淺談電力電子學(xué)的實(shí)際應(yīng)用

鄧卓宜

【摘要】電力電子學(xué)是一門關(guān)于電力控制和電力轉(zhuǎn)換的學(xué)科，在日常生活中具有十分廣泛的應(yīng)用，本文主要從逆變器以及智能電網(wǎng)兩方面簡(jiǎn)單介紹了電力電子學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電力電子學(xué);應(yīng)用;逆變器;智能電網(wǎng)

電力電子學(xué)主要研究固態(tài)電子學(xué)在電力控制和轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用，是一門利用電力電子元件的交叉技術(shù)學(xué)科。電力電子學(xué)始于汞弧整流器的發(fā)展，彼得·庫珀·休伊特于1902年發(fā)明成功，將交流電轉(zhuǎn)換成了直流電[1]。

電力電子學(xué)的應(yīng)用范圍十分寬泛，從電池充電器、音頻放大器，到風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)器，直至互連電網(wǎng)的高壓直流輸電系統(tǒng)都有所應(yīng)用，電力電子系統(tǒng)幾乎存在于每個(gè)電子設(shè)備之中。

一、逆變器

逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電子裝置或電路。逆變器不產(chǎn)生任何電力，電力由直流電源提供。

逆變器可使用于需要能源不間斷提供的任何設(shè)施之中，如醫(yī)院和機(jī)場(chǎng)等。當(dāng)正常供電的電網(wǎng)中斷時(shí)，需要逆變器“挺身而出”。電力可從準(zhǔn)備的電池中取出轉(zhuǎn)換為可用的交流電壓，直到電網(wǎng)電力恢復(fù)，或者直到備用發(fā)電機(jī)聯(lián)機(jī)。當(dāng)逆變器的輸出反饋到負(fù)載時(shí)，如果電網(wǎng)電源中斷，逆變器的應(yīng)用可保持完全充電，實(shí)現(xiàn)電量保證以及不受干擾的獨(dú)立性[2]。

逆變器對(duì)于許多可再生能源應(yīng)用也是至關(guān)重要的。在光伏技術(shù)中，由光伏模塊或直流電能輸電，然后，逆變器將其轉(zhuǎn)換為交流電壓，以便與負(fù)載或電網(wǎng)連接。逆變器也可用于其他可再生系統(tǒng)，如風(fēng)力渦輪機(jī)。在這些應(yīng)用中，渦輪轉(zhuǎn)速經(jīng)常變化，引起電壓頻率的變化，甚至引起幅值的變化，在這種情況下，逆變器的存在可以整流產(chǎn)生的電壓，穩(wěn)定頻率和幅值。

二、智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是現(xiàn)代化的電網(wǎng)，它利用信息和通信技術(shù)，以自動(dòng)化的方式收集和處理信息，例如關(guān)于供應(yīng)者和消費(fèi)者行為的信息。智能電網(wǎng)可以提高電力生產(chǎn)和分配的效率，具有可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性[3]。

由風(fēng)力渦輪機(jī)或水力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力會(huì)導(dǎo)致發(fā)電頻率的變化，在這些系統(tǒng)中利用電力電子裝置可以將產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成高壓直流電。而智慧電網(wǎng)的存在可以更好地改善電力系統(tǒng)提供的功率，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備。

智能電網(wǎng)也為區(qū)域以及基礎(chǔ)設(shè)施點(diǎn)設(shè)備的安裝提供了監(jiān)測(cè)和管理電力流動(dòng)的可能。傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)，如變電站的電容器組或電壓調(diào)節(jié)器，需要較長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整電壓，并且可能因距離產(chǎn)生問題。如果附近電路電壓過高，可能危及相關(guān)人員，并造成公共事業(yè)和設(shè)備的損壞。此外，電網(wǎng)故障將導(dǎo)致光伏發(fā)電機(jī)立即關(guān)閉，造成電網(wǎng)電力需求激增。而基于智能電網(wǎng)的監(jiān)管器則比眾多設(shè)備更容易控制。

電力電子學(xué)的應(yīng)用與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，本文僅簡(jiǎn)單介紹了一些相關(guān)的內(nèi)容，希望對(duì)關(guān)于電力電子學(xué)的其他研究有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張波. 電力電子學(xué)亟待解決的若干基礎(chǔ)問題探討[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2006， 21（3）：24-35.

[2] 李岱. 靈活交流輸電和電力電子學(xué)[J]. 電力電子技術(shù)， 1998（3）：102-105.

[3] 張為佐. 電力電子技術(shù)的二十年及其未來——思考走向信息時(shí)代的電力電子學(xué)[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化， 2002（1）：1-3.