電力電子技術在電力生產中的應用

陳雷 黃宇文

摘?要：隨著科技的發(fā)展，技術的進步，人們對節(jié)約能源以及環(huán)境保護的需求日益提高，電力電子技術的發(fā)展應用起到了關鍵性的作用。

關鍵詞：電力電子;UPS;直流系統(tǒng);變頻器

1 緒論

電力電子技術是研究電能的變換和利用的技術，是弱電與強電的橋梁。由于電力電子技術迅速發(fā)展，新器件、新集成電路不斷涌現，新型設備也不斷涌現和更新，應用領域在不斷擴大。電力電子技術在電動機調速、電氣控制、交直流供電電源、發(fā)輸配電、照明控制、家用電器等諸多領域有著廣泛的應用，尤其在電力生產中研究應用占有很重要的位置，在電力生產節(jié)能、控制、調節(jié)等環(huán)節(jié)起著重要作用。

2 在電力生產過程中的應用

2.1 交流不停電電源UPS

發(fā)電企業(yè)交流不停電電源UPS輸出為220V不接地單相正弦電源，為發(fā)電機組的DCS系統(tǒng)、DAS系統(tǒng)、FSSS系統(tǒng)、測量儀表及重要執(zhí)行機構如電動執(zhí)行器、電磁閥等負荷，提供與其他廠用低壓交流系統(tǒng)隔離、可靠的獨立交流電源。

2.1.1 UPS系統(tǒng)組成

UPS系統(tǒng)的主要組成部分為：整流器、逆變器、旁路變壓器、靜態(tài)開關、手動旁路開關和相應二次控制部分，其中一次系統(tǒng)中的各種期間均采用電力電子器件。

2.1.2 UPS系統(tǒng)組成

UPS系統(tǒng)的正常工作電源由主回路提供，即交流輸入經整流器、逆變器后，通過靜態(tài)開關輸送至負載側，另有直流輸入電源逆變作為第一備用電源，交流旁路電源為第二備用電源。

2.1.3 UPS不同條件下的運行方式

（1）常用運行方式，即三相交流工作電源供電時，能提供電壓品質穩(wěn)定的單相電源;一般情況下輸入端會配置有隔離變壓器，防止雜波影響系統(tǒng)電源質量。

（2）當交流工作失去時，由直流輸入電源（一般為蓄電池）接入交流工作電源整流器后，經過逆變器并濾波后，通過靜態(tài)旁路開關提供品質穩(wěn)定的單相電源。

（3）如果交流工作電源及直流電源均失去，或者逆變器出現故障時，二者均不能正常供電，此時由交流旁路電源（一般為兩相380V）通過變壓器調壓至220V后，通過靜態(tài)旁路開關為負載供電。

（4）若整個系統(tǒng)中的靜態(tài)開關故障或檢修時，此時為確保UPS系統(tǒng)負載不失去電源，可投入手動旁路開關為負載供電，同時對靜態(tài)開關進行隔離，用以檢修或更換。

2.2 廠用直流系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)是電力企業(yè)廠用電源系統(tǒng)中重要的組成部分，主要用于控制設備及應急設備供電，其對電源品質及可靠性要求非常高。

直流電源系統(tǒng)主要用于高壓電氣設備的遠程控制、信號回路，繼電保護設備、自動裝置及其他一些重要的直流應急負荷（如事故潤滑/密封油泵、直流事故照明和不停電電源直流電源等）的供電。

直流系統(tǒng)由蓄電池組及配套充電柜組成，蓄電池組與充電裝置并聯運行，向所有直流負載供電。充電柜由若干個直流充電單元組成，使用了大量的電力電子元器件;直流系統(tǒng)在選擇配置充電時一般以十小時放電電流作為標準，并考慮一定的冗余，即1000安時的蓄電池，會選擇100安培的直流充電柜，并考慮多配置1到2個充電單元作為備用。

2.3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)

交流同步發(fā)電機在工作時主要依靠一個穩(wěn)定持續(xù)的磁場，持續(xù)一定的速率切割導線，從而產生持續(xù)不斷的電能，這套提供穩(wěn)定可靠磁場的設備即為勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是交流同步發(fā)電機正常工作的基礎，同時也是影響電能品質的重要因素，它的可靠運行對整個電網都有很大的影響。目前大型發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)應用最為廣泛的是機端自并勵三相橋式全控靜止勵磁系統(tǒng)，這種勵磁方式結構最簡單，可靠性高。

該系統(tǒng)通過發(fā)電機出口配置的勵磁變壓器降壓，將較低的交流電源通過可控硅整流器整流、濾波，形成穩(wěn)定可靠的直流勵磁電流，通過碳刷接入發(fā)電機轉子回路，實現發(fā)電機工作所需的穩(wěn)定、強大磁場。此系統(tǒng)對電力電子器件的要求是容量大，同時對可靠性和散熱性能也有很高的要求。

2.4 高壓變頻器

高壓變頻器是應用現代電力電子技術、電力拖動技術以及計算機控制技術等研制開發(fā)的高效節(jié)能型產品，它采用了先進的輸入切分技術、優(yōu)化的串聯多重疊加技術、獨特的單相橋式逆變技術、優(yōu)秀的光纖傳導技術、完善的過電壓保護技術、波形連續(xù)變換技術以及遠程通訊控制技術等。

發(fā)電企業(yè)風機電動機變頻器較多采用高壓變頻器，以達到經濟節(jié)能、快速調節(jié)的效果。一般情況下為通用的獨立式高壓變頻器，主要控制異步交流電動機的速度和轉矩，以實現工作設備在適應系統(tǒng)需要的前提下，達到最優(yōu)的節(jié)能效果;同時，變頻調速裝置也在重載拖動的特定場合可以為電機提供軟啟動功能，但現階段已逐步淘汰。

3 結語

本文只闡述了電力電子技術在電力生產中最具有代表性的典型應用，實際上電力電子技術在電力生產中的應用遠不止如此，電力電子技術為電力生產的安全，高效、穩(wěn)定、節(jié)能的控制中發(fā)揮著非常重要的作用。