變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電氣自動(dòng)化畢業(yè)論文

1、 云南現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院?？飘厴I(yè)論文題目：變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用姓 名： 學(xué) 號(hào)：201230201004專 業(yè)：電氣自動(dòng)化指導(dǎo)老師： 年 月 日聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。簽名: 李博 日期: 2015年5月25日 目錄引言1一、變流技術(shù)的概況1(一)電力電子變流技術(shù)是電力電子技術(shù)的一個(gè)研究方向1 （二）目前我國在電力電子變流技術(shù)研究和應(yīng)用上仍待解決的問題1二、電力電子技

2、術(shù)的應(yīng)用1（一） 整流電路（AC-DC）1 （二）逆變電路（DC-AC）21水力發(fā)電的有效功率22 . 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速23 . 太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)2三、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用3（一）發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用3（二） 輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用3（三） 配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用3結(jié)束語3致謝4【參考文獻(xiàn)】4題目：變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要: 電力電子變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，發(fā)達(dá)國家在用戶最終實(shí)用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢哉f，如果離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的

3、現(xiàn)代化就是不可想象的。關(guān)鍵詞: 電力電子 變流技術(shù) 電力系統(tǒng) 應(yīng)用引言 電力電子技術(shù)理論是建立在電子學(xué)、電力學(xué)和控制學(xué)三個(gè)學(xué)科基 礎(chǔ)之上的一門新型學(xué)科，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，它已廣泛的用于交 通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等，在照明、空調(diào)等家用電器及其他領(lǐng)域中也有著廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹了電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用一、變流技術(shù)的概況 電力電子技術(shù)，又稱功率電子技術(shù)，服務(wù)于以電力半導(dǎo)體器件及“變頻技術(shù)”為核心的電力電子行業(yè)，是20世紀(jì)后期誕生和發(fā)展起來的一門嶄新的技術(shù)，主要研究各種電力電子器件，以及這些電力電子器件所構(gòu)成的各種各樣能高效地完成對(duì)電能的

4、變換和控制的電路或裝置。作為一門新興學(xué)科，電力電子技術(shù)是以電力為研究對(duì)象的電子技術(shù)，它利用各種電力電子器件和控制技術(shù)對(duì)電能（包括電壓、電流、頻率和波形等）控制和變換。(一)電力電子變流技術(shù)是電力電子技術(shù)的一個(gè)研究方向其在可再生能源發(fā)電方面應(yīng)用廣泛?？稍偕茉粗饕L(fēng)能、太陽能、生物和地?zé)崮艿?。各種能源由于其轉(zhuǎn)化為電能的方式不同，將其送入電網(wǎng)時(shí)必須要用變流技術(shù)按用戶的要求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和控制。大部分可再生能源產(chǎn)生的能量通常是不穩(wěn)定的，在并網(wǎng)時(shí)都需要加以控制和調(diào)節(jié)，同時(shí)將盡可能多的有功能量送入電網(wǎng)，其中的能量變換、儲(chǔ)存、發(fā)電機(jī)控制和并網(wǎng)控制等過程都離不開電力電子技術(shù)，特別是大功率變流技術(shù)。（二）目

5、前我國在電力電子變流技術(shù)研究和應(yīng)用上仍待解決的問題 （1）大功率變流器制造技術(shù)水平較低，裝置可靠性差； （2）高性能大功率變流裝置之前幾乎全部依靠進(jìn)口，需要突破關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用 電力電子變流技術(shù)共有四大塊，即整流電路（AC-DC）、逆變電路（DC-AC）、交流調(diào)壓電路（AC-AC）、斬波電路（DC-DC）。它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)起著舉足輕重的作用尤其是自20 世紀(jì)80 年代，柔性交流輸電（FACTS）概念被提出后，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。

6、以下介紹四大電路在電力系統(tǒng)中的作用。 （一） 整流電路（AC-DC） 整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)在最早的一種，廣泛用于電能的 變換電路，其作用是將交流電變換成大小可以調(diào)節(jié)的直流電，為直流 用電設(shè)備供電，如電爐的溫度控制、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制、電鍍及電解電源控制等。用于大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制中，由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。用于輸電環(huán)節(jié)，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。 隨著大功率全控性電力電子期間的誕生和發(fā)展，

7、整流電路通過多 相整流方式改變了輸出電壓的脈動(dòng)頻率，使得輸出電壓基本實(shí)現(xiàn)了無 脈動(dòng)。通過對(duì)控制角的調(diào)節(jié)和功率因數(shù)的補(bǔ)償環(huán)節(jié)，使得輸出電壓最 大可能的提供給負(fù)載，減少電能在轉(zhuǎn)換過程中的能量損失。 （二）逆變電路（DC-AC） 電力系統(tǒng)中的逆變通常指的是無源逆變，即將直流電轉(zhuǎn)換成負(fù)載 所需要的不同頻率和電壓值的交流電，通常稱為逆變器。主要用于蓄 電池、干電池、太陽能電池、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等。其核心部分都是逆變電路。逆變電路經(jīng)常和變頻的概念聯(lián)系在一起。1水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當(dāng)水頭的變化幅

8、度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組)，機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速亦隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機(jī)組變速運(yùn)行，通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。 2 . 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速發(fā)電廠的廠用電率平均為8%，風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%，且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟，國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并有完整的系列產(chǎn)品， 但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和

9、生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。 3 . 太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)開發(fā)利用無窮盡的潔凈新能源太陽能，是調(diào)整未來能源結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施。大功率太陽能發(fā)電，無論是獨(dú)立系統(tǒng)還是并網(wǎng)系統(tǒng)，通常需要將太陽能電池陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，所以具有最大功率跟蹤功能的逆變器成為系統(tǒng)的核心。日本實(shí)施的陽光計(jì)劃以34kW 的戶用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為主，我國實(shí)施的送電到鄉(xiāng)工程則以1015kW 的獨(dú)立系統(tǒng)居多， 而大型系統(tǒng)有在美國加州的西門子太陽能發(fā)電廠(7.2MW)等。 交流調(diào)壓電路是指將一種形式的交流電轉(zhuǎn)換成另一種形式的交流電的電路，

10、可以改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等。交流調(diào)壓電路除了在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)中有桌廣泛的應(yīng)用而外，在高壓電器中也起著重要的作用。常規(guī)電磁式開關(guān)在斷開負(fù)載電路時(shí)往往有電弧產(chǎn)生，觸頭已燒損，開斷時(shí)間長(zhǎng)；在運(yùn)行過程中有噪聲污染環(huán)境，機(jī)械壽命收到限制等等。由電力電子器件組成的交、直流開關(guān)具有無觸頭、開關(guān)速度快、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。交流調(diào)壓電路無需另加環(huán)流電路，所以電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。但其含有較嚴(yán)重的諧波分量，不過對(duì)于加熱爐、電光源、小容量電動(dòng)機(jī)等慣性較大的負(fù)載，諧波對(duì)工作的影響較小。異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)裝置也屬于交流調(diào)壓電路的一種應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)注意的是，軟起動(dòng)裝置不僅在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)可

11、以起電壓調(diào)節(jié)作用，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中也可以適當(dāng)調(diào)節(jié)加于電動(dòng)機(jī)上的電壓，使電動(dòng)機(jī)上實(shí)際工作電壓得到優(yōu)化和保持。 4. 斬波電路（DC-DC） 斬波電路是將一種形式的直流電轉(zhuǎn)換成另一種形式直流電的電路，被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源級(jí)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中。如不間斷電源、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機(jī)動(dòng)車輛的無級(jí)變速及電動(dòng)汽車的控制。它能使上述被控對(duì)象獲得加速平穩(wěn)、快速相應(yīng)的性能，并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。由于變換去輸入是電網(wǎng)電壓經(jīng)不可控整流而來的直流電壓，所以直流斬波不僅能起到調(diào)壓的作用，同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用 三、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 （

12、一）發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用 電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電、水利發(fā)電以及后來興起的核能發(fā)電。能源危機(jī)后各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來越受到重視。其中太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展較快，燃料電池更是備受關(guān)注。太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電能質(zhì)量較差，常需要儲(chǔ)能裝置緩沖，需要改善電能的質(zhì)量，這就血藥電力電子技術(shù)。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，也離不開電力電子技術(shù)。  為了合理地利用水利資源，近年來抽水儲(chǔ)能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速都需要電力電子技術(shù)。超導(dǎo)儲(chǔ)能是未來的一種儲(chǔ)能方

13、式，他需要強(qiáng)大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術(shù)。  核聚變反應(yīng)堆在產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)和注入能量時(shí)，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置。 （二） 輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行特性。直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDC Light）技術(shù)。直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。1970 年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。從此以后世界上新建的

14、直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。  直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年來發(fā)展起來的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。  （三） 配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用無功補(bǔ)償和諧波抑制對(duì)電力系統(tǒng)有重要意義。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）都是重要的無功補(bǔ)償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?。在配電系統(tǒng)，電力電子裝置還可以用于防止電網(wǎng)瞬時(shí)停電、瞬時(shí)電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量的控制，改善供電質(zhì)量。  在變電所，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。  隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力電子技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活，在家用電器的節(jié)能方面，電力電子技術(shù)有著不可取代的作用。 結(jié)束語 文中概述性地介紹電力電子技術(shù)的四大變換電路及其特點(diǎn)，并介紹了電力電子技術(shù)在電