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電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討
摘要 近年來,不斷進(jìn)步的計算機(jī)技術(shù)為現(xiàn)代控制技術(shù)在實際生產(chǎn)、生活中提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持,新的材料和結(jié)構(gòu)器件又促進(jìn)了電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,且在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。本文就電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐依據(jù)的電力電子技術(shù)經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展,目前在新能源開發(fā)、電能質(zhì)量控制和民用產(chǎn)品等多個行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。直流輸電是最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)。20世紀(jì)80年代之后,提出了柔性交流輸電(FACTS)概念,于是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究引起的很大的關(guān)注,許多介紹和總結(jié)相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀層出不窮,相繼又出現(xiàn)了多種設(shè)備。筆者按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
1 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)都會被涉及到,如何改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性就需要電力電子技術(shù)參與應(yīng)用。
1.1 大型發(fā)電機(jī)的靜止勵磁控制
靜止勵磁結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及造價相對較低 ,采用晶閘管整流自并勵方式,在世界的各大電力系統(tǒng)被廣泛采用。省去勵磁機(jī)這個中間慣性環(huán)節(jié),使其擁有了特有的快速性調(diào)節(jié)。這樣使得控制規(guī)律的方法和更加先進(jìn),效果更加良好。
1.2 水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁
水頭壓力和流量決定了水力發(fā)電的有效功率,抽水蓄能機(jī)組最佳轉(zhuǎn)速變會隨著水頭的變化幅度而變化。風(fēng)速的三次方與風(fēng)力發(fā)電的有效功率成正比,隨風(fēng)速的變化,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化。所以機(jī)組變速運(yùn)行,即調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定,從而獲得最大有效功率。變頻電源是此項應(yīng)用的技術(shù)核心。
1.3 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均8%,風(fēng)機(jī)水(中國論文聯(lián)盟www.lwlm.com整理)泵耗電量約是火電設(shè)備總耗電量的65%,不僅耗量大且運(yùn)行效率低,為了節(jié)能,在低壓或高壓變頻器使用時可以使風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速,從而減少電量的消耗。目前來講,低壓變頻器技術(shù)以達(dá)到一定 的水平,國內(nèi)外的生產(chǎn)廠家也比較多,只是系列產(chǎn)品還不夠完整。但是高壓大容量變頻器設(shè)計和生產(chǎn)的企業(yè)還是比較少,需要院校和企業(yè)抓緊聯(lián)合開發(fā),以滿足生產(chǎn)需求。
2 在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
被稱為“硅片引起的第二次革命”就是電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng),這樣使得電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性大幅度的改善。
2.1 直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDC Light)技術(shù)
流輸電相對遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),高壓直流輸電優(yōu)勢獨(dú)特,因為其不僅輸電容量大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而且控制調(diào)節(jié)非常靈活,從。1970年世界上第一項晶閘管換流器之后,世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥,這也是電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電的里程碑。
2.2 柔性交流輸電(FACTS)技術(shù)
20世紀(jì)80年代后期,F(xiàn)ACTS技術(shù)的概念問世,這是項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù),可以靈活控制交流輸電功率潮流,使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平大大的提高。
20世紀(jì)90年代后,國外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS技術(shù)用于實際電力系統(tǒng)工程。其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,成本較低,所以應(yīng)用較早。
2.3 在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量是配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題,電能質(zhì)量控制既要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾,還要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,在FACTS各項成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術(shù)就是用戶電力(Custom Power)技術(shù)或稱DFACTS技術(shù),它是電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。其實FACTS設(shè)備的縮小版就是DFACTS設(shè)備,因為其原理、結(jié)構(gòu)、功能是相似。由于市場較大的需求,所以使用會日益的廣泛,再加上電力電子器件價格日益降低,可以預(yù)計DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將迅速進(jìn)入快速發(fā)展期。
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