電力電子技術在輸電領域的應用分析

孔慶生

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展促進了電力電子技術的進步，新材料、新構件不斷研制成功并且投入使用使得電力電子技術的應用領域更為廣闊。越來越多的科技力量被應用于現(xiàn)代控制技術之中，尤其是計算機技術更是提供了堅實的支撐。隨著時間的流逝，電力電子技術在輸電領域的應用中也取得了諸多驕人的成果。

關鍵詞：電力電子技術；輸電領域；應用；成果

電力電子技術不管是在國內(nèi)還是都已經(jīng)被廣泛的應用于輸電領域之中，特別是在交直流輸配電系統(tǒng)中。本文結合電力電子技術的發(fā)展成果以及工作經(jīng)驗，對用于電力系統(tǒng)的各種類型的電力電子裝置的基本原理和其在輸電領域中的應該進行討論，闡釋具體的應用方法。

一、電力電子技術概述

（一）電力電子技術的介紹

電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術所變換的”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不同，電力電子技術主要用于電力變換。電力電子技術又劃分為電力電子器件和交流技術兩個方面，現(xiàn)在已經(jīng)是現(xiàn)代化電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎課，能夠為培養(yǎng)相關的專業(yè)人才打下堅實的基礎。

（二）電力電子技術的作用

（1）優(yōu)化電能使用。在使用電能時利用電力電子技術進行處理，能夠合理有效的使用電能。以節(jié)約用電為例，在對風機水泵、電力牽引、化工、電解等方面進行調(diào)研之后，發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)電總量巨大，因此應該將電力電子技術的推廣與應用作為一項重要的戰(zhàn)略措施，經(jīng)過使用已經(jīng)取得了明顯的節(jié)能效果，因此電力電子技術的廣泛應用在我國已經(jīng)成為重點。

（2）改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過相關的研究驗證絕大部分的電能都需要經(jīng)過電力電子技術的處理才能夠進行使用。在工業(yè)和民用的各種機電設備中，95%的設備都與電力電子產(chǎn)業(yè)息息相關。電力電子技術屬于弱電控制強電的技術，是機電設備與計算機之間進行連接的重要接口，能夠為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)使用微電子技術創(chuàng)造良好的條件，是發(fā)揮計算機作用的保證和基礎。

（3）促進機電設備轉向高頻化發(fā)展。電力電子技術目前處于高頻化和變頻技術的發(fā)展中，使機電設備突破了原有的工頻傳統(tǒng)，能夠有效提升工作效率，縮減機電設備的體積，促進響應速度的提高，適應各種基準信號，真正做到無噪音使用以及實現(xiàn)全新的功能和用途。

（4）引發(fā)電子技術的改革。電力電子技術應該開始推進智能發(fā)展，從某種方面來說能夠實現(xiàn)信息處理與功率處理的統(tǒng)一，將微電子技術與電力電子技術進行一體化發(fā)展。甚至有言論稱電力電子技術將會把人們帶進第二次電子革命的邊緣

二、電力電子技術在輸電領域中的應用

電力電子技術的將電力作為處理對象，對電能進行調(diào)節(jié)、控制與轉換；在輸電領域中直流輸電、柔性交流輸電這兩方面經(jīng)常會采用電力電子技術。

（一）直流輸電領域

直流輸電系統(tǒng)是由換流站（整流站和逆變站）、直流線路、交流側和直流側的電力濾波器、無功補償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及保護、控制裝置等構成。其中換流站是直流輸電系統(tǒng)的核心，它完成交流和直流之間的變換。在直流輸電中只有兩根輸電線路，線路建設費用低廉。當輸電距離了超過某一定長度時，直流輸電可以取得經(jīng)濟效益，適用于遠距離的大容量輸電。在進行直流輸電時會受到電抗的影響，能夠有效的保持穩(wěn)定，在由直流聯(lián)絡的2個交流系統(tǒng)之間也不會出現(xiàn)同步運行穩(wěn)定問題。直流輸電方式在現(xiàn)代輸電網(wǎng)絡中備受青睞，隨著電力電子技術的發(fā)展與應用開始采用品閘管組成的換流閥取代水銀整流器組成現(xiàn)代直流輸電的基本格局。依照晶閘管控制回路工作情況的變化，現(xiàn)代直流輸電技術大致上經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。7080年代，早期應用的晶閘管使用的是高頻脈沖信號控制晶閘管主電路的工作狀態(tài)，是實際意義上的弱電控制強電的方式。80年代以光間接觸晶閘管的方式投入使用，光信號通過光纖輸出，在受信端再通過光電轉化變成電信號，依然是利用電信號控制晶閘管主電路工作狀態(tài)。80年代之后，光信號直接觸發(fā)的光晶閘管大范圍的進行使用，光晶管換流閥觸發(fā)回路采用發(fā)光二極管和光纖。直流輸電具有穩(wěn)定性高、輸電量大以及易于調(diào)節(jié)和控制的優(yōu)勢，能夠對蓋亞交流輸電技術起到補充作用，在全球范圍內(nèi)都得到了普遍的應用。

電力電子技術在直流輸電中應用，促進我國的遠距離大容量的輸電及電網(wǎng)互聯(lián)工程中高壓直流輸電技術的發(fā)展。我國的西電東送和南北互供電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略為我國遠距離大容量高壓直流輸電提供了廣闊的發(fā)展空間。但是我國的高壓直流輸電項目的規(guī)劃也是高壓直流輸電技術特別是其設備國產(chǎn)化的考驗。

（二）柔性交流輸電

電力電子元件的單件功率容量處于持續(xù)提升的狀態(tài)下，高壓技術也得了相應的發(fā)展。上世紀八十年代柔性交流輸電設備研制成功并投入應用，是專門應用于遠距離大容量輸電中的，能夠快速控制相關的參數(shù)。電力電子技術是柔性交流輸電技術的基礎，還包含了其他靜止控制器件的交流傳輸設備，使用這種設備能夠有效提高輸電系統(tǒng)的可控性、穩(wěn)定性因此可以有效的預防事故的發(fā)生。這種設備能夠實現(xiàn)靈活控制交流輸電功率潮流，大量提升送電量。柔性交流輸電技術主要是通過電子技術以及現(xiàn)代控制技術來完成阻抗交流輸電并且能夠快速靈活的進行電壓調(diào)節(jié)以及相位的輸電技術。在柔性交流輸電中STATCOM、SSSC、UPFC處于基礎地位同時也是十分關鍵的，這些設備在我國就有廣泛的應用前景。

三、結束語

在正文內(nèi)容中站在了直流輸電技術和柔性交流輸電技術的角度，對于電力電子技術在輸電領域中的相關應用進行了分析，但是電力電子技術還可以用于直流聯(lián)絡、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定等方面。經(jīng)濟的發(fā)展為科學技術的發(fā)展提供了堅實的物質基礎，電力電子技術也搭乘時代發(fā)展的快車得到了一定程度的發(fā)展，將發(fā)展成果應用于輸電領域中能夠有效保證輸電水平的穩(wěn)定提升，直流輸電向無交流電源負荷點輸電的問題得到了妥善的解決，也使得設備更加精簡，成本達到了有效的控制。技術的進步為電力電子技術在輸電領域的廣泛應用提供了良好的市場環(huán)境，電力電子技術也必定會綻放異彩。

參考文獻：

[1]王鴻利.電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（09）.

[2]項誠來.基于柔性直流中級聯(lián)型模塊化多電平換流器控制技術研究[D].北京交通大學，2012.

[3]李貴軍，詹世濤.電力電子技術在輸電領域的應用[J].科學與財富，2011（9）：210-211.