廈門(mén)莫格電氣自動(dòng)化有限公司
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電力電子技術(shù)是一門(mén)新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子 器件(如晶閘管，GTO，IGBT 等)對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù) 所變換的“電力”功率可大到數(shù)百 MW 甚至 GW，也可以小到數(shù) W 甚至 1W 以下， 和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。。目前 電力電子技術(shù)的應(yīng)用已涉及電力系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配電系統(tǒng)、 儲(chǔ)能系統(tǒng)等等。

一、發(fā)電環(huán)節(jié)

電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善 這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。

(一)大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制。靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于 省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)的控制 規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。

(二)水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。水力發(fā)電的有效功率取決于水頭 壓力和流量，當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組)，機(jī)組的最佳轉(zhuǎn) 速亦隨之發(fā)生變化。 風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車(chē)捕捉最大 風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機(jī)組變速運(yùn)行，通過(guò)調(diào) 整轉(zhuǎn)子勵(lì)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。 此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。

(三)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為 8%，風(fēng)機(jī)水泵 耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的 65%，且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器， 實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟， 國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并有完整的系列產(chǎn)品。

(四)太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)利用無(wú)窮盡的潔凈新能源———太陽(yáng)能， 是調(diào)整未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施。大功率太陽(yáng)能發(fā)電，無(wú)論是獨(dú)立系統(tǒng) 還是并網(wǎng)系統(tǒng)， 通常需要將太陽(yáng)能電池陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，所以具 有最大功率跟蹤功能的逆變器成為系統(tǒng)的核心。日本實(shí)施的陽(yáng)光計(jì)劃以 3～4kW 的戶用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為主，我國(guó)實(shí)施的送電到鄉(xiāng)工程則以 10～15kW 的獨(dú)立系統(tǒng) 居多，而大型系統(tǒng)有在美國(guó)加州的西門(mén)子太陽(yáng)能發(fā)電廠(7.2MW)等。

二、輸電環(huán)節(jié)

(一)柔性交流輸電技術(shù)(FACTS) 交流輸電或電網(wǎng)的運(yùn)行性能。已應(yīng)用的 FACTS 控制器有靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)、靜止調(diào)相機(jī)(STATCON)、靜止快速勵(lì)磁器 (PSS)、串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)等。近年來(lái)，柔性交流輸電技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、日本、 瑞典、 巴西等國(guó)重要的超高壓輸電工程中得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)也對(duì) FACTS 進(jìn)行了深入 的研究和開(kāi)發(fā)。

(二) 高壓直流輸電技術(shù)(HVDC) 流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工 程在較短的輸送距離也具有競(jìng)爭(zhēng)力。此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，由于采用 了可關(guān)斷的電力電子器件，可避免換相失敗，對(duì)受端系統(tǒng)的容量沒(méi)有要求，故可 用于向孤立小系統(tǒng)(海上石油平臺(tái)、海島) 供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)， 并用于接入。

近年來(lái)， 直流輸電技術(shù)又有新的發(fā)展，輕型直流輸電采用 IGBT 等可關(guān)斷電力 電子器件組成換流器， 應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變，解決了用直流輸電向無(wú) 交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電的問(wèn)題。同時(shí)大幅度簡(jiǎn)化設(shè)備，降低造價(jià)。

(三)靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC) SVC 是用以晶閘管為基本元件的固態(tài)開(kāi)關(guān)替 代了電氣開(kāi)關(guān)， 實(shí)現(xiàn)快速、 頻繁地以控制電抗器和電容器的方式改變輸電系統(tǒng)的 導(dǎo)納。SVC 可以有不同的回路結(jié)構(gòu)，按控制的對(duì)象及控制的方式不同分別稱之為 晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管投切電抗器(TSR)或晶閘管控制電抗器(TCR)。

三、配電環(huán)節(jié)

配電系統(tǒng)迫切需要解決的問(wèn)題是如何加強(qiáng)供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能 質(zhì)量控制既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的 波動(dòng)和干擾。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，即用戶電力 (CustomPower)技術(shù)。用戶電力技術(shù)(CP)技術(shù)和 FACTS 技術(shù)是快速發(fā)展的姊妹型 新式電力電子技術(shù)。 采用 FACTS 的核心是加強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電 力傳輸能力;發(fā)展 CP 的目的是在配電系統(tǒng)中加強(qiáng)供電的可靠性和提高供電質(zhì)量。 CP 和 FACTS 的共同基礎(chǔ)技術(shù)是電力電子技術(shù)，各自的控制器在結(jié)構(gòu)和功能上也 相同，其差別僅是額定電氣值不同，目前二者已逐漸融合于一體，即所謂的 DFACTS 技術(shù)。具有代表性的用戶電力技術(shù)產(chǎn)品有:動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)，固態(tài) 斷路器(SSCB)，故障電流限制器(FCL)，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(PQC)等。


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