探究電力系統(tǒng)中電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用分析

精品文檔-下載后可編輯探究電力系統(tǒng)中電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用分析【摘要】電力系統(tǒng)在社會經(jīng)濟發(fā)展中有著非常重要的作用，其供電效果也對整個社會的發(fā)展和人民生活有著重要的影響。隨著科技信息的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)對新技術(shù)的應(yīng)用也越來越頻繁。在這當(dāng)中就有一項應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，即電力電子技術(shù)。它的應(yīng)用使電能得到了相應(yīng)的變換和控制，推動了電力系統(tǒng)的廣泛發(fā)展。而電力電子技術(shù)中的變流技術(shù)對電能優(yōu)化和提高電力系統(tǒng)的效率等方面都有著積極的作用。本文就電力電子變流技術(shù)和它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及作用做了相關(guān)分析，以使這項技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮其作用。

【關(guān)鍵詞】電力電子;變流技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用

電力系統(tǒng)是提供相應(yīng)的電能生產(chǎn)和電能消費的系統(tǒng)，它需要通過發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對電能的有效管控，對人們的正常用電有著重要的保障作用。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中出現(xiàn)了電力電子技術(shù)，它是應(yīng)用相應(yīng)的電力電子器件來控制和變換電能的技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，電力電子變流技術(shù)也在不斷的成熟和完善，在電力系統(tǒng)中的作用也越來越明顯，推動了電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化。電力電子變流技術(shù)在發(fā)達國家的電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為普遍，它不僅能優(yōu)化電能和提高電力系統(tǒng)的工作效率，還能夠促使機電一體化的發(fā)展和對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。

一、電力電子變流技術(shù)概述

隨著社會用電的需求，電力電子技術(shù)逐漸得到了相應(yīng)的研究與發(fā)展。20世紀(jì)60年代以后，電力電子技術(shù)開始被應(yīng)用到相關(guān)的領(lǐng)域，如電力電子領(lǐng)域和控制技術(shù)領(lǐng)域。其中，電力電子技術(shù)在控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用使相應(yīng)的電能能夠得到科學(xué)有效的轉(zhuǎn)換和控制，從而推動了電能的合理應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。電力電子技術(shù)是用計算機系統(tǒng)將電子技術(shù)、電路技術(shù)和電力控制技術(shù)等方面進行相應(yīng)的整合應(yīng)用的現(xiàn)代化的電力技術(shù)，晶閘管的出現(xiàn)標(biāo)志著這項技術(shù)發(fā)展到相應(yīng)的成熟階段。

電力電子技術(shù)主要包括兩個方面的技術(shù)，一是電子電子器件制造技術(shù)和電力電子變流技術(shù)。電力電子器件制造技術(shù)在發(fā)展過程中得到了不斷的提高和發(fā)展。相應(yīng)的電力電子器件已經(jīng)由第一代的低耗能和小體積發(fā)展到具有自動關(guān)斷功能和結(jié)合相應(yīng)的功率器件、驅(qū)動器件、控制器件等更完善的第三代電力電子器件。其發(fā)展前景更加可觀。電力電子變流技術(shù)也在不斷的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，整流電路得到了廣泛的應(yīng)用，逆變電路也在此過程中得到了一定程度的發(fā)展。隨著自動斷電器件的應(yīng)用，逆變電路開始有了更為迅速的發(fā)展。與此同時，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使電力電子系統(tǒng)的現(xiàn)代化控制技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了模糊控制、自適應(yīng)控制等控制方式。控制技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了相應(yīng)的應(yīng)用，也為電力電子技術(shù)的發(fā)展提供了更多的技術(shù)支持。

二、電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用形式

作為電力電子技術(shù)中的一部分，電力電子變流技術(shù)從上個世紀(jì)七、八十年代開始被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。一經(jīng)應(yīng)用便受到社會各界的極大關(guān)注。隨著不斷的發(fā)展，電力電子變流技術(shù)以整流電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路、斬波電路等形式在電力系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了相應(yīng)的良好效果。

（一）整流電路

整流電路是用可以調(diào)節(jié)大小的直流電代替了交流電供給直流用電設(shè)備的一種電力電子變流電路。整流電路通過整流二極管將輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，實現(xiàn)對交流電的整流。交流電壓在通過整流電路之后，就會變成混合電壓，既有交流電壓也有直流電壓。整流電路被應(yīng)用到一些相應(yīng)的用電控制和相關(guān)輸電環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了快速高效控制并推動了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。與此同時，整流電路還用多相整流的方式減少和控制了輸出電壓的脈動情況，并減少了電能的損失。

整流電路一般是由變壓器、濾波器和整流主電路組成的，在調(diào)節(jié)直流電動機的速度和調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁、電鍍、電解等方面得到了相應(yīng)的普遍運用。整流電路的變壓器的設(shè)置是為了使輸入的相應(yīng)的交流電壓與輸出的直流電壓之間保持相匹配協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)對交流電網(wǎng)與整流電路之間的隔離。變壓器在整流電路中的設(shè)置情況需要依據(jù)相應(yīng)的具體情況來確定。整流電路中的濾波器是為了能夠?qū)⒅绷麟妷褐械慕涣麟妷哼^濾掉而在主電路與負(fù)載之間進行的相應(yīng)連接。20世紀(jì)70年代，整流電路的主電路主要是由晶閘管和整流二極管。隨著不斷發(fā)展，發(fā)光二極管等新形材料逐漸被應(yīng)用到主電路中。

電力系統(tǒng)中的整流電路主要包括半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。其中，半波整流電路是整流電路系統(tǒng)中最為簡單的一種，它能夠通過電源變壓器將220伏電壓轉(zhuǎn)變成所需要的電壓大小，整流二極管能將相應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。經(jīng)過反復(fù)的轉(zhuǎn)換過程，一半的交流電被演變成了直流電，這也是半波整流的由來。半坡整流電路的電流利用率比較低，多用于電壓高、電流小的領(lǐng)域。全波整流電路可以認(rèn)為是由兩個半波整流電路組成的，其通過對整流電路的相應(yīng)調(diào)整，達到了對電能的高效運用，但其二級管所承受的電壓相對較大。橋式整流電路是使用最為廣泛的整流電路，它通過接入兩個二極管使電路形成了橋的形狀。橋式整流電路既能夠高效利用電能，還能夠使承受的反向電壓相應(yīng)減少，對其穩(wěn)定運行有一定的作用。

（二）交流調(diào)壓電路

交流調(diào)壓電路是運用改變電壓、相數(shù)等方式實現(xiàn)新形式的交流電代替原來的交流電的一種變流電路，其主要被應(yīng)用在控制電熱、控制燈光和控制交流電動機速度等方面。交流調(diào)壓電路在被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的同時，也實現(xiàn)了在高壓電器中的應(yīng)用。交流調(diào)壓電路雖然會產(chǎn)生諧波，但其對電路系統(tǒng)的影響并不是很大，而且該電路還具有設(shè)置簡單、方便控制和調(diào)節(jié)，對有色金屬的消耗較小等特點。此外，交流調(diào)壓電路還能在電動機的整個運行過程進行調(diào)壓，以保持電壓的穩(wěn)定和電動機的正常運轉(zhuǎn)。

交流電壓器通過依照相應(yīng)的規(guī)律控制交流開關(guān)從而達到控制輸出電壓的目的。交流調(diào)壓器控制電壓的方式主要有周波控制調(diào)壓、相位控制調(diào)壓和斬波控制調(diào)壓。其中，周波控制調(diào)壓是通過交流開關(guān)關(guān)閉和開通相應(yīng)的周波