變流技術在電力系統(tǒng)中的應用

...wd...變流技術在電力系統(tǒng)中的應用目錄引言1一、變流技術的概況1(一)電力電子變流技術是電力電子技術的一個研究方向1〔二〕目前我國在電力電子變流技術研究和應用上仍待解決的問題1二、電力電子技術的應用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)電廠風機水泵的變頻調速23.太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)2三、電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用3〔一〕發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用3〔二〕輸電環(huán)節(jié)中的應用3〔三〕配電環(huán)節(jié)中的應用3完畢語3題目：變流技術在電力系統(tǒng)中的應用摘要:電力電子變流技術在電力系統(tǒng)中的應用非常廣泛，興旺國家在用戶最終實用的電能中，有60%以上的電能至少經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)代化的進程中，電力電子技術是關鍵技術之一。可以說，如果離開電力電子技術，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。關鍵詞:電力電子變流技術電力系統(tǒng)應用引言電力電子技術理論是建設在電子學、電力學和控制學三個學科根基之上的一門新型學科，隨著該技術的不斷開展，它已廣泛的用于交通運輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等，在照明、空調等家用電器及其他領域中也有著廣泛的應用。本文主要介紹了電力電子技術在電力系統(tǒng)中的運用一、變流技術的概況電力電子技術，又稱功率電子技術，服務于以電力半導體器件及“變頻技術〞為核心的電力電子行業(yè)，是20世紀后期誕生和開展起來的一門嶄新的技術，主要研究各種電力電子器件，以及這些電力電子器件所構成的各種各樣能高效地完成對電能的變換和控制的電路或裝置。作為一門新興學科，電力電子技術是以電力為研究對象的電子技術，它利用各種電力電子器件和控制技術對電能〔包括電壓、電流、頻率和波形等〕控制和變換。(一)電力電子變流技術是電力電子技術的一個研究方向其在可再生能源發(fā)電方面應用廣泛?？稍偕茉粗饕L能、太陽能、生物和地熱能等。各種能源由于其轉化為電能的方式不同，將其送入電網(wǎng)時必須要用變流技術按用戶的要求對其進展調整和控制。大局部可再生能源產生的能量通常是不穩(wěn)定的，在并網(wǎng)時都需要加以控制和調節(jié)，同時將盡可能多的有功能量送入電網(wǎng)，其中的能量變換、儲存、發(fā)電機控制和并網(wǎng)控制等過程都離不開電力電子技術，特別是大功率變流技術。〔二〕目前我國在電力電子變流技術研究和應用上仍待解決的問題〔1〕大功率變流器制造技術水平較低，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口，需要突破關鍵技術實現(xiàn)國產化。二、電力電子技術的應用電力電子變流技術共有四大塊，即整流電路〔AC-DC〕、逆變電路〔DC-AC〕、交流調壓電路〔AC-AC〕、斬波電路〔DC-DC〕。它們在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)起著舉足輕重的作用尤其是自20世紀80年代，柔性交流輸電〔FACTS〕概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻介紹和總結了相關設備的基本原理和應用現(xiàn)狀。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節(jié)的直流電，為直流用電設備供電，如電爐的溫度控制、直流電機的轉速控制、同步發(fā)電機的勵磁調節(jié)控制、電鍍及電解電源控制等。用于大型發(fā)電機的靜止勵磁控制中，由于省去了勵磁機這個中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調節(jié)，給先進的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產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)定運行特性。隨著大功率全控性電力電子期間的誕生和開展，整流電路通過多相整流方式改變了輸出電壓的脈動頻率，使得輸出電壓基本實現(xiàn)了無脈動。通過對控制角的調節(jié)和功率因數(shù)的補償環(huán)節(jié)，使得輸出電壓最大可能的提供應負載，減少電能在轉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，即將直流電轉換成負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、交流電動機調速、不連續(xù)電源、感應加熱電源等。其核心局部都是逆變電路。逆變電路經常和變頻的概念聯(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，當水頭的變化幅度較大時(尤其是抽水蓄能機組)，機組的最正確轉速亦隨之發(fā)生變化。風力發(fā)電的有效功率與風速的三次方成正比，風車捕捉最大風能的轉速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機組變速運行，通過調整轉子勵磁電流的頻率，使其與轉子轉速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。2.發(fā)電廠風機水泵的變頻調速發(fā)電廠的廠用電率平均為8%，風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風機水泵的變頻調速，可以到達節(jié)能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟，國內外有眾多的生產廠家，并有完整的系列產品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產能力的企業(yè)不多，國內有不少院校和企業(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)利用無窮盡的干凈新能源——太陽能，是調整未來能源構造的一項重要戰(zhàn)略措施。大功率太陽能發(fā)電，無論是獨立系統(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。日本實施的陽光方案以3～4kW的戶用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為主，我國實施的送電到鄉(xiāng)工程則以10～15kW的獨立系統(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。交流調壓電路是指將一種形式的交流電轉換成另一種形式的交流電的電路，可以改變相關的電壓、電流、頻率和相數(shù)等。交流調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)電磁式開關在斷開負載電路時往往有電弧產生，觸頭已燒損，開斷時間長；在運行過程中有噪聲污染環(huán)境，機械壽命收到限制等等。由電力電子器件組成的交、直流開關具有無觸頭、開關速度快、使用壽命長等優(yōu)點。交流調壓電路無需另加環(huán)流電路，所以電路簡單，調整方便。但其含有較嚴重的諧波分量，不過對于加熱爐、電光源、小容量電動機等慣性較大的負載，諧波對工作的影響較小。異步電動機的軟起動裝置也屬于交流調壓電路的一種應用，應當注意的是，軟起動裝置不僅在電動機起動或制動時可以起電壓調節(jié)作用，在電動機運行中也可以適當調節(jié)加于電動機上的電壓，使電動機上實際工作電壓得到優(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換成另一種形式直流電的電路，被廣泛應用于開關電源級直流電動機的驅動中。如不連續(xù)電源、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機動車輛的無級變速及電動汽車的控制。它能使上述被控對象獲得加速平穩(wěn)、快速相應的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。由于變換去輸入是電網(wǎng)電壓經不可控整流而來的直流電壓，所以直流斬波不僅能起到調壓的作用，同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側諧波電流的作用三、電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用〔一〕發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機組的多種設備，電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。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、風力發(fā)電的開展較快，燃料電池更是備受關注。太陽能發(fā)電和風力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電能質量較差，常需要儲能裝置緩沖，需要改善電能的質量，這就血藥電力電子技術。當需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，也離不開電力電子技術。為了合理地利用水利資源，近年來抽水儲能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動機的起動和調速都需要電力電子技術。超導儲能是未來的一種儲能方式，他需要強大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術。核聚變反響堆在產生強大磁場和注入能量時，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置?！捕齿旊姯h(huán)節(jié)中的應用電力電子器件應用于高壓輸電系統(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)定運行特性。直流輸電〔HVDC〕和輕型直流輸電〔HVDCLight〕技術。直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、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特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。直流輸電在長距離、大容量時有很大的優(yōu)勢，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。近年來開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現(xiàn)的?！踩撑潆姯h(huán)節(jié)中的應用無功補償和諧波抑制對電力系統(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)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進展電