電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用探討 -備考資料

備考資料 時間:2019-01-01 我要投稿
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    以功率半導體器件、電路技術、計算機技術和現(xiàn)代控制技術為支撐依據(jù)的電力電子技術經過半個世紀的發(fā)展,目前在新能源開發(fā)、電能質量控制和民用產品等多個行業(yè)應用越來越廣泛,

電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用探討

。直流輸電是最成功地應用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術。20世紀80年代之后,提出了柔性交流輸電(FACTS)概念,于是電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究引起的很大的關注,許多介紹和總結相關設備的基本原理和應用現(xiàn)狀層出不窮,相繼又出現(xiàn)了多種設備。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),列舉電力電子技術的應用研究和現(xiàn)狀。

 

    1在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

 

    發(fā)電機組的多種設備在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)都會被涉及到,如何改善這些設備的運行特性就需要電力電子技術參與應用。

 

    1.1大型發(fā)電機的靜止勵磁控制

 

    靜止勵磁結構簡單、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。省去勵磁機這個中間慣性環(huán)節(jié),使其擁有了特有的快速性調節(jié)。這樣使得控制規(guī)律的方法和更加先進,效果更加良好。

 

    1.2水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁

 

    水頭壓力和流量決定了水力發(fā)電的有效功率,抽水蓄能機組最佳轉速變會隨著水頭的變化幅度而變化。風速的三次方與風力發(fā)電的有效功率成正比,隨風速的變化,風車捕捉最大風能的轉速也發(fā)生變化。所以機組變速運行,即調整轉子勵磁電流的頻率,使其與轉子轉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。變頻電源是此項應用的技術核心。

 

    1.3發(fā)電廠風機水泵的變頻調速

 

    發(fā)電廠的廠用電率平均8%,風機水(中國論文聯(lián)盟www.lwlm.com整理)泵耗電量約是火電設備總耗電量的65%,不僅耗量大且運行效率低,為了節(jié)能,在低壓或高壓變頻器使用時可以使風機水泵變頻調速,從而減少電量的消耗。目前來講,低壓變頻器技術以達到一定的水平,國內外的生產廠家也比較多,只是系列產品還不夠完整。但是高壓大容量變頻器設計和生產的企業(yè)還是比較少,需要院校和企業(yè)抓緊聯(lián)合開發(fā),以滿足生產需求,

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    2在輸電環(huán)節(jié)中的應用

 

    被稱為“硅片引起的第二次革命”就是電力電子器件應用于高壓輸電系統(tǒng),這樣使得電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特性大幅度的改善。

 

    2.1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術

 

    流輸電相對遠距離輸電、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)勢獨特,因為其不僅輸電容量大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點而且控制調節(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正式應用于直流輸電的里程碑。

 

    2.2柔性交流輸電(FACTS)技術

 

    20世紀80年代后期,F(xiàn)ACTS技術的概念問世,這是項基于電力電子技術與現(xiàn)代控制技術對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節(jié)的輸電技術,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90年代后,國外在研究開發(fā)的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統(tǒng)工程。其設備結構簡單,控制方便,成本較低,所以應用較早。

 

    2.3在配電環(huán)節(jié)中的應用

 

    如何加強供電可靠性和提高電能質量是配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題,電能質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各項成熟技術的基礎上發(fā)展起來的電能質量控制新技術就是用戶電力(CustomPower)技術或稱DFACTS技術,它是電力電子技術和現(xiàn)代控制技術在配電系統(tǒng)中的應用。其實FACTS設備的縮小版就是DFACTS設備,因為其原理、結構、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,可以預計DFACTS設備產品將迅速進入快速發(fā)展期。

 

 

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