電力電子系統(tǒng)的組成_電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子系統(tǒng)的組成

電力電子系統(tǒng)是由主電路和控制電路組成的。

主電路中的電壓和電流一般都較大，而控制電路的元器件只能承受較小的電壓和電流。

因此在主電路和控制電路連接的路徑上，如驅(qū)動(dòng)電路與主電路的連接處，或者驅(qū)動(dòng)電路與控制信號(hào)的連接處，以及主電路與檢測(cè)電路的連接處，一般需要進(jìn)行電氣隔離，而通過其它手段如光、磁等來傳遞耦合。

由于主電路中往往有電壓和電流的過沖，而電力電子器件一般比主電路中普通的元器件要昂貴，但承受過電壓和過電流的能力卻要差一些。

因此，在主電路和控制電路中附加一些保護(hù)電路，以保證電力電子器件和整個(gè)電力電子系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行，也往往是非常必要的。

器件一般有三個(gè)端子（或稱極），其中兩個(gè)聯(lián)結(jié)在主電路中，而第三端被稱為控制端（或控制極）。器件通斷是通過在其控制端和一個(gè)主電路端子之間加一定的信號(hào)來控制的，這個(gè)主電路端子是驅(qū)動(dòng)電路和主電路的公共端，一般是主電路電流流出器件的端子。

電力電子技術(shù)的應(yīng)用

在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，包括發(fā)電環(huán)節(jié)在內(nèi)的多種設(shè)備，是將來應(yīng)用該技術(shù)的主要環(huán)節(jié)，主要是進(jìn)行改善和應(yīng)用這些設(shè)備。

（1）大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，其控制靜止勵(lì)磁是采用的閘管整流并自勵(lì)方式，此方式在各行業(yè)的大電力系統(tǒng)得到廣泛采用。因?yàn)閯?lì)磁機(jī)的中間慣性部分被去掉了，所以具備快速性調(diào)節(jié)性能，可以產(chǎn)生良好控制效果和充分發(fā)揮其性能。

（2）風(fēng)力和水力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。用水力進(jìn)行發(fā)電的有效功率基本是由水頭壓力和流量決定的。在水頭變化較大時(shí)，機(jī)組最優(yōu)的轉(zhuǎn)速也會(huì)跟著發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率主要是和風(fēng)速的三次方有關(guān)系，是正比關(guān)系，風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。要使機(jī)組變速運(yùn)行，取得最大的有效功率，可以通過改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、輸出的頻率恒定。該應(yīng)用的核心技術(shù)主要是變頻電源。

在節(jié)電方面的應(yīng)用

（1）變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)節(jié)電主要是表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是電動(dòng)機(jī)本身挖掘節(jié)電潛力;另一個(gè)是通過變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)。只有將二者結(jié)合起來，才使得電動(dòng)機(jī)節(jié)電方面變得較完善。交流調(diào)速目前在礦山和冶金等行業(yè)的電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。

（2）減少無功損耗，提高功率因數(shù)。在電氣設(shè)備中，其器具包括變壓器在內(nèi)的主要設(shè)備都是屬于感性負(fù)載。他們?cè)谶\(yùn)行時(shí)，不但消耗電氣設(shè)備的有功功率，還消耗它的無功功率。無功電源和有功電源是一樣的，是用來保證電能質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。所以，當(dāng)電氣設(shè)備中的無用功的容量比較小時(shí)，應(yīng)該增裝無功補(bǔ)償設(shè)備，從而使得設(shè)備功率因數(shù)得到很大的提高。

在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

（1）通信用高頻開關(guān)電源。通信業(yè)的進(jìn)步和飛速發(fā)展，在很大程度上推動(dòng)了通信電源的高速發(fā)展。在通信技術(shù)中，一次電源通常為整流器，而二次電源為直流—直流變換器。在通信設(shè)備中，電源電壓不同，集成電路的種類也多;因此，在通信供電系統(tǒng)中，從中間母線電壓，將變換成所需的各種各樣的直流電壓，這樣才可以減小損耗，能較為方便的增加和安裝設(shè)備。

（2）直流-直流（DC/DC）變換器。DC/DC變換器是一個(gè)將固定的直流電壓轉(zhuǎn)換成可以變動(dòng)的直流電壓，在地鐵列車和無軌電車無級(jí)變速的控制上該技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用了，同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能。將直流斬波器用來代替變阻器，可以節(jié)約電能達(dá)到30%左右，效果很好。直流斬波器不僅可以起到能夠調(diào)節(jié)電壓的作用（如開關(guān)電源），而且還可以對(duì)電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲進(jìn)行有效地控制和抑制，使調(diào)節(jié)和控制效果取得了明顯的進(jìn)步。

（3）直流輸電技術(shù)。直流輸電、輕型直流輸電技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：有較大的輸電容量，能靈活的進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并且穩(wěn)定性能極好等。同時(shí)，電壓直流輸電所具有的的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是：可以利用海底電纜輸電;并能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電;還可以將不同頻率系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。在上個(gè)世紀(jì)七十年代，電力電子技術(shù)正式應(yīng)用在直流輸電上，起源于世界上第一個(gè)晶閘管換流器的誕生。從那往后，在生產(chǎn)實(shí)踐中所用到的`直流輸電工程基本上都是用的晶閘管換流閥。

在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

目前，能否進(jìn)行可靠性供電，到底如何進(jìn)行加強(qiáng)和提高電能質(zhì)量，是現(xiàn)在配電系統(tǒng)中所需要迫切解決的問題，要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾才可以使電能質(zhì)量得到控制，同時(shí)還要滿足頻率和諧波以及電壓的不對(duì)稱度的要求。用戶電力技術(shù)（DFACTS）是在柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）的各項(xiàng)技術(shù)成熟以后，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并能對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行控制的一項(xiàng)新技術(shù);它是現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)中的主要應(yīng)用。由于DFACTS設(shè)備其原理、結(jié)構(gòu)、功能與FACTS比較相似，根據(jù)市場(chǎng)的需求，其使用范圍會(huì)逐漸廣泛，再加上電力電子器件價(jià)格越來越廉價(jià)，可以預(yù)計(jì)DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將快速進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段。

改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)

根據(jù)世界上較為發(fā)達(dá)的國(guó)家進(jìn)行的預(yù)測(cè)和判斷，今后將有百分之九十以上的電能需要利用電力電子技術(shù)進(jìn)行處理之后，才可以進(jìn)行使用。電力電子技術(shù)與百分之九十五的現(xiàn)代的工業(yè)以及各種民用的機(jī)電設(shè)備有很大的關(guān)系。特別指出的是，電力電子技術(shù)是一個(gè)用弱電來控制強(qiáng)電的載體，同樣也是計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電設(shè)備之間進(jìn)行接口的重要瓶頸。該技術(shù)可以為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)將來采用微電子技術(shù)創(chuàng)造有利的條件和強(qiáng)大的技術(shù)支持，還可以為將來充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)奠定強(qiáng)有力的技術(shù)條件和基礎(chǔ)。