1電力電子技術(shù)的發(fā)展概況

電力電子技術(shù)的歷史比較短，但其發(fā)揮的作用驚人，本文認(rèn)為電力電子技術(shù)發(fā)展包括技術(shù)發(fā)展、器件發(fā)展、第三代電力電子器件產(chǎn)生三個階段，詳細(xì)來說主要為:

1.1電力電子技術(shù)的產(chǎn)生

電力電子技術(shù)最早產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代，以晶閘管問世為標(biāo)準(zhǔn)。電力電子技術(shù)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的傳動技術(shù)，其利用晶閘管發(fā)展為可控硅整流裝置，也意味著電力系統(tǒng)傳動技術(shù)發(fā)展到新的階段。以可控硅整流裝置為標(biāo)志，電能轉(zhuǎn)換進(jìn)入電力電子器件構(gòu)成的變流器時代。因此可以總結(jié)出，可控硅整流裝置是電力電子技術(shù)產(chǎn)生的重要標(biāo)志。

1.2電力電子器件的發(fā)展

電力系統(tǒng)在電力電子技術(shù)產(chǎn)生后獲得了迅速發(fā)展，第一代的電力電子器件以電力二極管和晶閘管為代表。晶閘管和電力二極管具有體積小、耗能低的特征，取代了傳統(tǒng)的汞弧整流器，大大推動了電力電子技術(shù)的發(fā)展。電力二極管在改善電路性能方面有著明顯的作用，能夠有效電路損耗和提高電源使用率。電力二極管經(jīng)過幾十年的發(fā)展，種類各異，功能齊全，第二代電子電力器件同時還具有自動關(guān)斷的能力。與第一代電子電力器件相比，第二代電子電力器件在開關(guān)速度方面有著明顯的提升，能夠用于開關(guān)頻率較高的電路中。

1.3第三代電力電子器件的產(chǎn)生

20世紀(jì)90年代是電力電子技術(shù)快速發(fā)展的時期，其結(jié)構(gòu)和體積都得到了進(jìn)一步改良，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，同時還出現(xiàn)了多種電力器件結(jié)合的電子模塊形式，為電力器件的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。第三代電力電子器件在集成模塊基礎(chǔ)上，將多種電力器件相結(jié)合，組合為集成電路。以功率集成電路出現(xiàn)為標(biāo)志，電力電子技術(shù)向高頻化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、智能化方向發(fā)展。通過以上分析可以總結(jié)出，電力電子技術(shù)大約經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，目前電力電子技術(shù)正向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，電力電子技術(shù)必然會在實現(xiàn)高頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，向節(jié)能、環(huán)保方面改進(jìn)，促進(jìn)電力系統(tǒng)在更為科學(xué)合理的道路上發(fā)展。

2電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用分析

通過以上分析可以看出，電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的新技術(shù)，是電技術(shù)與弱電技術(shù)的結(jié)合，推動著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響著輸電系統(tǒng)的變革。本文主要從發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能等方面分析電力電子技術(shù)的應(yīng)用。

2.1電力電子技術(shù)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中能夠改善發(fā)電機(jī)等設(shè)備的運行，進(jìn)而調(diào)節(jié)運行系統(tǒng)功率，比如大型發(fā)電機(jī)中的靜止勵磁控制就運用了晶閘管，從而簡化靜止勵磁的結(jié)構(gòu)，提高其可靠性，并且價格更為低廉。在水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)方面，電力電子技術(shù)能夠依靠變頻電源調(diào)整勵磁電流頻率，進(jìn)而調(diào)整水力、風(fēng)力發(fā)電功率，確保其控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，降低風(fēng)速不同所引起的頻差。風(fēng)機(jī)水泵耗電量比較大，效率也比較低，電力電子技術(shù)運用于風(fēng)機(jī)水泵中能夠較好解決運行效率問題，但是目前生產(chǎn)高壓大容量變頻器的企業(yè)有限。太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)運用電力電子技術(shù)表現(xiàn)在使用最大功率跟蹤功能的逆變器，能夠有效跟蹤功率變換，及時調(diào)整頻率，降低能耗，保持節(jié)能的作用。

2.2電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)運用于輸電系統(tǒng)中表現(xiàn)為柔性交流輸電技術(shù)，能夠?qū)㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相融合，對參數(shù)、相位角、功率等進(jìn)行持續(xù)調(diào)節(jié)的控制技術(shù)，能夠大幅度降低輸電過程中產(chǎn)生的能量，能夠大幅度提升輸電的穩(wěn)定性。高壓直流輸電技術(shù)是目前電能輸送最引人關(guān)注的部分，這一技術(shù)能夠解決諸多問題，特別是長距離輸送電能降低能量耗損，穩(wěn)定性強(qiáng)，沒有電抗壓降，整體壓降小，所以整體來看，這一線路投資少，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。根據(jù)物理原理，直流輸電線路兩端接入大功率晶閘管、有源逆變器等，組成復(fù)合結(jié)構(gòu)變換器，并由多個晶閘管串聯(lián)組成，從而實現(xiàn)電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2.3電力電子技術(shù)在配電過程中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)運用于配電過程主要表現(xiàn)為滿足配電頻率、電壓、諧波上相應(yīng)的條件，從而保證配電系統(tǒng)能夠送出高質(zhì)量的電力。另外，由于配電過程中需要阻止電能的不穩(wěn)定被動和影響現(xiàn)象，這樣就要求電力電子技術(shù)給予支持。電力電子技術(shù)是配電環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制部分，以用戶電力技術(shù)和FACTS技術(shù)為實現(xiàn)形式，前者能夠解決配電系統(tǒng)即將發(fā)生的問題，比如配電系統(tǒng)過程中的穩(wěn)定性和安全性，保障配電輸電過程中的電能質(zhì)量等。后者在配電線路中通過增設(shè)電力電子裝置，從而加強(qiáng)電流、電壓和功率的可控性，滿足電力傳輸?shù)囊蟆ACTS技術(shù)也是配電系統(tǒng)對電能的輸送能力和有效控制力，是電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)中的新型研發(fā)技術(shù)，并且隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)ACTS技術(shù)正處于和用戶電力技術(shù)同步并合用的趨勢，比如定制電力(DFACTS)技術(shù)就是其中非常有代表性的技術(shù)。

2.4電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能方面的運用主要表現(xiàn)在變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速運行和提高電能使用率兩個方面。首先從變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速運行角度來分析，由于電廠生產(chǎn)和配送電過程中會產(chǎn)生大量電能浪費，比如上文提到的發(fā)電能源處于變化過程中，發(fā)電機(jī)組配合度比較低，無功功率的浪費現(xiàn)象層出不窮，這樣就需要及時調(diào)整和控制變負(fù)荷電動機(jī)的運轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)電能較高效率的生產(chǎn)和配用。目前西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)熟練掌握該項技術(shù)，但是我國還處于探索階段，因此需要加強(qiáng)科研投入，在意識和行動上對變負(fù)荷電動機(jī)的應(yīng)用及時足夠的重視。另外一方面，變負(fù)荷電動機(jī)也存在一定的缺陷，比如其成本比較高，運行過程中對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響比較大，只適合在大型電廠中使用，導(dǎo)致其很難普及，因此需要從提高電能使用率角度給予補(bǔ)充，達(dá)到電力節(jié)能的目標(biāo)。其次從提高電能使用率角度來分析，我國電力系統(tǒng)現(xiàn)用的電力設(shè)備在配送電過程中會產(chǎn)生大量的電能，其成本比較高，對電能質(zhì)量影響也比較大，因此需要利用電力電子技術(shù)來增設(shè)可控設(shè)備，對配送電過程中的電能進(jìn)行實時調(diào)控，確保電能高質(zhì)量和高穩(wěn)定性。

作者:駱小明         單位:廣州廣電計量檢測股份有限公司

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