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浅谈电力电子技术与应用论文

2017-11-14 16:51:05  字体:   打印 收藏 

摘 要:摘 要:科学技术的发展推动了电力电子技术的不断进步,这为电力电子技术的推广应用提供了有力的硬件支持,计算机技术的普及和更新换代为现代控制技术的实际应用提供了强有力的技术支撑,电力电子技术在各行各业中的应用也越来越广泛,已在国民经济中发挥着重

关键词:电力电子技术与应用论文


  摘 要:科学技术的发展推动了电力电子技术的不断进步,这为电力电子技术的推广应用提供了有力的硬件支持,计算机技术的普及和更新换代为现代控制技术的实际应用提供了强有力的技术支撑,电力电子技术在各行各业中的应用也越来越广泛,已在国民经济中发挥着重要作用。

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  0.引言

  电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程, 电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的每个工业。尤其是进入21世纪,随着新的理论、器件、技术的不断涌现,特别是与微电子技术的日益融合,电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展,它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征,比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛,并且能与其它学科相互融合和相互发展。

  1.电力电子技术在电力系统中的应用

  自20世纪80年代,柔性交流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节,列举电力电子技术的应用研究和现状。

  1.1在发电环节中的应用

  电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。

  静止励磁采用晶闸管整流自并励方式,具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。

  变速恒频励磁广泛应用于水力、风力发电机。在水力和风力发电过程中,为了获得最大有效功率,使水力和风力发电机组变速运行,主要通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。

  发电厂风机水泵的变频调速。风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%,且运行效率较低。使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟,国内外有许多的生产厂家,无完整的系列产品,但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业较少,目前,国内不少院校和企业正在抓紧时间搞联合研发。

  1.2在输电环节的应用

  电力电子元器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第二次革命”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。在输电环节中应用的技术主要有直流输电(HVDC)和轻犁直流输电(HVDC Light)技术以及柔性交流输电(FACTS)技术,其中柔性交流输电技术应用尤为重要。

  FACTS技术的概念问世于20世纪80年代,它是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可实现对交流输电功率潮流的灵活控制,从而大幅度提高电力系统的稳定水平。 近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速,并将FACTS技术用于实际电力系统工程。

  1.3在配电环节中的应用

  配电系统亟待需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制不仅要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即为用户电力技术或称DFACTS技术,是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的压缩版,其原理、结构均相同,功能也相似。潜在需求量大,市场介入较容易,研发投入和生产成本较低,随着电力电子元器件价格不断降低,可预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

  1.4在节能环节的运用

  1.4.1变负荷电动机调速运行

  要想使电动机节电较完善,必须将本身挖掘节电潜力节电和通过变负荷电动机的调速技术节电二者结合起来。目前,交流调速主要广泛应用于冶金、矿山等部门及社会生活中,如:风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速,我国正在推广应用中。

  1.4.2减少无功损耗,提高功率因数

  在电气设备中,变压器和交流异步电动机等都属于感性负载,这些设备在运行时不仅消耗有功功率,而且还消耗无功功率。因此,无功电源与有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的主要部分。在电力系统中应保持无功平衡,否则,将会使系统电压降低 ,设备损坏,功率因数减少,严重时将引起电压崩溃,系统解裂,造成大面积停电事故。所以,当电力网或电气设备无功容量不足时,应增加无功补偿设备,以提高设备功率因数。

  2.电力电子技术在汽车工业中的应用

  作为汽车用电源,在原来14V、28V基础上,现又增加了新的42V系列,且还出现了混合动力源电动车(HEV)等288V的驱动电压(典型值),形成了多种电源并存的局面。使用这些电源来实现汽车的各种功能,就必须利用所谓的电力电子技术。如:回波(echo)技术,藉能量管理或功率管理的最佳化,高可靠性,利用线控(x-by-wire)装置的电子控制系统等都是非常需要的。这些电力电子装置与原来的装置比较,由于电力电子技术导致了“响应性好”、“软控制的灵活性”、“小型轻量化的操控”、“高的效率”等一系列优越的性能,尤其是从各类照明、指示灯、雨刷(刮水器)、电动窗等1kW以下的轻负载到数十kW功率级的电力驱动,功率都不断增大。利用电动机、逆变器或交流变换器等电力电子装置的性能,大幅度提升了汽车的动力性能。

  在汽车工业的应用主要有:利用电子开关替代传统的机械开关以及继电器;无触点点火、燃油电子喷射;电子动力转向、电子自动变速器;对原有的直流电源系统进行改造;对水泵、动力转向、悬架等进行电子监控。

  3.电力电子技术在光伏发电中的应用

  光伏发电技术是可再生的新能源重要组成部分,可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电器,大到兆瓦级电站,小到玩具。光伏电源无处不在。到2040年可再生能源将占光能耗得50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上。到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占80%以上,太阳能发电将占到60%以上。这些数据说明光伏发电产业的发展前景及其在能源领域的重要战略地位。光伏发电系统是由太阳能电池方阵,储存电能的蓄电池,充放电控制器、逆变器、并网控制、无功补偿,电控柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。其中除了太阳能电池,其它部分都需要电力电子技术支持。

  4.结束语

  总而言之,电力电子技术是智力、信息、知识密集型技术,也是我国经济与社会可持续发展项目之一,对促进国民经济发展,特别是电子工业发展将具有一定价值。

  【参考文献】

  [1]王宝卿.电子技术在电力系统中的应用.中国科技博览,2009,(31).

  [2]俞勇祥.电力电子技术的应用概况.新技术新工艺,2000,(10).

  [3]黄俊,王兆安,杨君.电力电子技术.机械工业出版社,2008.

  [4]何平.简述电力电子技术在新能源建设中的应用.中国电力电子产业发展高峰论坛.论文集.

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