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，對于大功率電力電子技術(shù)可靠供電系統(tǒng)進行研究，是電力行業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容。電網(wǎng)的運行規(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?；诖?，本文就大功率的電力電子技術(shù)進行分析，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)敏感負荷的供電可靠性來實現(xiàn)；第二，將大功率的電子技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中，以提升發(fā)電機的阻尼轉(zhuǎn)矩，來實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)可靠性提升。

2大功率電力系統(tǒng)可靠性供電概述

從敏感負荷角度對電力系統(tǒng)供電可靠性進行分析。實現(xiàn)供電的可靠性不僅要求電力系統(tǒng)中不能長時間斷電，還需要對電力供電系統(tǒng)的動態(tài)電壓質(zhì)量提出更高的要求。對系統(tǒng)中的電壓跌落以及電壓短時中斷的時間進行限定，在實際供電中，不同的電壓跌落中，其敏感負荷所能夠承受的電壓跌落時間存在著差異性。在一般規(guī)律下，跌落幅度越大，其敏感負荷所能夠才承受的時間越短。傳統(tǒng)的供電可靠性統(tǒng)計統(tǒng)計，只能以停電時間超過1分鐘或者5分鐘實際依據(jù)。在我國，對于自動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，而此時敏感負荷用戶有可能遭受到一定的電力損失。那么在實際的電力系統(tǒng)供電中，提升供電的可靠性，需要從電網(wǎng)方面進行綜合考慮，以優(yōu)化的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善動態(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行分析，當(dāng)有一個電源電路在正常供電時，則另外一個線路中的電源供電就會處于備用狀態(tài)。一旦線路中出現(xiàn)線常用電源供電異常的情況時，轉(zhuǎn)換開關(guān)開始發(fā)揮作用，自動切換到被用電源線路中。以轉(zhuǎn)換開關(guān)的形式，實現(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動態(tài)電壓恢復(fù)器

動態(tài)電壓恢復(fù)器簡稱DVR，DVR通過線路中的變壓器串聯(lián)在線路電源與敏感負荷之間。當(dāng)線路正常輸電時，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償為0。當(dāng)線路中出現(xiàn)了較大的電壓跌落時，此時，DVR就會發(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償值，來實現(xiàn)線路中的電壓補償。線路中所補償?shù)木€路電壓為額定電壓。從DVR的工作原理上進行分析，其實際的作用就是對提供線路中電壓補償，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)逐漸趨向于市場化，其主要有三種類型：在線型、離線型以及在線互動型。在實現(xiàn)的UPS中，需要具有儲能單元，其中最為常見的儲能單元為的電池儲能。在線型的UPS在逆變器支持下實現(xiàn)負荷供電，實際供電與電源無關(guān)，因此在電壓質(zhì)量獲得上比較高。

3.4發(fā)電機勵磁

大功率的電力電子技術(shù)在發(fā)電機勵磁中的應(yīng)用，作用突出。首先需要對發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)進行分析，發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機端電壓的維持，合理分配多臺電發(fā)電機之間的無功功率，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)體勵磁是其最為主要的勵磁方式，在實際電力系統(tǒng)運行中，可以按照電源的不同，將半導(dǎo)體勵磁分為他勵和自勵?，F(xiàn)行在電力企業(yè)中比較實用的就是基于勵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

典型的交流微網(wǎng)組成有：光伏發(fā)電、儲能電源、風(fēng)電機組以及柴油發(fā)電機組等。在以上的組成部件中，風(fēng)電以及儲能等電源，在電力電子變換器的轉(zhuǎn)換下，實現(xiàn)了對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)的特點比較突出，主要表現(xiàn)在以下方面。第一，微網(wǎng)的電壓等級比較低，在實際線路中與配電網(wǎng)相連，在大功率電力系統(tǒng)的尾端；第二，容量比較小，在10KV等級的微網(wǎng)容量為數(shù)百千瓦到十兆瓦之間；第三，電流實現(xiàn)雙向流動，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，其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能比較多。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對大電網(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)中正常運行，而離網(wǎng)是指，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，微網(wǎng)能夠迅速的脫離大功率電網(wǎng)，而實現(xiàn)獨立運行。

4.2微網(wǎng)分布式電源電流保護

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)電以及儲能電源等。第二，傳統(tǒng)發(fā)電機接口電源。例如柴油發(fā)電機、燃汽輪機等。當(dāng)微網(wǎng)分布式電源線路中出現(xiàn)故障時，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。而對于另外一種分布式電源進行分析，當(dāng)線路中發(fā)生短路時能夠利用串聯(lián)等效電抗的形式，實現(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，能夠?qū)崿F(xiàn)電流保護。

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所關(guān)注。因此，在本文中對大功率電力電子技術(shù)進行分析，研究大功率電力電子技術(shù)提高供電可靠性的應(yīng)用，并對微網(wǎng)可靠性供電進行詳細研究。在電力電力技術(shù)可靠性供電中的應(yīng)用研究中，分別對轉(zhuǎn)換開關(guān)、動態(tài)電壓恢復(fù)器、不間斷供電電源以及發(fā)電機勵磁等方面進行詳細研究，針對這些供電系統(tǒng)的作用論述，希望能夠為電力供電系統(tǒng)發(fā)展帶來幫助。

參考文獻：

[1]賀超.具有高可靠性的數(shù)字化大功率電力電子集成模塊研究與應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué),2014.

[2]周明磊.電力機車牽引電機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：平潭綜合實驗區(qū)傳媒中心