注-專業【摘要】電力電子技術是應用于電力領域的電子技術,它是利用電力電子器件對電能進行變換和控制的新興學科。本文概括性的介紹了電力電子技術在電力系統發電、輸電、配電和節能等各個環節的具體應用。1 引言電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。其涉及到提高輸電能力、改善電能質量、提高電網運行穩定性、可靠性、控制的靈活性及降低損耗等重大問題。據估計，發達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能

2、至少經過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統在通向現代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。可以毫不夸張的說，如果離開電力電子技術，電力系統的現代化就是不可想象的。2 電力電子技術在電力系統各個環節中的應用2.1 發電環節電力系統的發電環節涉及發電機組的多種設備，電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特征為主要目的。（1） 大型發電機的靜止勵磁控制。在我國范圍內乃至全球范圍內的各個大型電廠發電機組中，運用的最為普遍的靜止勵磁系統，電力電子技術的發展，使電子技術取代了勵磁控制中的勵磁機環節，使靜止勵磁實現了簡單的控制構造和高性能低成本的運作。同時由于電子技術代替了勵磁機的環節，使靜止勵磁能

3、夠對自身進行迅速有效的調節，提高電力系統的運行效率。（2） 變頻調速。以發電廠風機水泵的變頻調速為例。發電廠的廠用電率平均為8%，風機水耗電量約占火電設備總耗電量的65%，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風機水泵的變頻調速，可以達到節能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟，國內外有眾多的生產廠家，并有完整的系列產品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產能力的企業不多，國內有不少院校和企業正抓緊聯合開發。（3） 在太陽能發電的控制系統中，電子技術的作用尤為突出，太陽能作為21世紀被廣泛重視的新型能源，發展太陽能發電產業是整個國家乃至遠世界的戰略目標。然而由于太陽能發電本身的功率過大，在使用太陽能

4、發電機組發電的時候，需要將生產出來的電能進行轉換，這個時候就需要大功率的電流轉換器。而電子技術能夠很好的解決這一問題。大功率太陽能發電，無論是獨立系統還是并網系統，通常需要將太陽能電池陣列發出的直流電轉換為交流電，所以具有最大功率跟蹤功能的逆變器成為系統的核心。日本實施的陽光計劃以34kW的戶用并網發電系統為主，我國實施的送電到鄉工程則以1015kW的獨立系統居多，而大型系統有在美國加州的西門子太陽能發電廠（7.2MW）等。2.2 輸電環節電力電子技術在輸電線路中的應用主要體現在柔性交流電技術、高壓直流電技術以及靜止無功補償器等上。（1） 柔性交流輸電技術（FACTS）產生于上世紀80年代，主

5、要以柔性的交流輸電設備為代表方式廣泛的應用于輸電線路中。在電力的輸送過程中，由于傳統電力功率的控制方法過于粗糙，無法實現在輸電過程中對電能的調整，使輸電過程中產生大量的電力損耗和高昂的輸送成本。而柔性交流輸電技術的主要內容是在輸電線路的重要部位使用電力電子控制裝置，對輸電系統中的各項參數進行適時的控制。以實現輸送過程中電能功率的合理分配，降低輸電過程中的輸送成本和電能消耗，大幅度的提高電力系統的穩定性和可靠性。（2） 高壓直流輸電技術（HVDC）。直流輸電具有輸電容量大、穩定性好、控制調節靈活等優點，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統的聯網，高壓直流輸電擁有獨特的優勢。1970年世界上

6、第一項晶閘管換流閥試驗工程在瑞典建成，取代了原有的汞弧閥換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。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。新一代HVDC技術采用GTO、IGBT等可關斷器件，以及脈寬調制(PWM)等技術。省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力。此外，可關斷器件組成的換流器，由于采用了可關斷的電力電子器件，可避免換相失敗，對受端系統的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(海上石油平臺、海島)供電，今后還可用于城市配電系統，并用于接入燃料電池、光伏發電等分布式電源。近年來，直流輸電技術又有新的發展，輕型直流輸電（HV

7、DC Light）采用IGBT等可關斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題。同時大幅度簡化設備，降低造價。世界上第一個采用IGBT構成電壓源換流器的輕型直流輸電工業性試驗工程于1997年投入運行。（3） 靜止無功補償器（SVC）于20世紀70年代興起，現在已經發展成為很成熟的FACTS裝置，其被廣泛應用于現代電力系統的負荷補償和輸電線路補償（電壓和無功補償），在大功率電網中，SVC被用于電壓控制或用于獲得其它效益，如提高系統的阻尼和穩定性等；這類裝置的典型代表有：晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）。我國輸電系統

8、五個500kV變電站用的SVC容量在105170Mvar，均為進口設備，型式為TCR加TSC或機械投切電容器組。國內工業應用的TCR裝置大約有20套，容量在1055Mvar，其中一小半為國產設備。低壓380V供電系統有各類TSC型國產無功補償設備在運行，但至今仍沒有一套國產的SVC在我國的輸變電系統運行。2.3 配電環節配電系統迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質量。電能質量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態的波動和干擾。電力電子技術和現代控制技術在配電系統中的應用，即用戶電力（Custom Power）技術。用戶電力技術（CP）技術和FA

9、CTS技術是快速發展的姊妹型新式電力電子技術。采用FACTS的核心是加強交流輸電系統的可控性和增大其電力傳輸能力；發展CP的目的是在配電系統中加強供電的可靠性和提高供電質量。CP和FACTS的共同基礎技術是電力電子技術，各自的控制器在結構和功能上也相同，其差別僅是額定電氣值不同，目前二者已逐漸融合于一體，即所謂的DFACTS技術。具有代表性的用戶電力技術產品有：動態電壓恢復器（DVR），固態斷路器（SSCB），故障電流限制器（FCL），統一電能質量調節器（PQC）等。2.4 節能環節電子技術在電力系統節能方面的應用主要體現在兩個方面，分別是：變負荷電動機調速運行方面和提高電能使用率方面。（1）

10、 變負荷電動機調速運行。電動機節電主要是表現在兩個方面：一個是電動機本身挖掘節電潛力;另一個是通過變負荷電動機的調速技術。只有將二者結合起來，才使得電動機節電方面變得較完善。交流調速目前在礦山和冶金等行業的電力系統中應用較為廣泛。變頻調速的優點是調速范圍廣，精度高，效率高，能實現連續無級調速。在調速過程中轉差損耗小，定子、轉子的銅耗也不大，節電率一般可達30左右。其缺點主要為：成本高，產生高次諧波污染電網。（2） 減少無功損耗，提高功率因數。在電氣設備中，其器具包括變壓器在內的主要設備都是屬于感性負載。他們在運行時，不但消耗電氣設備的有功功率，還消耗它的無功功率。無功電源和有功電源是一樣的，是用來保證電能質量的重要環節。所以，當電氣設備中的無用功的容量比較小時，應該增裝無功補償設備，從而使得設備功率因數得到很大的提高電力電子技術在電力系統中的應用文章電力電子技術在電力系統中的應用。3 總結根據世界上較為發達的國家進行的預測和判斷，今后將有百分之九十以上的電能需要利用電力電子技術進行處理之后，才可以進行使用。電力電子技術與百分之九十五的現代的工業以及各種民用的機電設備有很大的關系。電力電子技術是電工技術中的新技術，是電力與電子技術的融合，已經在國民經濟中發揮著巨大的作用，對未來輸電系統性能將產生巨大影響。電力系統發達國家在用戶最終使用的電能中,有六成以上的電能至少經過一