电力电子技术在电力系统中的应用及发展

电力电子技术在电力系统中的应用及发展

王文哲 杨崇贺 于相法 武万洁 孙嘉瑞

哈尔滨理工大学荣成学院 山东省威海市 264300

摘要：随着我国科学技术的快速发展，各行各业都发生了巨大的变化，其中电力电子技术就是一门十分重要的内容，尤其在电力系统中电力电子技术更是应用广泛。本文中笔者通过对电力电子技术在发电、输电、节能等环节的应用进行分析，并且对电力电子技术在电力系统中应用产生的负面影响和解决方案进行阐述。

关键词：电力；电子；技术；系统；应用；发展

1. 电力电子技术在电力系统中的应用

1. 电力电子技术在发电环节中的应用

电力系统在发电环节会涉及到许多设备和机组，而为了帮助电力系统改善设备的运行特性，通常会使用电力电子技术手段，比如在大型发电机中采用静止励磁控制，这种控制方式的优点是结构简单、造价较低、可靠性强，目前世界上各大电力单位都在使用这种电子技术，不仅能省去励磁机中间的惯性环节，还能达到调速的效果，从而使整体的控制效果更好，也是为先进的控制规律创造有利条件。此外在一些发电厂中通过低压或高压变频器，可以实现风机水泵的变频调速，这样可以达到节能的效果。目前我国的低压变频技术已经十分成熟，虽然国外也有一些生产厂家，但是他们并不拥有完整的产品链，而且具备高压变频技术的企业并不是很多，所以说需要相关的企业和院校抓紧研发。

2. 电力电子技术在输电环节中的应用

电力电子技术在高压输电系统中的应用，不仅能改善电网系统的稳定性，还能增加输电量，因为电力电子技术本身就具备稳定性强、控制灵活、输电量大等优点，所以在远距离送电、海底电缆输电等高压输电环节中，通过电力电子技术的应用，可以实现远距离、大容量地传输，同时还能实现控制功率紧急救援和抑制低频振荡的效果^[1]。此外在柔性交流输电系统中，应用现代化的电力电子技术，可以让微电子技术、通信技术以及控制技术对输电系统的参数进行灵活调控，还能增加系统的可控度和输电容量。因为柔性交流输电技术本身就是一种远距离静态电力电子装置，它主要通过FACTS控制器进行输电管理，其中主要包括静止调相机、静止快速励磁器等，另外通过IGBT的可观断电力电子器件组成的换流器，可以解决直流输电对无交流电源的负荷输电问题。

3. 电力电子技术在节能环节中的应用

节电一直都是电力系统重点思考的内容，因为节电本身就是一个挖掘电动机潜能的方式，通过电力电子的调节，帮助电动机达到节电效果。目前我国的电动机节电技术已经十分成熟，在挖矿、冶金等领域的应用效果十分优秀，不仅节电效果十分显著，而且还具备很强的控制能力，例如通过调速控制技术代替挡风板或者节流阀，从而实现控制风流量和水流量，这种方式很好地体现出风机、泵等设备的使用更具有优势^[2]。这种调速控制技术在国外的水泵、荷风机等得到了广泛的应用，但是这一方面我国的使用还比较落后。变频调速是一种调速范围大、效率高、精度准的技术，不仅整个调速过程的损耗较小，而且定子、转子的消耗也不是很大，所以说在使用变频调速后通常能达到节电率的30%，但是任何事情都有两面性，变频调速节能虽然达到节能的效果，但整体的成本也会增加。

电气设备中感电负载主要包括变压器、交流异步电动机等设备，在运行这些设备的过程中，会消耗大量的有功功率和无功功率，而且在电力系统运行的过程中还需要遵循无功平衡的原则，如果这一原则被打破，那么意味着电力下的电压、设备、功率等因素都会遭到破坏，同时还会引进电压系统崩溃、大面积停电等事故的发生。所以当电力系统或者电气设备的出现无功容量不足时，需要相关人员及时增加无功补偿设备，使电力设备的功率因数得到提升^[3]。

2. 电力电子技术在电力系统中应用的负面影响

在这个信息技术快速发展的时代，电力电子技术的发展给电力、电子行业掀开了新的发展篇章，但由于电力电子技术的全面普及和应用，也出现了一些负面的影响和问题，这些负面影响中，谐波污染造成的危害就是人们重点关注的对象，产生这种问题的主要原因在于谐波的存在，会大幅度降低电能的产生和传输规律，从而影响到整个网上用电设备的使用，导致他们不能正常的运行和使用。比如在谐波存在的情况下引起振动和噪声，情况严重时还会出现电机过热或烧坏的情况。因为谐波的存在很容易导致电网无功补偿电容器和电抗器产生谐振，从而导致电容器和电抗器被销毁，另外谐波的存在还会导致继电保护和自动装置产生误操作，并使自动控制系统失去效果。此外谐波还会对通信系统产生干扰，导致信息丢失或通信中断等情况的发生^[4]。

3. 电力电子技术在电力系统中应用的解决方案

为了帮助电力行业解决谐波污染问题，通常会使用无源滤波器和有源滤波器这两种方式，在使用无缘电力滤波器的过程中，会使抑制和补偿谐波，从而使电网的功率因数得到提升，但是通过滤波器的使用过程中会受到电力系统的阻碍，并且还会消除一系列的谐波，从而导致谐波和系统发生串联、谐振，最终会因为谐波消耗过大，而使设备过载或烧毁，这些装置普遍都存在笨重、体积较大的特征，所以说他们使用的有效材料也比较多。而有源电力滤波器和无源电力滤波器相比，具有很大的优势，通过有源电力滤波器的使用，不仅能补偿各种谐波，还能补偿无功功率，并抑制闪变、调节、平衡等三种不平衡电压。所以在有源电力滤波器的使用下，滤波特性不再受系统的频率的影响，消除滤波器和电网阻碍产生的串并联谐振的威胁，另外对外电路谐振也具有很好的阻碍作用，最终对变化的谐波快速进行动态跟踪补偿。

结语

综上所述，本文中笔者通过对电力电子技术在发电环节、输电环节、节能环节的应用进行分析，并且对电力电子技术在电力系统中应用的负面影响进行阐述，最后对电力电子技术在电力系统中应用中的解决方案进行探讨，希望给相关的电力单位带来帮助。

参考文献

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[2]嘎玛次成,王志大,黄元姝. 浅谈电子信息技术在电力自动化系统中的应用[J]. 百科论坛电子杂志,2021(18):2046.

[3]程东生,俞雯静,黄伟. 电子文件数字管理系统在电力企业中的应用及提升研究[J]. 数字技术与应用,2016(12):122-123.

[4]钟亮,霍严,王玥琦. OTN技术在电力通信系统中的应用及趋势综述[J]. 百科论坛电子杂志,2021(20):2243.