电力电子技术应用范文

导语：如何才能写好一篇电力电子技术应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：发展趋势技术创新器件开发应用推广

1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。论文百事通

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/0.25kA/0.8kHz的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量量最大，但其工作频率最低，但其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此它在中压、大客量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。而IGCT是最近发展起来的新型器件，它是在GTO基础上发展起来的器件，称为集成门极换流晶闸管，也有人称之为发射极关断晶闸管，它的瞬时开关频率可达20kHZ，关断时间为1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻断电压6kV，直流阻断电压3.9kV，开关时间<2ks，导通压降3600A时，2.8V，开关频率>1000Hz。

3电力电子器件发展趋势

进入90年代电力电子器件的研究和开发，已进入高频化，标准模块化，集成化和智能时代。从理论分析和实验证明电气产品的体积与重量的缩小与供电频率的平方根成反比，也就说，当我们将50Hz的标准二频大幅的提高之后，使用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小，使电气设备制造节约材料，运行时节电就更加明显，设备的系统性能亦大为改善，尤其是对航天工业其意义十分深远的。故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向，而硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势，目前先进的模块，已经包括开关元件和与其反向并联的续流二极管在内及驱动保护电路多个单元，并都以标准化和生产出系列产品，并且可以在一致性与可靠性上达到极高的水平。目前世界上许多大公司已开发出IPM智能化功率模块，如日本三菱、东芝及美国的国际整流器公司已有成熟的产品推出。日本新电元公司的IPM智能化功率模块的主要特点是：新晨

3.1它内部集成了功率芯片，检测电路及驱动电路，使主电路的结构为最简。

3.2其功率芯片采用的是开关速度高，驱动电流小的IGBT，且自带电流传感器，可以高效地检测出过电流和短路电流，给功率芯片以安全的保护。

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关键词：电力电子技术；燃油汽车

现代社会中，汽车已不仅是代步工具，而且具有娱乐、办公和通讯等多种功能。伴随汽车工业与电子信息产业加速融合，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，由以机械产品为主向高级机电一体化产品方向演变，电子装置占汽车整车（特别是轿车）价值量的比重逐步提高。

为了满足人们对汽车的动力性、操作稳定性、安全性、舒适性、燃油经济性、对环境的友好性等各方面不断提高的要求，各种电子装置不断地被应用于汽车，使现代汽车成了一个广泛的电气系统，包含大量的电气设备。在汽车电气系统中，电力电子技术正起着越来越重要的作用。

一、汽车的电源系统

今天的汽车具有200多个电气设备，其平均功率在800W以上。最初汽车上电能是由与汽车发动机同轴（或其它传动结构带动）的发电机产生的，并供给14V（标称12V）标准蓄电池（组）和用电器。当发电机停止工作时，蓄电池可满足汽车启动和短期的用电要求。

随着汽车电气系统的不断增加，一辆中档汽车的供电系统需要负担50多个连接器，1500多个电路模块，2000多个终端，指示和照明灯就超过100多个，线缆长度近5km，耗电超过2.8KW，这就给供电系统的安全使用造成了极大的威胁，同时极大地限制了车用电器设备的配备使用和开发。所以现在的汽车采用了新的电源系统，这种系统有两种类型，一种是单一电压的42V系统，另一种是双电压的14/42V系统。两种电源系统的目的虽然一致，但出于实现难易程度不同，又各有自己的特点，前者为最终型，后者为过渡型。功率器件在改善系统效率和性能等方面起着关键作用，电力电子技术也被广泛应用到各个电气设备中，以提高功率，节约电能。

二、电力电子技术给汽车提供的功能

1.高亮度放电灯

高亮度放电灯（HID）已经开始在汽车中作为短焦距灯和雾灯使用。高亮度放电灯较之传统的卤素灯具有更高的发光效率、更高的可靠性、更长的寿命和更大的外观设计灵活性，并且具有功率大、纹波小、触发起动快、工作稳定可靠及抗干扰能力强等优点。HID灯的发光效率是卤灯的3倍，而寿命大约为2000h。HID运行时需要采用电力电子镇流器。初始时，需12k-30k的高压点燃电极之间的弧，而后需要大约85V的电压来维护电弧。

2.电动机的转速控制

电动机在汽车上的应用很多，比如向乘客舱供气的风机、对水箱（或冷凝器）进行强制风冷电动风扇等，它们常需要实现变速控制。例如向乘客舱供气的电动机，一般是具有鼠笼风扇的永磁直流电动机，其速度通常是通过改变与电动机绕组串联的电阻来进行控制的，这种方法导致了很大的功耗。目前，已研究出的大功率器件脉宽调制（PWM）技术在直流电动机调速上得到了广泛的应用。利用这些器件具有自关断能力，并有体积小、重量轻、开关速度快、损耗小、效率高等优点，使调速系统能实现高频化、模块化，且动、静特性指标大大提高。

3.防抱死制动系统（ABS）

汽车防抱死制动系统简称ABS，是指在制动过程中，可自动调节制动力大小，防止车轮抱死，以获得最佳制动性能包括最佳方向稳定性、正常转向能力和最小制动距离的装置。它是汽车制动系统的组成部分。在汽车上装用ABS可有效地减少交通事故，提高行车安全性。国外的ABS发展于20世纪初，目前ABS技术和工艺都非常成熟，己广泛应用于轿车和重型汽车中。目前ABS的发展方向为：（1）ABS和驱动控制装置的一体化；（2）ABS与电子全控式（或半控式）悬挂、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等行驶系统和动力传动系统的组合装置；（3）ABS和自动制动器的一体化。

4.超声电动机

超声电动机（简称USM）是一种新颖的微型电机。它利用压电陶瓷的逆压电效应，把电能转化为机械能，并依靠摩擦力来驱动。由于超声电动机特殊的工作原理，它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能，如低速大转矩、体积小重量轻功率密度大、响应速度快、微位移、不受电磁场的影响、掉电自保持、设计自由度大等。

超声电动机可以作为汽车窗户提升、座位定位和驾驶员头部保护装置的执行器。超声电动机要求电力电子电路进行驱动，因而电力电子电路的好坏会极大影响到超声电动机的性能。

5.发动机机电气门

现在电磁执行机构在汽车系统中具有越来越多的应用，这些执行机构较之其它类型的（例如液压的、风力）执行机构具有很多优势，更易利用微处理器进行更为精确的控制。应用电磁执行机构的发动机气门代替凸轮轴和凸轮气门，可以通过控制发动机进气门和排气门的开关来在一个由多种变量如速度、负载、高度和温度确定的大范围内，实现优化发动机性能和提高燃料经济性的目的。

6.电子燃油喷射系统

和传统的化油器系统相比，电子燃油喷射系统可以对燃油喷射进行更加精确的控制，因而提高了汽车的效率和燃油经济性，提高功率性能，增强汽车的操纵灵活性并且使排放更加清洁，目前电子燃油喷射系统已在汽车上被广泛使用。

7.电气空调

在常规汽车中，通常由发动机驱动空调的压缩机，因此压缩机的速度在一个很大的范围种变化，并且压缩机的容量必须大于标准，从而在发动机转时也能提供足够的制冷。此外，轴封和橡皮软管会导致制冷剂（CFC）泄漏，造成环境污染。

而在电气空调中，一般是由三相MOSFET桥驱动的直流无刷电动机来驱动压缩机。电气空调的压缩机速度和发动机速度无关。因此，压缩机可以采用标准的，并且没有过冷的问题发生。同时，轴封和软管可以利用密封系统代替，避免制冷剂泄漏。另一个优点是电气空调由于不需发动机驱动，所以安装位置非常灵活。

三、小结

电力电子技术已是汽车的核心控制技术之一，电力电子器件的性能关系到汽车的可靠性，在汽车中正在起着越来越重要的作用。它为提高汽车性能、安全性和功能的新技术应用提供可能。可以肯定地说，电力电子技术在未来汽车技术的发展中必将继续起着重要的作用。

参考文献：

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关键词:电力电子技术；风力发电；应用

中图分类号：B819文献标识码： A

一、前言

随着全球范围内的能源短缺问题日益严重，风力发电越来越受到重视，本文就电力电子技术在风力发电中的应用进行了探讨。

二、风力发电机系统

当定速风力发电机系统的缺点被描述出来后,开始倾向于使用变速恒频风力发电机系统,它的优点在于:

1.变速运行放宽对桨距调节响应速度的要求,降低桨距调节系统的复杂性。变速恒频风力发电机系统可以和当时风速相协调控制,即:低风速时桨距角固定,高风速时调节桨距角限制最大输出功率。

2.变速恒频风力发电机可以减小低风速下的空气动力干扰,使噪声降低。

3.变速恒频风力发电机以最佳的叶尖速比、最大的功率点运行,提高了风力机的运行效率。

4.变速恒频风力发电机系统可以减少转矩脉动,从而减少了输出功率的波动。

5.变速恒频风力发电机可以减少叶片和驱动轴上机械应力。

目前,拥有双馈感应电机的变速恒频变桨距调节系统(DFIG)非常流行,在风力发电机系统中将占有重要的地位。它与定速风力发电机系统相比,节省了静止无功补偿器,可以获取更多的电能和提高电网电能质量。由多个电力电子变换器和一个多极同步电机的变速变桨距调节系统在目前也很普遍,由于其能够忽略变速箱,因此,它的结构很有吸引力。除此之外,也存在一些使用单个变速器和多个电力电子变换器的感应电机系统,但是其使用范围不广

三、常见风力发电机系统

1.横速恒频风力发电系统

恒速恒频发电系统通常采用普通异步发电机,在国外,普通异步发电机一般被称为丹麦概念风电阻,正常运用在超同步状态。而在风速变化时,这种发电机的转速基本不发生改变,所以才被称之为恒速恒频风电机组,在具体的使用过程中,采用电力电子变换装置器的机会很少。主要特点为:恒速恒频风电机组系统结构较为简单,特别适合在那些缺少维护的环境中工作,如野外；由于恒速恒频风电机组的转速是不变的,所以无法进行跟踪及控制最大功率点跟踪,造成发电效率不高；由于恒速恒频风电机组的转速是不变的,所以等风速在短时间内迅速提高时,强大的风能将通过桨叶传递给发电机、主轴、齿轮箱等部件,进而产生较大的机械应力,容易使这些部件疲劳,甚至损坏,所以恒速恒频风电机组的发电机、主轴、齿轮箱等部件一般比较坚固；恒速恒频风电机组在正常工作时,不能对电压进行控制,也不能提供电压支撑能力,所以在电网发生故障时,不利于保持系统的稳定和系统电压的恢复；随着风速的不断变化和波动,恒速恒频风电机组发出的电能也跟着波动,而且相当敏感。

2.变速恒频风力发电系统

变速恒频风力发电系统是当前风力发电发展的重要趋势,主要是指通过变桨距控制风轮,这样即使在极大的转速范围内,也难实现整个系统的最佳运行效率。变速恒频风力发电组的主要特点有:变速恒频多电风电机组的结构相对于恒速恒频来说比较复杂,采用的是电力电子变频器；由于转速是变化的,所以能够实现对最大功率的跟踪,使得只要达到可发电风速时,就能实现最佳的功率输出,极大提高了风力发电效率；风轮机可以跟着风速的变化而自行改变转速,从而大大减小了力矩的脉冲幅度,对风力机的机械应力减小；针对风能的不断变化,风轮机可以进行加速、减速进行缓冲,减小输出功率的波动；通过采取SVPWM等控制策略,对风电机组无功输出和有功输出进行解藕控制,进而实现对无功输出和有功输出的单独控制,具备控制电压的能力。

四、电力电子技术在风力发电中的优势

风力发电之所以获得快速发展,除了能源需求增加,环保压力加大外,还因为风力发电本身具有独特的优点。

1.除水力发电之外,风力发电是当今世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电技术。

2.全球风能资源丰富。全球风能潜力约为目前全球用电量的5倍。中国也有十分丰富的陆地和近海风能资源,根据初步估算,中国陆地风能可开发量约253GW,海上风能资源更大,估计可开发量在750GW左右,两者总计约1000GW。

3.风能是可再生能源。常规化石能源终将耗尽,而风能取之不尽,用之不竭。

4.清洁无污染。据欧洲风能协会估计,到2020年风力发电可提供世界电力需求的12%,降低全球二氧化碳排放量超过12万亿吨。

5.施工周期短。风电场安装施工周期很短。单台风电机组的安装时间不超过三个月,风电场建设期不到一年,而且安装一台可投产一台、

6.实际占地少,对土地要求低。风电场内设备建筑占地仅约占风电场l%,其余场地仍可供农、牧、渔使用。

在风力发电发展的初期,风力发电机组经历了从定桨距到变桨距再到变速变桨距的发展过程。目前大都采用变速变桨距风力发电机组。在初期,电机都是采用普通异步发电机发电。普通异步发电机无法控制,并网的风力发电机组对电网来说相当于随机的扰动源(由于风速的随机变化),所以无论对电网的电能质量还是对电网运行的稳定性都有一定的消极影响。

五、电力电子技术在风力发电应用中的展望

1.采用永磁多极同步发电机的风电机组发出频率变化的交流电, 首先通过整流器整流成为直流电再通过逆变器变换为频率恒定的交流电送入电网。所有的电力都要通过变频器送入电网。这种系统在并网时没有电流冲击, 可以调节发电机的无功功率, 但是需要的变频器容量和风力发电系统的容量相同,设备成本较高, 并且有高频电流谐波注入电网。与固定速度风力发电机相比, 变速恒频风电机组节省了静止无功补偿器, 可以更多的捕获风能和提高风电机组发出电力的电能质量, 虽然增加了投资, 但是有利于整个风电场和系统的稳定运行。

2.变速恒频风电机组优点的实现, 取决于变速恒频风电机组控制系统的设计。在变速恒频风力发电系统中, 主要的变频器控制环节部分的组成及作用如下:

发电机侧变流器, 自关断器件(GTO、IGBT等)构成AC/DC变流器, 采用一定的控制方法将发电机发出的交流电转换为直流电。

直流环节, 一般直流环节的电压控制为恒定。

电网侧变流器, 由自关断器件构成的DC/AC变流器, 采用某种控制方法使直流电转变为三相正弦交流电(50Hz), 并能有效补偿电网功率因数。

上述变频器为交- 直- 交变频器, 也有采用交-交变频器的。永磁多极同步发电机的全部功率通过变频器进行转换, 而双馈异步发电机只有部分功率(转差功率)通过变频器进行转换。

3.双馈风力发电机组的控制

当发电机的转速n小于定子旋转磁场的转速n1时, 发电机处于亚同步状态, 此时变频器向发电机转子提供交流励磁, 发电机由定子发出电能给电网;当发电机的转速n大于定子旋转磁场的转速n1时, 此时发电机处于超同步状态, 由定子和转子发出电能给电网, 变频器的能量流向逆向。当n=n1时, 处于同步状态, 此时发电机作为同步电机运行, f2=0, 变频器向转子提供直流励磁。双馈电机的变速恒频方案是在转子电路实现的, 流过转子电路的功率是由交流励磁发电机的转速运行范围所决定的转差功率, 该转差功率仅为定子额定功率的一小部分, 变频器的成本即控制难度大大降低。采用交流励磁双馈发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制, 还可以实现有功、无功功率的单独解耦控制, 对电网而言可起到补偿无功控制电压的作用。

六、结束语

加强对电力电子技术的研究，可以更好的使其应用在风力发电中，所以对该部分研究必须加强重视，研究该部分内容非常具有现实意义。

参考文献：

[1] 杨慧颖.风力发电中电力电子技术的应用[J].中华民居.2013（3）:166-168.

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摘 要：文中概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的各类应用，重点在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。

关键词：直流输电；电力电子；发电机

一、前言

电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过 5 0 年的发展历程，它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电（HVDC）。自 20 世纪 80 年代，柔流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。

二、电力电子技术的应用

自 2 0 世纪 8 0 年代，柔流输电（F A C T S ）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用研究和现状。

（ 一 ）在发电环境中的应用

电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。

1 大型发电机的静止励磁控制静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。

2 水力、风力发电机的变速恒频励磁水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组），机组的最佳转速便随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。

3 发电厂风机水泵的变频调速

发电厂的厂用电率平均为 8 % ，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 6 5 % ，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并不完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。

（ 二 ） 在输电环境中的应用

电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。

1 直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light）技术直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。1 9 7 0 年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。

2 柔流输电（FACTS）技术

FACTS 技术的概念问世于 20 世纪 80年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。20 世纪90 年代以来，国外在研究开发的基础上开始将FACTS 技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。

（ 三 ）在配电环节中的应用

配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力（Custom Power）技术或称DFACTS 技术，是在FACTS 各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS 设备理解为FACTS设备的缩小版，其原理、结构均相同，功能也相似。由于潜在需求巨大，市场介入相θ菀祝开发投入和生产成本相对较低，随着电力电子器件价格的不断降低，可以预期DFACTS 设备产品将进入快速发展期。

（ 四 ）在节能环节的运用

1 变负荷电动机调速运行电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面，通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面，只有将二者结合起来，电动机节电方较完善。目前，交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速，我国正在推广应用中。

变频调速的优点是调速范围广，精度高，效率高，能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，节电率一般可达30% 左右。其缺点主要为：成本高，产生高次谐波污染电网。

2 减少无功损耗，提高功率因数在电气设备中，变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此，无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低，设备破坏，功率因数下降，严惩时会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。所以，当电力网或电气设备无功容量不足时，应增装无功补偿设备，提高设备功率因数。

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随着我国经济水平的不断提高，各行各业都得以实现长足的发展。而在电力电子技术方面，也因为科技的进步而提高了技术水平，尤其是在电力系统中的应用发展越来越广泛。比如说电机的变频调速、工业的供电电源、配电和绿色照明等方面都凭借电力电子技术的应用而有了一个质的飞跃。在近几年的发展中，电力电子技术的应用系统又有了新阶段的发展，基于此，本文将深入分析电力电子技术应用系统的发展方向，以便于能让这项技术得到更多的应用。

【关键词】电力电子技术 应用系统 发展热点

就当前的形势分析，电力电子技术已经成为了我国国民经济中的重要基础性技术之一，它的发展也能够带动电力系统的质量提高。在最近几年中，随着我国经济的迅猛发展，为众多行业的开拓提供了充足的物质保障，尤其是电子电力技术的应用上也呈现出了快速发展的大好势头。面对目前全球的能源危机和环境污染问题，电力电子技术也凭借着自身的特点，在电气工程的领域中发挥了巨大的作用。

1 电力电子技术的发展历史

电力电子技术的前身是半导体技术，经过了半个多世纪的发展和进步，电力电子技术在半导体技术中逐渐发展和分离，越来越广泛地应用在了人类社会的日常生活中，为连接强弱电建起了一座稳定的桥梁。综合说来，电力电子技术的发展总共经历了3个阶段。

第一阶段：20世纪50年代，可控硅整流装置，应用于电力系统中大功率电子技术；

第二阶段：20世纪80年代，柔流输电技术

第三阶段：当前时间段，实现了用电设备的高效节能、设备的智能化、小型化和轻量化

从中我们可以看到我国的电力电子技术起步比较晚，但是随着时间的发展也得到了长足的进步。

2 电力电子技术的应用对电力系统的重要意义

电力电子技术的发展离不开计算机技术和自动化控制技术水平的提高，电力电子技术的应用能够最大化提高电力系统的用电效率，增强了电力系统的自我控制能力，同时也提高了整个电力系统的服务质量。电力电子技术在电力系统中的应用有很大的意义，主要体现在了：提高了电力系统的自动化智能程度，特别是电力电子技术中的模糊控制和智能化控制对电力系统起到一个推动性作用；二是提高了经济效益和社会效益，电力电子技术的广泛运用，能够提高设备的能源转化效率，降低了成本的开支，缩短了运行周期，为整个电力系统赢得了良好的社会效益；最后一点就是完善了产业结构和管理的形式，电力电子技术的提高，也让电力产业成为了新型的企业，有助于提高产业整体的完整性。

3 电力电子技术在电力系统中的具体应用

3.1 电气节能

电气的节能主要包括了变频调速、电能质量、有源滤波等内容，在这其中，变频调速是主要的工作内容。早在2006年，国家就启动了电气节能这项工程，工程中也包含了电机系统的节能。在这样的政策扶植之下，国家每年都会资助约为100多个节能项目，并且取得了巨大的成效。这个项目一个最典型的例子就是电机系统的“十一五”节能规划，总体节电为200亿千瓦时，庞大的数据表明了节能量取得了良好的效果。

3.2 新能源发电

全球的人口基数大，并且呈现着增多的趋势，加上工业水平的发展，对于能源的需求量不断增大，这个给全球的能源环境带来巨大的挑战。石油和煤炭的储量在不断减少买环境污染问题严重，生态平衡遭到了严重的破坏，如果不马上解决这些问题，能源的资源总会有枯竭的一天。在这样的环境下，新能源的开发和应用受到了全世界的广泛关注。利用新能源来发电主要包含了太阳能、风能、生物质能等清洁能源发电，世界上的发达国家，如美国、欧盟、日本等都相继采取了“绿色能源”的计划，一时间，新能源的发电技术已成为电力电子技术中的主要应用领域。

新能源发电在电力电子技术中的应用主要体现在一次能源供给的随机性大，由于太阳能、风能都会受自然环境的影响，并且对输入的电能波动小。

3.3 电力牵引

电力牵引目前已经成为世界各国的交通发展的新特点，电力牵引中主要包含了高铁、地铁、轻轨和电动汽车等，我国也投入了大量的资金来发展电力牵引技术。

电力牵引的主要特点是：蓄电池供电、四象限运行、恒力矩控制以及高温和强振动的工作环境。也正是由于这些特点，导致了对于电力电子设备的高要求，根据我国的事情来看，仍然以进口的牵引设备为主，而国产产品适应能力差、动态性能不够，未来国产产品的发展还有很长的路要走。

电力牵引在电力电子技术中的应用的发展方向为：提高电力电子的变换器装置效率和功率密度，发展集成技术和冷却技术；实施精确控制尤其是针对低速和高速下的平衡控制一直是重点研究的课题；最重要的还要保证电力牵引的可靠性运行，采用综合管理的手段。

3.4 智能电网

智能电网是我国新提出的一个概念，一般定义为电力电子技术、新能源发电技术、传感技术等的电网控制技术。智能电网中的电力电子技术最大的特点就是容量大、电压高、组合结构、分布广等内容。目前智能电网的发展正处于初级阶段，还存在着一定的问题，比如功率半导体的器件能力需要提高，需要向更大容量来直接变换，并保证电力质量的可靠性。

4 结论

电力电子技术的应用，在目前的电力系统中获得了广泛的应用，并取得了非常显著的进展，为电力企业获得了大量的经济效益。在未来的经济发展中，电力电子技术必须要发展成为现如今高新技术系统中一个必不可少的关键环节。当然，一项技术的发展必然存在着很多问题，但是只要通过国家的政策扶持和电力企业的技术创新，就一定能够想出具体的措施来解决问题。只要我国在电力电子技术的发展中抓住机遇，应对挑战，就一定能让电力系统取得更健康的发展。

参考文献

[1]赵争鸣.电力电子技术应用系统发展热点综述[J].变频器世界，2010（01）：41-43.

[2]赵争鸣.电力电子技术应用系统的一些新发展[J].电力电子，2010（01）：6-10.

[3]柳建峰.我国电力电子技术应用系统发展现状探究[J].数字技术与应用，2013（05）：230-232.

[4]林雄金.电力电子技术发展及其在电力系统中的应用探讨[J].通讯世界，2013（01）：124-125.

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关键词 电力电子技术；发展；应用

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）97-0050-02

电力电子技术是电力电子领域中一门新兴电子技术广泛应用技术，电力电子技术是使用一些电力电子类器件进行适时电能控制及电能的变换类的技术。电力电子技术变换出的“电力”功率范围很大，可达到GW级及以上，小到W级及以下，电力电子技术是主要用来电力的变换，近年来电力电子技术在实际生活中得到了广泛应用，例如新能源发电、智能电网、电力牵引。

1电力电子技术的发展

电力电子学的发展历程表明，电力电子方面某种新器件的问世，会对整个电力电子技术领域产生重要影响。1946年晶体管诞生之后，逐步形成了固体电子学，电力电子学受此影响逐步发展建立起来。电力电子技术相关装置和器件的发展是相辅相成、互相促进的。装置依赖于器件，新的器件出现能开拓许多新的应用领域，做出新的装置；应用中出现的问题又对器件提出新的要求，推动新器件的研制。例如，只有半控型器件时，它用于整流比较成熟，所制作的整流器性能良好，但用于逆变器便带来技术上的复杂和体积庞大、成本昂贵等问题，而当自关断型器件出现后，这些问题就比较容易解决。而且新的电力电子器件和变换技术仍在不断出现，它们的应用领域也日益广泛。

2电力电子技术的重要作用

电力电子技术在国民经济和科学技术的发展中正在并将要发挥越来越重要的作用。

2.1提高和改善电能质量

在现代文明社会中电力是主要的动力源。由电厂发出送上电网的交流电(称为市电)一般电压和频率稳定波形为正弦，但用户使用的设备常使电网无功损耗增加；加上一些自然和人为因素，常招致电压跌落闪变、瞬时停电等，大量非线性故障负载的使用，使电网中出现各次有害的谐波波形，使电网发生严重畸变，已成为电网的一种公害，而采用由电力电子器件构成的各种控制器和补偿器则可有效地提高和改善电能质量。近年致力研究的柔流输电系统就是为了实现这一目标。至于建造经济性和技术性均优越的直流输电，将交流变为直流远距离输送再变换为交流市电，更是离不开电力电子技术。

2.2优化电能使用

优化电能的处理装置，力求电能的使用目标达到合理、高效、节约，实现电能最佳化发展。例如，在节电节能方面，针对电力牵引、风机水泵、轧机冶炼、工业窑炉、轻工造纸、感应加热、化工电焊等方面的调查，一般情况下节能效果可以达到10％～40％，国家已将许多节能节电的项目推广试用。例如作为与物质生产息息相关、以功率处理为对象的电力电子技术正成为缓解人类所面临的能源危机、资源危机和环境危机威胁的重要技术手段之一。

2.3改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业

特别是电力电子变频技术及高频化技术的进一步发展，使机电设备将传统的工频技术突破，转向高频化发展。使机电设备体积减小了几倍甚至几十倍，趋向高速化响应速度，并实现无噪音方向发展，从而实现最佳工作效率，提高了全新的用途及功能。

3电力电子技术在现实中的应用

3.1新能源发电

地球上的石油及煤炭储量不断在减少，环境污染在加剧，因此生态平衡的发展受到破坏。为了进一步缓解生态平衡的局面，当今的各国对新能源的使用引起重视。目前新能源发电方式不一，例如，风能发电、海水发电、潮汐发电、太阳能发电地热能发电、核聚变能发电等等。其中，太阳能光伏发电在上海世博会的开展上已得到投入使用，效果良好。此技术是目前我国规模最大、电力电子光伏型发电项目，同时也是世博会历史上发电技术中太阳能发电的最大规模投入应用。

3.2智能电网

智能电网，即是电网智能化，是建立在高速双向集成通信的网络基础上，经过领先的传感测量技术、操控方法及领先的系统决策技术的运用，可实现电网的经济、可靠、高效、安全性的发展方向。从实际层面来看，当今的智能电网虽比以前的更安全高效，但智能化程度并没有进一步的提高，因此智能电网仍是当前发展的必然趋势。智能电表是智能电网体系中的核心部分，依附于智能电表，电力行业相关部门可以了解到所有时间用户使用电能多少的具体情况。方便于电力机构根据居民的用电量来制定差异化的电费定价，协助用户优化电费开销及整体电能消耗。当今的智能化电网技术处于快速发展的阶段，其中风能发电、太阳能发电是智能化电网发电的重要组成部分。

3.3电力牵引

电力牵引是利用电能驱动动力为基础的轨道牵引技术。电力牵引电能来源由电力系统、发电厂等来提供，整个流程为：变电所电力系统发电、逐级降压、直流电变频为交流电、接触网等电力电子技术供电于电力机车组。能量转化过程为：电能（电力机车、动车牵引电动机等设备)转换成为机械能，驱动电动车组、城市轨道组、交通电动车辆组的正常运行。实现电力牵引主要由电源、牵引变电所、动车组等环节构成的电力系统来完成。

电力牵引需要增加供电系统装置系统，这是电力牵引的一个缺点，电力电子技术的电力牵引，其一次性的投资费用高于其它的动力牵引的投资费用。除此之外，电动机车的电力整流装置在供电线路上会产生负电流及不同频率的谐波，这对电电子电力系统的安全运行方面有一定的影响。谐波的存在及高电压接触面网及电力系统的回流网络信息不对称，将对最接行的电力系统、线路产生不同谐波的干扰信息，进而有可能导致通信的质量和人身安全方面的影响。因此，电力电子技术在今后发展过程中，应优先考虑运用先进的技术手段来扼杀电力电子牵引技术方面的缺点，使电力电子牵引技术趋向合理化发展。

总之，随着科技的发展。电力电子技术的现实应用越来越广泛，电力电子技术的生态平衡及环境上的问题和电力能源危机方面具有独特的特点，发挥着重要的作用，并且其运用潜力是无限大的。

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【关键词】电力电子；电力系统；发展；作用

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术。简单的说，电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合。随着近年来经济飞速发展，巨大的电力需求与当前电力系统电力缺口的矛盾日益显现，使得电力电子技术在电力系统中的需求相应增加，伴随而来的是我国电力电子技术面临着宝贵的发展机遇。

1 电力电子技术的发展

电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。目前，电力电子技术正向着以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。在实现高频技术的基础上，更增加了节能、环保、自动化、自能化等特点。

2 电力电子技术在电力系统中的应用

2.1电力电子技术在发电环节中的应用。主要体现在发电机组的励磁控制和变频调速上。在我国范围内乃至全球范围内的各个大型电厂发电机组中，运用的最为普遍的就是静止励磁系统，电力电子技术的发展，使电子技术取代了励磁控制中的励磁机环节，使静止励磁实现了简单的控制构造和高性能低成本的运作。同时由于电子技术代替了励磁机的环节，使静止励磁能够对自身进行迅速有效的调节，提高电力系统的运作效率。电子技术也应用于电厂的风机水泵的变频调速上和太阳能发电控制机组的控制系统中。在电厂的电力生产过程中，由于发动机组等设备对于发电量的损耗相对较大，考虑电力生产中节约能源的要求。在高压电和低压电的转换过程中，使用风机水泵变频机替代原有的变频器，改变电能转换过程中耗能大效率低的问题。而在太阳能发电的控制系统中，电子技术的作用尤为突出，太阳能作为21世纪被广泛重视的新型能源，发展太阳能发电产业是整个国家乃至全世界的战略目标。然而由于太阳能发电本身的功率过大，在使用太阳能发电机组发电的时候，需要将生产出来的电能进行转换，这个时候就需要大功率的电流转换器。而电子技术能够很好的解决这一问题。

2.2电力电子技术在配电过程中的作用。要使配电系统能够配送出高质量的电力资源，需要在配电过程中满足配电频率、电压以及在谐波上满足相应的条件，同时，在配电过程中需要阻止电能的各种不稳定的波动和影响。这个过程中，电力电子技术作为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，通过在配电线路中增设电力电子装置，加强对与电压，电流和功率的可控性，调控电力传输。

2.3电力电子技术在电力系统节能方面的作用。电力电子技术在电力系统节能方面的作用主要体现在两个方面，分别是：变负荷电动机调速运行方面和提高电能使用率方面。电厂生产电能和配送电过程中，常常产生大量的电能浪费。电厂在生产电能的过程中，由于发电能源的变化，发电机组不能够很好的实现配合，会产生无功功率的浪费现象。通过对变负荷电动机的运转速度进行调整和控制能够实现电能的良好生产和配用。这项技术在国外已经比较成熟，但是我国仍然处在研究和探索的阶段。但是，变负荷电动机在实际的应用中也存在不可忽视的缺陷，变负荷电动机在控制和调控运转速度方面适用的发电机组较为广泛，在实际运行中的工作效率也十分准确。但是变负荷电动机的生产和配置成本较高，而且在工作过程中对电网的影响较大，只适用于中大型电厂。同时，我国电力系统现用的电力设备，在配送电的过程中，对于电能的损耗和生产的成本较高，对于电能的质量影响较大。而电力电子技术能够通过在配送电系统中增设可控设备，对配送电过程中的电能进行调控，保证电能的质量和稳定。

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关键词：电力电子技术；新能源领域；应用；研究

引言

随着社会经济的快速发展，各种能源消耗速度极大，能源短缺已成为社会生产发展过程中亟待解决的问题。近年来，新能源的开发和利用，为解决能源短缺问题提供了一条新的道路，而电力电子技术在新能源的开发利用中扮演着重要的角色。本文通过对电力电子技术的概述、电力电子技术在新能源领域的应用、在电力电子技术运用过程中应注意的问题等方面的着重介绍，让人们充分认识和了解电子电力技术并加强对其合理有效充分的利用。

1电力电子技术概述

电力电子技术，又称功率电子技术，学术上称电力电子学，是指应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，涉及电力电子器件（上游）、电力电子设备和系统（中游）、电力电子技术在各个行业的应用（下游）三个领域。电力电子技术将各种能源高效率地变换成为高质量的电能，是采用电子信息技术改造传统产业的有效技术途径。电力电子技术具有高效、节能、省材的特点，对于我国乃至世界范围内的经济发展具有极为重要的作用，是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。

2电力电子技术在新能源领域的应用研究

电力电子技术是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段，在执行当前国家“发展新能源”和“节能减排”基本国策的过程中起着重要的作用。下面以一些能源的开发利用为例，对电力电子技术在新能源领域的应用进行研究。

2.1水力发电

没有水就没有生命。这句话充分说明了水的重要性：水是生命的源泉，地球上没有水，也就不会有生命的存在。有聪明才智的人抓住水在流动过程中产生的动能可以充当天然的推动力这一有利条件，再加上一些物理知识和电路原理，以著名的三峡水电站为标志的一大批水电站挺立起来了。这一创新，不仅仅降低了对媒体等不可再生能源的消耗，更创造性的为人类寻找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利发电的基础上，一系列电力电子技术在新能源的开发利用中得到了创新。

2.2风力发电

风是大自然产生的一种自然现象，具有清洁、可再生、储量大的特点，而风能则顺理成章的成为了一种能够被高效利用的低碳能源。L力发电技术的出现，可以有效的减少二氧化碳的排放量、减缓全球气候变暖，为我们保护环境、节约能源、减少资金成本带来了突破性进展。这项技术不但将取之不尽、用之不竭的风能转换成源源不断的电能，而且有利于缓解能源危机和供电压力，随着风电技术的不断发展和完善，风力发电组等产品的数量和质量逐渐增多增强，在价格和效用上自然也会更具优势。在当前形式下，除水电技术外，风力发电技术比其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小，因此还有改善生态环境的重要作用。

2.3太阳能发电

在大自然赐予地球的能源中，太阳能也是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源之一，阳光是人类赖以生存的因素之一，世间万物离开了太阳就难以继续维持生命。据统计，我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。目前太阳能在利用中，主郭建要采用了三种技术：太阳能光电技术、太阳能光热技术和太阳能光伏发电技术。这些技术的产生和发展，对于新能源的开发利用起到了巨大的作用。太阳能电池是电力电子技术在新能源领域的应用中的典型案例。太阳能热水器、蔬菜大棚的照明、药材和果脯的干燥、太阳能路灯等，都是利用了太阳能发电发热的原理。可以说，太阳能发电技术，在未来生活中具有更广泛、更有前途的发展前景。

2.4潮汐能发电

在波涛汹涌的大海上，潮汐狂妄的拍打着海面，巨大的潮汐能为新能源的开发和利用带来了契机，通过电力电子变换装置，发电机将巨大的潮汐能转换成电能，也就是能使这些波动能（潮汐能）的电能以恒压恒频方式输出，再通过其他的电力装置，为电力系统提供电力，其提供的电能既能源源不断输出，又对克服能源危机（煤、石油、天然气等化石类能源匮乏）提供了重要的解决措施，可以说，自然界的可再生资源也是无穷无尽的，只要我们拥有一双善于发现的眼睛，并采用先进的各项技术加以不断创新和完善，就可以在循环利用的基础上不断创造出各种新的清洁、高效、可再生、无限利用的能源。

2.5在其他系能源中的应用

上述新能源将会在未来的发展中占到能源结构的绝大部分。电力电子技术的应用不仅局限于以上所述的几种领域，还可以将其应用到新能源中的很多其他领域，这些领域包括抽水蓄能发电、超导储能、超级电容储能、低谷电储能。

结束语

由上述诸多例子中可以看出，新能源的开发和利用已成为一种优势更大的发展趋势，而电力电子技术在这项伟大的工程中发挥着难以想象的重要作用。目前，电力电子技术对我国来说，在大气污染治理、节能环保、电力系统及国民生活等等中的应用非常广泛，而从大方面来讲，电力电子技术在国民经济与人民日常生活中正发挥越来越重要的作用。由此我们可见，电力电子技术不仅是国民经济支柱产业的重要组成部分，也是未来技术的发展趋势之一。我国政府相关职能部门已经采取了一系列有力措施，将发展电力电子技术作为在相当长的一段时间里的重点发展的关键技术。新能源发电系统给电力电子技术提供了新的方向，也为从事可再生发电能源系统的研究提供了新的思路。在国家政策强有力的推动下，电力电子技术正迎来其发展的大好时机。

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关键词：电力工程；电力电子技术；系统应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.131

0 引言

通过计算机与信息技术的应用，电力系统实现了电力电子技术的控制，该技术由控制系统、半导体器件和计算机技术组合搭建而成，其目的在于通过强电与弱电的有效组合，实现大功率电力系统向直流电的转化，是为电力系统控制的关键所在。因此，如何加强电力电子技术的研究，使其更好的服务于现代电力系统的发展，对于我国电力事业的可持续发展具有深远的意义。

1 在发电环节中的应用

电力电子技术主要以发电机组的变频调速与励磁控制为其在电力系统发电环节的体现，对于我国以及整个世界范围的情况而言，静止励磁系统为各大型电场发电机组中运用最为常见的一种形式，随着电力电子技术的发展，其逐渐取代了励磁机环节在励磁控制中的应用，并以此实现了静止励磁控制构造的简化、运作成本的降低以及工作性能的提高。与此同时，由于现代电子技术的应用，可迅速有效的调节静止励磁系统的自身运行情况，从而大大提高了整个电力系统的工作效率。

其次，对于发电机组变速恒频励磁而言，电力电子技术也有较为普遍的应用。水利发电系统中，水源头压力与单位时间内水力流动量同时影响着发电机组的运转速度与工作效率， 并且其在风力发电与火力发电中拥有同样的影响作用，因此，通过电力电子技术的应用，可有效调整发电机组转动的励磁电流频率，使其与机组的转速保持一致，以此实现发电机组的最大运作功效。

同时，对于太阳能发电机组的控制系统与发电厂的风机水泵的变频调速中，电力电子技术同样拥有很好的应用效果。太阳能作为当今时代的一种新型能源，其发电技术的发展与应用过程倍受社会关注，并且电力电子技术在其发电系统中的应用效果尤为突出，是为我国乃至世界能源战略目标所在。但是，在实际操作过程中，由于太阳能发电本身拥有过大的功率，应用过程中需用大功率的电流转换器转换其所生产的电能，不仅操作复杂，更是需要投入大量的既有资源，然而，通过电力电子技术的应用，可以很好的将上述问题解决，从意义上可视为现代电力系统的一种技术性革命。电力系统发电过程中，由于发动机组等自身设备同时需要损耗较大的电量，出于能源节约的考虑，在高、低压转换过程中，原有的变频器逐渐被现代化风机水泵变频机所代替，以此大大降低了电流转换过程中的高能耗问题，但是该技术应用目前尚不完善，仍处于不断摸索过程中。

2 在输电环节中的应用

对于高压输电系统而言，电力电子技术的应用对于电力网络的运行稳定性得到了大幅的改善。基于直流输电控制调节灵活、稳定性好及电容量大等特点，因此其在不同频率的联网、海底电缆输电和远距离输电应用中具有明显的优势。高压直流输电过程中的两个交流电网互联目标的实现，通常是以有源逆变和可控整流两种方式进行实施，其不仅可以实现两区域电网非同步互联、远距离输送及大容量电能的需求，而且还可通过控制实现交流系统动态稳定性的提高、低频振荡的抑制与功率紧急援助的目的。柔流输电系统（FACTS）是综合利用现代电力电子技术、微电子技术、通讯技术和现代控制技术对电力系统的潮流和参数进行灵活快速调节控制，增加系统可控度与提高输电容量的交流输电系统。用于配电系统柔流输电技术为用户电力技术CPT，柔流输电技术是一种用于远距离输电的静态电力电子装置，核心是FACTS控制器。基于FACTS产品包括静止无功补偿品、静止调相机、统一潮流控制器、晶闸管可控串联补偿器、静止快速励磁器等。高压直流输电技术等用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷送电的问题。

3 在配电环节中的应用

配电任务的实施，电能质量提高与供电稳定性的加强一直以来都是我们亟待解决的问题，作为配电环节应用电力电子技术最为普遍的系统，应用用户电力技术（Custom Power，亦称DFACTS）是为电力电子技术与现代控制技术结合而成，通过交流输出电系统手段的应用，配电过程中应用用户电力技术可对供电稳定性、输出能力及电能质量得到很好的改善效果，除此之外，柔流输电技术（FACTS）同为配电环节应用较为普遍的一种电力电子技术，与用户用电技术相比，其可视为该技术的姊妹版或缩小版，原理大致相同，目前，两种技术已得到了有效的融合。

4 在节能环节中的应用

4.1 变负荷电动机调速运行

目前，变负荷的风机、水泵采用交流调速在国外居多，在我国还需要进一步推广应用。风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量收到良好的效果，其调速范围广，精度高，效率高，可以实现连续无级调速且在调速过程中转差损耗小，定子、转子的铜耗也不大，可以达到30% 的节电率，缺点就是成本较高，产生高次谐波污染电网。

4.2 减少无功损耗，提高功率因数

在电气设备中，属于感性负载的变压器和交流异步电动机，在运行的过程中是有功功率和无功功率均消耗的设备，作为保证电能质量不可缺少的部分无功电源与有功电源是一样的，所以在电力系统中应保持无功平衡，不然就会系统电压降低、功率因数下降、设备遭到破坏，严重时还会造成大面积的停电事故，为防止这样的事情发生，当电力网或电气设备无功容量不足时，增装无功补偿设备，提高设备功率因数势在必行。

5 结语

基于以上论述，现代电力电子技术在电力系统中的应用研究为一项复杂而漫长的工作，时代在发展，社会在进步，新环境的出现必然会遇到新问题，作为一名现代化电力工程从事者，这就要求我们不断探索，不断实践，在探索与实践过程中实现技术的更新与改进，以此时刻保证控制技术的先进性与实时性，真正实现我国电力系统电力电子技术的多元化与标准化发展方向。

参考文献：

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【关键词】电力调度；电子技术；运行

目前，我国电力调度实行统一调度、分级管理的原则，形成了一个多层次、相对集中且协调一致的分级管理体系，在保证电力系统安全、经济、优质供电方面起着重要的作用[1]。而县级电力调度做为县域电网的管理机构，主要负责、调控、指挥县域内变电站、10KV配电网、干线和支线、配电变压器及上网小水电站的运行、操作和事故处理，并维护系统的安全稳定运行。

1 电力调度管理的任务

电力系统调度管理的性质和任务是由电力生产的特点决定的。电力生产具有以下特性：（1）发电、输电、供电、配电和用电同时完成。（2）联成电网进行统一生产运行。发电厂和电网，用户和电网，通过电力线路和变电所，互相连接，形成一个不可分割的整体。（3）电能生产、输送过程迅速（近似光速），即使相距几万公里，发、供、配、用电都在一瞬间实现。（4）用户不能大容量的储存电能。

由于以上这些特性，电力生产管理随之而提出以下要求：（1）电网和发电厂必须按用户用电需求进行生产，发电出力和用电负荷必须在每一瞬问都能达到平衡。（2）一个电网内所有发、供、配及用电单位，都要严格按规定在统一指挥下，按一定的工作计划进行有序生产和使用。（3）电网必须留有充足的裕度。由于用电负荷的不平衡，为保证系统安全稳定运行，系统或线路都要留有一定的备用设备容量或裕度，以满足用户不同的用电负荷需求，保证对用户连续供给合格的电能。（4）由于电的传输过程很快，依靠人力难以控制，电网必须应用各种自动装置、自动化装备以及电子计算机等先进的电力及电子技术设备及安全措施，保证电网安全、优质、经济、高效运行。

电力系统调度作为电力生产管理、指挥系统中的一个重要的机构，监督并保证发、供、配、用电各部门的生产工作协调一致，而且，随着电网的不断发展状大，电力系统调度对电网的安全、稳定运行的作用也会越来越大。

2 电网调度技术支持系统

电力调度自动化是具有功能完善的电力调度自动化管理系统，可实施对远方设备的遥调、遥控、遥信、遥测的“四遥”功能，还可通过视频监控可实现远程“遥视”功能，进而全面实现“五遥”功能。

电力调度自动化的功能有：（1）电能质量分析计算，以保证优良的供电质量；（2）经济调度计算，以保证系统运行的经济性；（3）安全分析，以保证较高的安全水平；（4）事故实时预想，以保证提供强有力的事故处理措施。（5）利用先进的电力设备和电子技术，实现计算机系统自动计算、分析，并实现故障点的有效隔离，减少故障停电的范围和时间，达到智能化的要求。具备前三项功能，称为实时调度或自动监控系统；前四项基本功能均具备时，即实现了电力调度自动化。前五项基本功能均具备时，即可达到了智能调度的基本要求。随着我国电力工业的快速发展，电网形态、运行特点和调度模式发生了重大变化，电网的结构和规模会更大，结构会更加复杂，用电客户对电能质量的要求会更加严格。同时，由于国家对降损节能工作的深入开展，使得原有的调度自动化系统已经不能完全适应大电网安全稳定经济运行的需要，迫切需要建设横向集成、纵向贯通的新一代电力调度技术支持系统。

智能电网调度技术支持系统是以全面提升驾驭大电网的能力、提高资源优化配置的能力和提高电网调度精益化管理水平为目标，以电网调度应用需求为导向，充分发挥调度机构的技术和人员和设备的优势，按照“总体设计、规范统一、科学组织、急用先上、注重实效”的原则，技术支持系统为整个调度中心提供一个完整的应用体系框架，实现信息的统一采集和合理应用，支撑调度机构的各类业务应用。技术支持系统的实施涉及各级调度机构、公司的多个部门与单位，并跨越多个专业，应在统一的目标下，统一思想、统筹规划、夯实基础、遵循统一的标准和规范开展系统的设计和开发，分阶段、分步骤地开展新系统的建设及其与现有系统的过渡，统一组织，有序推进各项工作。

3 电力调度中电力技术的应用

3.1 数据采集和监控系统（SCADA）功能

数据采集和监控系统（SCADA）是调度自动化系统中应用最广，技术最成熟的基础功能，也是县级调度自动化系统的主要功能，对现场运行的设备进行监视和控制。主要包括：（1）数据采集和交换。采集各厂站实时信息，与相关凋度中心交换信息，包括模拟量、状态量、脉冲量、数字量等。（2）信息的显示和记录。包括系统或厂站的动态主接线、实时的母线电压、发电机的有功和无功出力、线路的潮流、实时负荷曲线、历史曲线，以及负荷报表的打印记录、系统操作和事件顺序记录信息的打印等，并将信息以适合用户观看的方式进行显示。（3）远方的控制与调整。包括断路器和有载调压变压器分接头的远方操作，发电机有功出力和无功出力的远方调节。（4）数据处理及报警。对各类信息进行计算、统计、分析，根据预定义条件进行报警。（5）历史数据保存和查询。对实时数据进行历史保存.支持历史数据查询。（6）数据预处理。包括遥测量的合理性的检验、遥测量的数字滤波、遥信量的可信度检验等。（7）事故追忆PDR。对事故发生前后的运行情况进行记录，以便分析事故的原因。（8）报表和打印。产生各种报表以及各种数据、图形、报表的打印。

3.2 静止动态无功补偿器（SVC）

SVC通常由可控硅控制电抗器（TCR）、可控硅投切电容器组（TSC）和滤波器组成。具备调整电压、抑制暂态过电压、有效实现自愈功能，是一般传统电容电抗器无法或难以实现的。通常安装在负荷中心或配电站，用于提高负荷的电压质量。按其不同的组合进行低速或快速的补偿，有效降低设备成本。

目前，所有的变电站全部实现了变电站综合自动化系统建设，但对配网方面，由于配网的复杂性，调度的全面开展还有很多工作要做。对县级调度来说，不仅有变电站 还有馈线、支线、上网小水电、配电变压器的调度管理。只有通过需求侧的有效管理，通过对配电网的升级改造，应用先进的配网自动化系统，采用智能化配电终端，只有利用自动化系统计算、分析，判断，并实现故障点的自动有效隔离和恢复供电等功能，进一步提升调度对电网的负荷掌控和平衡能力，才可能提高配电网的安全和可靠供电能力，实现环网可靠供电，减少故障停电的范围和时间，才会实现电网的自愈功能，实现电网的自趋优状态，达到电网的智能化，促进调、配、用智能一体化目标的实现。

4 目前存在的问题目及解决方向

（1）原先的调度系统在变电站调度自动化方面已显现出强大的优势，但由于配网的庞大和结构的复杂性，对配网的管理和调度还有待进一步完善或开发新的功能，以适应配网的调度管理。

（2）由于设备制造和测量的技术和精度选用等原因，影响了SVC和AVC的补偿精度，影响经济效益和社会效益的进一步提高。

（3）对配网来说，统一数据共享平台的建设由于设备较多，线路复杂，成本过高，影响正常应用和发展。

（4）配网的结构还不够坚强，电网的规划及设计还不能完全适应目前用电客户的需求，还需要利用电网升级改造的机会进行改造。

参考文献：