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电力电子设备研究

摘要:在科技不断发展中,电力电子技术也在持续的深入,并成为建设智能电网的重要基础。通过对电力电子的发展探究,在静止中的无功补偿装置以及有缘电力滤波、高压直流中的输电技术这些在电力电子中的不断使用,来对电力电子设备在电力系统中的使用进行研究。希望通过探究可以使得电力电子设备在整个电力系统的应用中得到广泛的使用。

关键词:电力电子;电力系统;应用

电力电子设备在电力系统中的应有十分广泛,通过相关调查报告可以看到,有70%的电能是要在电力电子的变流装置的基础上来处理的。假如没有电力电子的使用整个电力系统便是和实际的脱离,由此所造成的后果也是十分严重的。直流输电的技术体现在远距离和大容量上,在受电端的逆流阀和跟整流阀都在使用晶闸管的变流设备。

1电力电子技术的发展

我们可以把器件制造技术跟电子中的电路使用技术统称为电力电子技术。同时电力电子器的发展经历也可以分为几个阶段,首先是半控型其次是复合型然后还有全控型这几个阶段,他们可以把保护电路、驱动控制以及功率器件全部集合在一起,共同构成集成电路,但是现在他们的功率较小,但是我们可以看出它代表了发展的重要方向。在现在这个阶段使用最为广泛的是整流电路,在20世纪的80年代也是逆变电路使用发展的高峰,其中自行关闭器件也在这个时候大量的出现,这个时期的总体发展趋势是高频化,同时还出现了谐振型和矩阵型逆变电路等这些。PWM控制器也推动着电力电子的发展,同时还有自适应控制、瞬时无功控制或者模糊控制。

2静止无功补偿装置

在电力系统中提供负载功率因数的是无功功率的补偿,同时在设备容量的降低上和铁道的三相有功平衡跟无功负载、功率降低损耗、提高供电质量以及使得电压的受压端和电网之间更为稳定这些上都有广泛的使用。静止无功补偿的使用范围有晶闸管电抗器以及串联补偿装置甚至是投切电容器这些。TCR的单相结构也是反向并联电抗器跟晶闸管,两者在使用上经常串联,对于长时间调整电抗器功率也有效果,这样使得晶闸可以管可以触发延迟角改变,进而可以控制电流强弱。TCR可以使用支路对三角形连接的三相交流调压电路控制,具体的方法为:同时在TSC优势中没有较为严重的磨损同时相应的时间较短,这些也可以变得平滑透切同时也可以进行综合性的补偿。内部小电感也可以对电容器在投入电网的过程中减少冲击电流。要想实现电力导体桥式变流器的补偿便要使用静止同步补偿器。这和SVC相比调速更快,补偿电流中谐波的产生量也在减少。实现这一功能的原理就是电网中并联的自换相桥式电路,对于侧为电压和电路交流实现调节把电压的相位跟振幅进行输出。可控的串联的补偿装置中TCSC也有晶闸管控制电抗器和电容器,我们通过并联组成系统。晶闸管的导通角也可以进行调节能把电抗器的电流改变,这样也可以保证补偿的基频连续变化,改变系统中的阻尼情况,对低频振荡有效的抑制,让系统更加稳定。

3高压直流的输电技术

按照直流联络可以把高压直流的输电技术分为双极联络跟单极联络或者同级联络。转换器可以实现交流—直流,直流—交流的转变,他的主要组成为阀桥跟带载的抽头切换器,阀桥便是高压阀,其中由7个脉冲波跟13个脉波逆变器或者脉波整流器组成,整流变压器。滤波器可以产生一些谐波,同时也可以将换流器中的谐波消除掉。平波电抗器主要的功能是把直流线路的谐波进行消减,同时对直流线路中由于断路的问题产生的巨大电流降低,限制峰值时的电流经过,通过这样的方法来缩减逆变器在换相的过程中没有成功甚至出现电流的中断。这个技术现在的关注程度十分高,也是电力电子中的重要技术。主要是使用在高压直流输电上,这一技术在使用过后在相同的条件下电能的在输送中的损耗要比交流电的输送损耗小很多。在技术上分析之后造成这个现状的原因是由于高压直流电在输送时整体电流十分稳定,几乎没有变化,这样也就没有相应的电抗压降,因此整个输电过程中压降也在无形中得到减少。在工程实际使用中,我们在直流输电的线路尾部跟头部接入功率较大的半控型器件使用相控整流跟有电源的逆变器,以及较大功率的晶闸管,这几种设备通常是三相全部控桥当做最基础的单元进行工作。这样的设计也就形成了复合结构变换器(使用三相桥变换器并串联共同构成),处理这些之外还有所有的晶闸管在进行串联之后形成的上下桥臂(三相桥变换器中)。这个技术投资较低同时在运行过程中十分稳定,稳定程度也决定了应用市场非常广阔。

4有源的电力滤波器

其中有源电力的滤波器具体的使用原理是,第一确定需要补偿的对象,通过补偿对象谐波电流对其中的分量进行检测,由于补偿装置中电流的分量多少是一定的,同时电流分量的极性相反,这个问题也导致电网的基波分量,建立在瞬时的无功功率这个机理。有源电力滤波器在使用的过程中有响应速度快跟多样性补偿这些优势,同时他受到的电网阻抗较小,可以抑制谐波的产生。有源电力滤波器主要分为两种第一是补偿电流,主要是对指令信号的检测同时产生补偿电流。第二是指令电流中的运算电路,他的主要是检测所补偿的无功电流分量跟谐波。

5在发电中的使用

在发电环节使用电力电子技术能够提高发电系统在工作中的功率。励磁控制也是现在使用较为广泛的发电控制方法,主要是通过品闸管对电路进行整流实现设备之间的连接,相对来说控制系统结构也较为简单,可靠性高,同时成本在相对可控的范围之内,整体运行状况相对良好满足技术要求。静止励磁控制的方法,是要对励磁机实行改造,之后去除其中的惯性只有这样才可以提高整体的稳定性跟运行效果。科学的方法对结合电力系统运行规律达到控制的目的,保证电气工作效率。变速励磁主要是使用变频设备实现发电机组速度的控制和调节,进而提高运行效率使得机组处在自动控制的状态中来结合励磁设备,功率在输出中也会高效稳定,这种技术也被使用直水利发电跟风力发电中。发电厂的设备中,发电设备用电一直存在同时在设备耗电中比例较高,变频器是对其进行控制的有效手段。变频器对机组工作频率自主调节节约能耗。因此在电力电子的不断发展中各种设备和技术也在深入发展,同时他们为系统的高效运行提供了大量帮助。

6在电力系统的输送跟配电环节上的使用

在柔性输交流电中的使用。我们可以使用控制技术跟电子电力技术相互结合,这样对在输配电过程中的线路阻抗跟电压以及相位角实现不间断调节控制,这些技术可以统一称之为是柔性交流输电技术。同时我们也要看到这个技术的重要作用在于极大幅度的降低电力在输送过程中的能量损耗。通过这些我们可以看出这些技术也在直接提升电力的使用效率,同时柔性输电还能够提高电力系统的稳定性,这个技术也是电力系统中使用这个技术的重要标本。在配电环节上的使用,在配电过程中实行有效的控制便是保证电能的关键。电能质量在控制的时候要对配电中的频率跟电压以及谐波等等都要实行有效的满足,同时也要对瞬间动波问题跟干扰避免。在这个阶段主要是基于DFACTS这样的电能质量进行的调节装置使用,这些都可以对电能进行质量保证。同时柔性交流输电的成熟也在不断丰富电能质量的控制方法。现在DFACTS技术也逐渐被称之为FACTS技术,他们的工作原理跟性能以及结构都十分相同。在电力电子市场的不断发展中一定出不断开发出新技术跟新设备,各种成本少跟技术简单的技术也会不断使用。

7小结

电力电子技术可以对电网进行有效的调节和配置,充分保证能源的充分使用和节约,同时提高电网的整体质量。这也是智能电网建设的重要手段,可以在电力电子的不断发展中持续推进电网建设。

参考文献:

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[4]张永春,吕香玲.电力电子装置在电力系统中的应用研究[J].电子制作,2016(22):4.

[5]孙成照.电力电子技术在电力系统中的应用研究[J].工程技术:文摘版,2016(05):149.

作者:王钢 单位:武汉交通职业学院机电工程学院

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