大功率電力電子技術(shù)可靠供電系統(tǒng)研究

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【摘要】隨著電力行業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)于大功率電力電子技術(shù)可靠供電系統(tǒng)進(jìn)行研究，是電力行業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容。電網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)模越來越大，電力用戶的需求逐年增加，提升電力系統(tǒng)的可靠性是電力企業(yè)所面臨的重要任務(wù)。在科技發(fā)展背景下，大量的電力電子裝置被應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，為電力系統(tǒng)可靠性提升帶來諸多幫助。基于此，本文就大功率的電力電子技術(shù)進(jìn)行分析，研究該技術(shù)下的可靠供電系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】大功率；電力電子技術(shù)；可靠供電系統(tǒng)；研究

1前言

大功率電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，主要涉及到了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電以及用電等方面。實(shí)現(xiàn)大功率電力電子技術(shù)供電可靠性，在本文中從兩方面進(jìn)行分析，第一，提升大功率電力電子技術(shù)的供電可靠性，可以通過提高工業(yè)敏感負(fù)荷的供電可靠性來實(shí)現(xiàn)；第二，將大功率的電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，以提升發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性提升。

2大功率電力系統(tǒng)可靠性供電概述

從敏感負(fù)荷角度對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)供電的可靠性不僅要求電力系統(tǒng)中不能長(zhǎng)時(shí)間斷電，還需要對(duì)電力供電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量提出更高的要求。對(duì)系統(tǒng)中的電壓跌落以及電壓短時(shí)中斷的時(shí)間進(jìn)行限定，在實(shí)際供電中，不同的電壓跌落中，其敏感負(fù)荷所能夠承受的電壓跌落時(shí)間存在著差異性。在一般規(guī)律下，跌落幅度越大，其敏感負(fù)荷所能夠才承受的時(shí)間越短。傳統(tǒng)的供電可靠性統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)，只能以停電時(shí)間超過1分鐘或者5分鐘實(shí)際依據(jù)。在我國(guó)，對(duì)于自動(dòng)重合閘成功或者備用電源投入成功的現(xiàn)象不能視為用戶停電，而此時(shí)敏感負(fù)荷用戶有可能遭受到一定的電力損失。那么在實(shí)際的電力系統(tǒng)供電中，提升供電的可靠性，需要從電網(wǎng)方面進(jìn)行綜合考慮，以優(yōu)化的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善動(dòng)態(tài)帶電壓質(zhì)量[1]。

3大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用

3.1轉(zhuǎn)換開關(guān)

轉(zhuǎn)換開關(guān)電源供電中發(fā)揮著重要的作用，在實(shí)際電力系統(tǒng)電源供電中，包含兩路或者多路的電源供電，轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)多路電源之間的相互切換。在本文中以兩路電源供電為例進(jìn)行分析，當(dāng)有一個(gè)電源電路在正常供電時(shí)，則另外一個(gè)線路中的電源供電就會(huì)處于備用狀態(tài)。一旦線路中出現(xiàn)線常用電源供電異常的情況時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)開始發(fā)揮作用，自動(dòng)切換到被用電源線路中。以轉(zhuǎn)換開關(guān)的形式，實(shí)現(xiàn)線路正常供電，其開關(guān)投入使用成本較低，應(yīng)用廣泛[2]。

3.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器

動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器簡(jiǎn)稱DVR，DVR通過線路中的變壓器串聯(lián)在線路電源與敏感負(fù)荷之間。當(dāng)線路正常輸電時(shí)，線路中在沒有產(chǎn)生電壓跌落的情況，DVR完全不發(fā)揮作用，其在線路中所輸出的電壓補(bǔ)償為0。當(dāng)線路中出現(xiàn)了較大的電壓跌落時(shí)，此時(shí)，DVR就會(huì)發(fā)揮其真正的作用，DVR通過自身輸出與跌落電壓值相同的電壓補(bǔ)償值，來實(shí)現(xiàn)線路中的電壓補(bǔ)償。線路中所補(bǔ)償?shù)木€路電壓為額定電壓。從DVR的工作原理上進(jìn)行分析，其實(shí)際的作用就是對(duì)提供線路中電壓補(bǔ)償，避免線路由于電壓跌落出現(xiàn)故障[3]。

3.3不間斷供電電源

不間斷的供電電源，簡(jiǎn)稱為UPS。目前，隨著科技不斷發(fā)展，UPS已經(jīng)逐漸趨向于市場(chǎng)化，其主要有三種類型：在線型、離線型以及在線互動(dòng)型。在實(shí)現(xiàn)的UPS中，需要具有儲(chǔ)能單元，其中最為常見的儲(chǔ)能單元為的電池儲(chǔ)能。在線型的UPS在逆變器支持下實(shí)現(xiàn)負(fù)荷供電，實(shí)際供電與電源無關(guān)，因此在電壓質(zhì)量獲得上比較高。

3.4發(fā)電機(jī)勵(lì)磁

大功率的電力電子技術(shù)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁中的應(yīng)用，作用突出。首先需要對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)端電壓的維持，合理分配多臺(tái)電發(fā)電機(jī)之間的無功功率，繼而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，在電力系統(tǒng)中，半導(dǎo)體勵(lì)磁是其最為主要的勵(lì)磁方式，在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可以按照電源的不同，將半導(dǎo)體勵(lì)磁分為他勵(lì)和自勵(lì)?，F(xiàn)行在電力企業(yè)中比較實(shí)用的就是基于勵(lì)磁電力電子裝置的三相晶閘管全橋整流器，在該整流器中采用時(shí)間常數(shù)比較小的一階慣性環(huán)節(jié)。

4微網(wǎng)可靠性供電

4.1交流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

典型的交流微網(wǎng)組成有：光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電源、風(fēng)電機(jī)組以及柴油發(fā)電機(jī)組等。在以上的組成部件中，風(fēng)電以及儲(chǔ)能等電源，在電力電子變換器的轉(zhuǎn)換下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)額定電壓頻率交流電的轉(zhuǎn)換，并在靜態(tài)開關(guān)的轉(zhuǎn)換下連接在微網(wǎng)母線上。交流微網(wǎng)的特點(diǎn)比較突出，主要表現(xiàn)在以下方面。第一，微網(wǎng)的電壓等級(jí)比較低，在實(shí)際線路中與配電網(wǎng)相連，在大功率電力系統(tǒng)的尾端；第二，容量比較小，在10KV等級(jí)的微網(wǎng)容量為數(shù)百千瓦到十兆瓦之間；第三，電流實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，在微網(wǎng)結(jié)構(gòu)中為分布式的電源網(wǎng)狀，基于微網(wǎng)這樣的特點(diǎn)，其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能比較多。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大電網(wǎng)的功率輸送，另一方面，也能夠從大功率電網(wǎng)中吸收功率；第四，微網(wǎng)具有多種工作模式，其中比較突出的就是并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種形式。并網(wǎng)工作形式幫助微網(wǎng)能夠在大功率電網(wǎng)中正常運(yùn)行，而離網(wǎng)是指，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，微網(wǎng)能夠迅速的脫離大功率電網(wǎng)，而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。

4.2微網(wǎng)分布式電源電流保護(hù)

微網(wǎng)分布式電源主要包含兩大類的電源，第一，逆變器接口電源。例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及儲(chǔ)能電源等。第二，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)接口電源。例如柴油發(fā)電機(jī)、燃汽輪機(jī)等。當(dāng)微網(wǎng)分布式電源線路中出現(xiàn)故障時(shí)，以上兩種電源類型所能夠提供的短路電流存在著較大的差異。對(duì)于逆變器接口電源來說，電源線路在線路中容易受到電力電子器件等耐流能力的影響與限制，其電源所能夠提供的短路電流值不超過線路中額定電流的1.5倍。在這樣的線路背景下，該種電源類型不能夠?qū)崿F(xiàn)有力的電流保護(hù)。而對(duì)于另外一種分布式電源進(jìn)行分析，當(dāng)線路中發(fā)生短路時(shí)能夠利用串聯(lián)等效電抗的形式，實(shí)現(xiàn)較大短路電流的供應(yīng)，因此該種電源類型與逆變器接口分布式電源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)電流保護(hù)。

5結(jié)論

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的供電可靠性逐漸受到社會(huì)所關(guān)注。因此，在本文中對(duì)大功率電力電子技術(shù)進(jìn)行分析，研究大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用，并對(duì)微網(wǎng)可靠性供電進(jìn)行詳細(xì)研究。在電力電力技術(shù)可靠性供電中的應(yīng)用研究中，分別對(duì)轉(zhuǎn)換開關(guān)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、不間斷供電電源以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等方面進(jìn)行詳細(xì)研究，針對(duì)這些供電系統(tǒng)的作用論述，希望能夠?yàn)殡娏╇娤到y(tǒng)發(fā)展帶來幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周明磊.電力機(jī)車牽引電機(jī)在全速度范圍的控制策略研究[D].北京:北京交通大學(xué),2013.

[3]鄭晟.中高壓電力電子變換中的功率單元及功率器件的級(jí)聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].杭州:浙江大學(xué),2013.

作者：林艷 單位：平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)傳媒中心