电力电子技术在电力系统中的重要性

1电力电子技术的发展概况

电力电子技术的历史比较短，但其发挥的作用惊人，本文认为电力电子技术发展包括技术发展、器件发展、第三代电力电子器件产生三个阶段，详细来说主要为:

1.1电力电子技术的产生

电力电子技术最早产生于20世纪50年代，以晶闸管问世为标准。电力电子技术是现代电力系统的传动技术，其利用晶闸管发展为可控硅整流装置，也意味着电力系统传动技术发展到新的阶段。以可控硅整流装置为标志，电能转换进入电力电子器件构成的变流器时代。因此可以总结出，可控硅整流装置是电力电子技术产生的重要标志。

1.2电力电子器件的发展

电力系统在电力电子技术产生后获得了迅速发展，第一代的电力电子器件以电力二极管和晶闸管为代表。晶闸管和电力二极管具有体积小、耗能低的特征，取代了传统的汞弧整流器，大大推动了电力电子技术的发展。电力二极管在改善电路性能方面有着明显的作用，能够有效电路损耗和提高电源使用率。电力二极管经过几十年的发展，种类各异，功能齐全，第二代电子电力器件同时还具有自动关断的能力。与第一代电子电力器件相比，第二代电子电力器件在开关速度方面有着明显的提升，能够用于开关频率较高的电路中。

1.3第三代电力电子器件的产生

20世纪90年代是电力电子技术快速发展的时期，其结构和体积都得到了进一步改良，具有体积小、结构紧凑的特点，同时还出现了多种电力器件结合的电子模块形式，为电力器件的广泛使用奠定了基础。第三代电力电子器件在集成模块基础上，将多种电力器件相结合，组合为集成电路。以功率集成电路出现为标志，电力电子技术向高频化、标准模块化、智能化方向发展。通过以上分析可以总结出，电力电子技术大约经历了三个发展阶段，目前电力电子技术正向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。随着可持续发展战略的提出，电力电子技术必然会在实现高频技术的基础上，向节能、环保方面改进，促进电力系统在更为科学合理的道路上发展。

2电力电子技术在电力系统中应用分析

通过以上分析可以看出，电力电子技术是电工技术中的新技术，是电技术与弱电技术的结合，推动着国民经济的发展，影响着输电系统的变革。本文主要从发电、输电、配电、节能等方面分析电力电子技术的应用。

2.1电力电子技术在发电系统中的应用

电力电子技术在发电环节中能够改善发电机等设备的运行，进而调节运行系统功率，比如大型发电机中的静止励磁控制就运用了晶闸管，从而简化静止励磁的结构，提高其可靠性，并且价格更为低廉。在水力、风力发电机方面，电力电子技术能够依靠变频电源调整励磁电流频率，进而调整水力、风力发电功率，确保其控制在稳定的范围内，降低风速不同所引起的频差。风机水泵耗电量比较大，效率也比较低，电力电子技术运用于风机水泵中能够较好解决运行效率问题，但是目前生产高压大容量变频器的企业有限。太阳能发电控制系统运用电力电子技术表现在使用最大功率跟踪功能的逆变器，能够有效跟踪功率变换，及时调整频率，降低能耗，保持节能的作用。

2.2电力电子技术在输电系统中的应用

电力电子技术运用于输电系统中表现为柔性交流输电技术，能够将电力电子技术与现代控制技术相融合，对参数、相位角、功率等进行持续调节的控制技术，能够大幅度降低输电过程中产生的能量，能够大幅度提升输电的稳定性。高压直流输电技术是目前电能输送最引人关注的部分，这一技术能够解决诸多问题，特别是长距离输送电能降低能量耗损，稳定性强，没有电抗压降，整体压降小，所以整体来看，这一线路投资少，具有很强的稳定性。根据物理原理，直流输电线路两端接入大功率晶闸管、有源逆变器等，组成复合结构变换器，并由多个晶闸管串联组成，从而实现电力电子技术在输电系统中的应用。

2.3电力电子技术在配电过程中的应用

电力电子技术运用于配电过程主要表现为满足配电频率、电压、谐波上相应的条件，从而保证配电系统能够送出高质量的电力。另外，由于配电过程中需要阻止电能的不稳定被动和影响现象，这样就要求电力电子技术给予支持。电力电子技术是配电环节的质量控制部分，以用户电力技术和FACTS技术为实现形式，前者能够解决配电系统即将发生的问题，比如配电系统过程中的稳定性和安全性，保障配电输电过程中的电能质量等。后者在配电线路中通过增设电力电子装置，从而加强电流、电压和功率的可控性，满足电力传输的要求。FACTS技术也是配电系统对电能的输送能力和有效控制力，是电力电子技术在配电系统中的新型研发技术，并且随着电子技术的不断发展，FACTS技术正处于和用户电力技术同步并合用的趋势，比如定制电力(DFACTS)技术就是其中非常有代表性的技术。

2.4电力电子技术在电力系统节能方面的应用

电力电子技术在电力系统节能方面的运用主要表现在变负荷电动机调速运行和提高电能使用率两个方面。首先从变负荷电动机调速运行角度来分析，由于电厂生产和配送电过程中会产生大量电能浪费，比如上文提到的发电能源处于变化过程中，发电机组配合度比较低，无功功率的浪费现象层出不穷，这样就需要及时调整和控制变负荷电动机的运转速度，实现电能较高效率的生产和配用。目前西方发达国家已经熟练掌握该项技术，但是我国还处于探索阶段，因此需要加强科研投入，在意识和行动上对变负荷电动机的应用及时足够的重视。另外一方面，变负荷电动机也存在一定的缺陷，比如其成本比较高，运行过程中对电网产生的影响比较大，只适合在大型电厂中使用，导致其很难普及，因此需要从提高电能使用率角度给予补充，达到电力节能的目标。其次从提高电能使用率角度来分析，我国电力系统现用的电力设备在配送电过程中会产生大量的电能，其成本比较高，对电能质量影响也比较大，因此需要利用电力电子技术来增设可控设备，对配送电过程中的电能进行实时调控，确保电能高质量和高稳定性。

作者:骆小明         单位:广州广电计量检测股份有限公司

参考文献:

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