电力电子技术在电力系统中的运用.docx

电力电子技术在电力系统中的应用北极星电力网技术频道作者:2009-5-514:05:45(阅2185次)关键词:电力电子发电环节输配电电力电子技术是电工技术中的新技术是电力与电子技术(强电和弱电技术)的融合已在国民经济中发挥着巨大作用对未来输电系统性能将产生巨大影响。目前电力电子技术的应用已涉及电力系统的各个方面包括发电环节、输配电系统、储能系统等等。一、发电环节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。（二）大型发电机的静止励磁控制。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。（二）水力、风力发电机的变速恒频励磁。水力发电的有效功率取决于水头压力和流量当水头的变化幅度较大时（尤其是抽水蓄能机组）机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率可使机组变速运行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。（三）发电厂风机水泵的变频调速。发电厂的厂用电率平均为8%风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%且运行效率低。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众多的生产厂家并有完整的系列产品但具备（四）太阳能发电控制系统。开发利用无穷尽的洁净新能源———太阳能是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电无论是独立系统还是并网系统通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。日本实施的阳光计划以3～4kW的户用并网发电系统为主我国实施的送电到乡工程则以10～15kW的独立系统居多而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂（7.2MW）等。二、输电环节（一）柔性交流输电技术(FACTS)交流输电或电网的运行性能。已应用的FACTS控制器有静止无功补偿器(SVC)、静止调相机(STATCON)、静止快速励磁器(PSS)、串联补偿器(SSSC)等。近年来柔性交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。国内也对FACTS进行了深入的研究和开发（二）高压直流输电技术(HVDC)流站可以搬迁可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力。此外可关断器件组成的换流器由于采用了可关断的电力电子器件可避免换相失败对受端系统的容量没有要求故可用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛)供电今后还可用于城市配电系统并用于接入。1．天生桥—广州直流输电工程（2001年）±500kV1800MW980km2．三峡—常州直流输电工程（2003年）±500kV3000MW890km3．三峡—广州直流输电工程（2004年）±500kV3000MW962km近年来直流输电技术又有新的发展轻型直流输电采用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器应用脉宽调制技术进行无源逆变解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题。同时大幅度简化设备降低造价。世界上第一个采用IGBT构成电压源换流器的轻型直流输电工业性试验工程于1997年投入运行。（三）静止无功补偿器(SVC)SVC是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关实现快速、频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC可以有不同的回路结构按控制的对象及控制的方式不同分别称之为晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)或晶闸管控制电抗器(TCR)。我国输电系三、配电环节是快速发展的姊妹型新式电力电子技术。采用FACTS的核心是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力;发展CP的目的是在配电系统中加强供电的可靠性和提高供电质量。CP和FACTS的共同基础技术是电力电子技术各自的控制器在结构和功能上也相同其差别仅是额定电气值不同四、其他应用（一）同步开断技术实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。美国西屋公司已制造出13KV、600A、由GTO元件组成的固态开关安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到1/3ms这是一般机械开关无法比拟的。现在由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”已问世。（二）直流电源许多负载必须使用直流电源世界上发电总量的20—30%（三）不间断电源(UPS)和各种AC—DC、DC—AC开关电源程控交换