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题目：

变流技术在电力系统中的应用

摘要:

电力电子变流技术在电力系统中的应用非常广泛，发达国家在用户最终实用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。

电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。

可以说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。

关键词:

电力电子变流技术电力系统应用

引言

电力电子技术理论是建立在电子学、电力学和控制学三个学科基 础之上的一门新型学科，随着该技术的不断发展，它已广泛的用于交 通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。

本文主要介绍了电力电子技术在电力系统中的运用

一、变流技术的概况

电力电子技术，又称功率电子技术，服务于以电力半导体器件及“变频技术”为核心的电力电子行业，是20世纪后期诞生和发展起来的一门崭新的技术，主要研究各种电力电子器件，以及这些电力电子器件所构成的各种各样能高效地完成对电能的变换和控制的电路或装置。

作为一门新兴学科，电力电子技术是以电力为研究对象的电子技术，它利用各种电力电子器件和控制技术对电能（包括电压、电流、频率和波形等）控制和变换。

（一）电力电子变流技术是电力电子技术的一个研究方向

其在可再生能源发电方面应用广泛。

可再生能源主要包括风能、太阳能、生物和地热能等。

各种能源由于其转化为电能的方式不同，将其送入电网时必须要用变流技术按用户的要求对其进行调整和控制。

大部分可再生能源产生的能量通常是不稳定的，在并网时都需要加以控制和调节，同时将尽可能多的有功能量送入电网，其中的能量变换、储存、发电机控制和并网控制等过程都离不开电力电子技术，特别是大功率变流技术。

（二）目前我国在电力电子变流技术研究和应用上仍待解决的问题

（1）大功率变流器制造技术水平较低，装置可靠性差；

（2）高性能大功率变流装置之前几乎全部依靠进口，需要突破关键技术实现国产化。

二、电力电子技术的应用 

电力电子变流技术共有四大块，即整流电路（AC-DC）、逆变电路（DC-AC）、交流调压电路（AC-AC）、斩波电路（DC-DC）。

它们在电力系统的各个环节起着举足轻重的作用尤其是自20 世纪80 年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。

已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。

以下介绍四大电路在电力系统中的作用。

（一） 整流电路（AC-DC） 

整流电路是电力电子电路中出现在最早的一种，广泛用于电能的 变换电路，其作用是将交流电变换成大小可以调节的直流电，为直流 用电设备供电，如电炉的温度控制、直流电机的转速控制、同步发电机的励磁调节控制、电镀及电解电源控制等。

用于大型发电机的静止

励磁控制中，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。

用于输电环节，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。

随着大功率全控性电力电子期间的诞生和发展，整流电路通过多 相整流方式改变了输出电压的脉动频率，使得输出电压基本实现了无 脉动。

通过对控制角的调节和功率因数的补偿环节，使得输出电压最 大可能的提供给负载，减少电能在转换过程中的能量损失。

（二）逆变电路（DC-AC） 

电力系统中的逆变通常指的是无源逆变，即将直流电转换成负载 所需要的不同频率和电压值的交流电，通常称为逆变器。

主要用于蓄 电池、干电池、太阳能电池、交流电动机调速、不间断电源、感应加热电源等。

其核心部分都是逆变电路。

逆变电路经常和变频的概念联系在一起。

1．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。

2 .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， 但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。

3 .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。

交流调压电路是指将一种形式的交流电转换成另一种形式的交流电的电路，可以改变相关的电压、电流、频率和相数等。

交流调压电路除了在电力系统的发电环节、输电环节、配电环节中有桌广泛的应用而外，在高压电器中也起着重要的作用。

常规电磁式开关在断开负载电路时往往有电弧产生，触头已烧损，开断时间长；在运行过程中有噪声污染环境，机械寿命收到限制等等。

由电力电子器件组成的交、直流开关具有无触头、开关速度快、使用寿命长等优点。

交流调压电路无需另加环流电路，所以电路简单，调整方便。

但其含有较严重的谐波分量，不过对于加热炉、电光源、小容量电动机等惯性较大的负载，谐波对工作的影响较小。

异步电动机的软起动装置也属于交流调压电路的一种应用，应当注意的是，软起动装置不仅在电动机起动或制动时可以起电压调节作用，在电动机运行中也可以适当调节加于电动机上的电压，使电动机上实际工作电压得到优化和保持。

4.斩波电路（DC-DC） 

斩波电路是将一种形式的直流电转换成另一种形式直流电的电路，被广泛应用于开关电源级直流电动机的驱动中。

如不间断电源、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及电动汽车的控制。

它能使上述被控对象获得加速平稳、快速相应的性能，并同时收到节约电能的效果。

由于变换去输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流的作用 

三、电力电子技术在电力系统中的应用 

（一）发电环节中的应用

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。

传统的发电方式是火力发电、水利发电以及后来兴起的核能发电。

能源危机后各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。

其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。

太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电能质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能的质量，这就血药电力电子技术。

当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。

为了合理地利用水利资源，近年来抽水储能发电站受到重视。

其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。

超导储能是未来的一种储能方式，他需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。

核聚变反应堆在产生强大磁场和注入能量时，需要大容量的脉冲电源，这种电源就是电力电子装置。

（二）输电环节中的应用

电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。

直流输电（HVDC）和轻型直流输电（HVDC Light）技术。

直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的优势。

1970 年世界上第一项晶闸管换流器，标志着电力电子技术正式应用于直流输电。

从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。

直流输电在长距离、大容量时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。

近年来发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。

（三）配电环节中的应用

无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要意义。

晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。

近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。

在配电系统，电力电子装置还可以用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量的控制，改善供电质量。

在变电所，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

随着科学技术的进一步发展和人民生活水平的不断提高，电力电子技术已经走进了我们的生活，在家用电器的节能方面，电力电子技术有着不可取代的作用。

结束语 

文中概述性地介绍电力电子技术的四大变换电路及其特点，并介绍了电力电子技术在电力系统中的各类应用，重点在发电环节中、输电环节中、配电环节中的运用。

致谢

本毕业论文的撰写得到李敬芬老师的认真指导以及得到了很多同学提供的很好的参考性意见及工具，资料等，在此深表感谢。

同时感谢帮助过本毕业论文撰写的所有老师和朋友。

【参考文献】 

［1］王兆安.电力电子技术．第四版[M].北京：

机械工业出版社，2008，11．

［2］黄家善.电力电子技术．第二版[M].北京：

机械工业出版社，2009，2．

［3］李梅兰.电力系统分析．第三版[M].北京：

中国电力出版社，2005，8

云南现代职业技术学院毕业论文（设计）指导记录表

学生姓名：

李博学号：

201230201004专业：

电气自动化

指导教师姓名：

李敬芬学科专业：

机电技术职称：

高级讲师

论文题目：

交流技术在电力系统中的应用

指导记录

第一稿：

1.全文格式完全不对。

2.仿照论文样式认真写。

指导教师签名：

李敬芬

2015年5月25日

第二搞：

1.层次不清，重新整理。

2.在电力系统中的应用写的太少，再补充。

指导教师签名：

李敬芬

2015年5月31日

第三搞：

论文修改建议,1.格式不对，缺少目录，致谢。

2.层次不清，请参看发给你的文件内容。

指导教师签名：

李敬芬

2015年6月5日

第四稿：

你还需要将正文的字体、字号和行间距等统一后，把目录中的页码重新改一下。

指导教师签名：

李敬芬

2015年6月7日

论文可以定稿。

指导教师签名：

李敬芬

2015年6月8日

说明：

1、此表为学生在毕业论文（设计）过程中教师指导学生的动态记录，供指导教师在每次指导学生时填写并签名。

2、此表由学生保管，并于每次接受教师指导时交指导教师填写。

论文完

成后，此表由学生交指导教师，指导教师收齐后交各系教务秘书处。

一同装进学生的论文中。

云南现代职业技术学院毕业论文（设计）定稿评定表

学生姓名：

李博年级：

12级专业：

电气自动化

指导教师定稿评语（对论文的总体评价，包括特色和不足，写明是否同意定稿。

）

本文以电力电子变流技术在电力系统中的应用作为主题，阐述了电力电子变流技术的四个重要组成及基本原理，分析了在电力系统中的基本应用。

本文在选题上紧扣专业技术，观点正确。

不足之处是对查阅的资料理解消化不够，对毕业论文写作相关要求和格式不清楚，对变流技术在电力系统中的具体应用阐述过少，重点不突出。

总体上符合毕业论文要求。

同意定稿。

成绩评定（按优、良、中、合格和不合格评定）

指导教师（签名）：

年月日

专家抽查意见

签名

年月日

学院教务部抽查意见

签名

年月日