电力电子技术在电力生产中的应用

电力电子技术在电力生产中的应用

刘建

【关键词】电力电子技术；电力生产

引言：

电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现，随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高，电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。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，它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。笔者就电力电子技术在我国电力生产应用进行了重点阐述，说明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

1.1电力电子技术的产生

电力电子技术的产生要追溯到上世纪50年代时期，电力电子技术的产生是以晶闸管的问世为里程碑的。作为现代电力系统中的重要传动技术，电力电子技术在晶闸管的基础上可发出了可控硅整流装置，可控硅整流装置的问世，代表了电力系统传动技术的一次巨大的跨越。从此以后，电能的变换和控制正式步入了电力电子器件构成的变流器时代。所以说，电力电子技术的产生是以可控硅整流装置为标志的。

1.2电力电子器件的发展

电力电子技术产生自以后在电力系统中有了十足的发展。第一代的电力电子器件主要以电力二极管和晶闸管为代表。第一代电力电子器件的特点是体积小、耗能低。在电力电子技术产生以后其迅速的取代了原有电力系统中的老式汞弧整流器，为电力电子技术的推广和发展奠定了良好的基础。同时，电力二极管对于电路系统中电路性能的改善作用十分明显，它在降低电路损耗和提高电源使用率方面也各有建树。电力电子技术发展到现在，整流二极管的种类各式各样，功能也各不相同。随着电力系统的不断发展，第二代电力电子器件在上世纪79年代产生，第二代电子电力器件的特点是具有自动关断能力（例如可关断晶闸管和静电感应晶体管等）。第二代全自动可控型的电力电子器件较第一代晶闸管相比，开关速度有了明显的提升，可以用于开关频率较高的电路中。第三代电力电子器件的产生是在上世纪末90年代，随着电力系统的不断建设和发展，电力电子装置的结构和体积得到了进一步的改良，第三代电力器件的体积更小，结构也更为紧凑。并且出现了将几种电力器件相结合的电子模块形式，为电力器件的发展和使用创造了很大的方便。后来，又在集成模块的基础上，把应用于控制电力技术中的多中国电力器件相组合，构成了集成电路。功率集成电路的出现，标示着电力电子技术迈向了高频化和标准模块化以及集成化和智能化的新时代。电力电子技术的产生至现在，以电力电子器件的变革为历程，经历了以上三个阶段。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.在电力生产过程中的应用

2.1交流不停电电源

UPS发电企业交流不停电电源UPS输出为220V不接地单相正弦电源，为发电机组的DCS系统、DAS系统、FSSS系统、测量仪表及重要执行机构如电动执行器、电磁阀等负荷，提供与其他厂用低压交流系统隔离、可靠的独立交流电源。首先，UPS系统组成。UPS系统的主要组成部分为:整流器、逆变器、旁路变压器、静态开关、手动旁路开关和相应二次控制部分，其中一次系统中的各种期间均采用电力电子器件；其次，UPS系统组成。UPS系统的正常工作电源由主回路提供，即交流输入经整流器、逆变器后，通过静态开关输送至负载侧，另有直流输入电源逆变作为第一备用电源，交流旁路电源为第二备用电源；最后，UPS不同条件下的运行方式。(1)常用运行方式，即三相交流工作电源供电时，能提供电压品质稳定的单相电源;一般情况下输入端会配置有隔离变压器，防止杂波影响系统电源质量。(2)当交流工作失去时，由直流输入电源(一般为蓄电池)接入交流工作电源整流器后，经过逆变器并滤波后，通过静态旁路开关提供品质稳定的单相电源。(3)如果交流工作电源及直流电源均失去，或者逆变器出现故障时，二者均不能正常供电，此时由交流旁路电源(一般为两相380V)通过变压器调压至220V后，通过静态旁路开关为负载供电。(4)若整个系统中的静态开关故障或检修时，此时为确保UPS系统负载不失去电源，可投入手动旁路开关为负载供电，同时对静态开关进行隔离，用以检修或更换。

2.2厂用直流系统

直流电源系统是电力企业厂用电源系统中重要的组成部分，主要用于控制设备及应急设备供电，其对电源品质及可靠性要求非常高。直流电源系统主要用于高压电气设备的远程控制、信号回路，继电保护设备、自动装置及其他一些重要的直流应急负荷(如事故润滑/密封油泵、直流事故照明和不停电电源直流电源等)的供电。直流系统由蓄电池组及配套充电柜组成，蓄电池组与充电装置并联运行，向所有直流负载供电。充电柜由若干个直流充电单元组成，使用了大量的电力电子元器件;直流系统在选择配置充电时一般以十小时放电电流作为标准，并考虑一定的冗余，即1000安时的蓄电池，会选择100安培的直流充电柜，并考虑多配置1到2个充电单元作为备用[1]。

2.3发电机励磁系统

交流同步发电机在工作时主要依靠一个稳定持续的磁场，持续一定的速率切割导线，从而产生持续不断的电能，这套提供稳定可靠磁场的设备即为励磁系统。励磁系统是交流同步发电机正常工作的基础，同时也是影响电能品质的重要因素，它的可靠运行对整个电网都有很大的影响。目前大型发电机组的励磁系统应用最为广泛的是机端自并励三相桥式全控静止励磁系统，这种励磁方式结构最简单，可靠性高。该系统通过发电机出口配置的励磁变压器降压，将较低的交流电源通过可控硅整流器整流、滤波，形成稳定可靠的直流励磁电流，通过碳刷接入发电机转子回路，实现发电机工作所需的稳定、强大磁场。此系统对电力电子器件的要求是容量大，同时对可靠性和散热性能也有很高的要求。

2.4高压变频器

高压变频器是应用现代电力电子技术、电力拖动技术以及计算机控制技术等研制开发的高效节能型产品，它采用了先进的输入切分技术、优化的串联多重叠加技术、独特的单相桥式逆变技术、优秀的光纤传导技术、完善的过电压保护技术、波形连续变换技术以及远程通讯控制技术等。发电企业风机电动机变频器较多采用高压变频器，以达到经济节能、快速调节的效果。一般情况下为通用的独立式高压变频器，主要控制异步交流电动机的速度和转矩，以实现工作设备在适应系统需要的前提下，达到最优的节能效果;同时，变频调速装置也在重载拖动的特定场合可以为电机提供软启动功能，但现阶段已逐步淘汰。

结论：

简而言之，文章只阐述了电力电子技术在电力生产中最具有代表性的典型应用，实际上电力电子技术在电力生产中的应用远不止如此，电力电子技术为电力生产的安全，高效、稳定、节能的控制中发挥着非常重要的作用[2]。

参考文献：

【1】宋陆昊.电力电子技术在无功补偿自动控制中的运用探究[J].电子制作,2016(22):18.

【2】王玉彬.电力电子技术在电力系统中的实践运用分析[J].中国高新技术企业,2017(04):42-43.