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1電力電子技術(shù)的應(yīng)用情況

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，電力電子技術(shù)大大服務(wù)了我們的生活，在新能源開(kāi)發(fā)利用、電能質(zhì)量控制、日常生活等方面發(fā)揮了極其重要的作用，電力電子技術(shù)主要還是用于電力變換。利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模電能變換的技術(shù)，有時(shí)也稱(chēng)為功率電子技術(shù)。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家預(yù)測(cè)，今后將有95%的電能要經(jīng)電力電子技術(shù)處理后再使用。從工程中電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電、輸電和配電等環(huán)節(jié)到日常生活中的直流電源、電路都離不開(kāi)電力電子技術(shù)，一些新型產(chǎn)品的誕生也離不開(kāi)電力電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用。隨著電力電子技術(shù)及風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備已進(jìn)入風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)并為解決電能質(zhì)量控制提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

2風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)介紹

由于風(fēng)能的不確定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的電壓、頻率也是時(shí)刻變化的。為了不對(duì)電網(wǎng)造成污染，風(fēng)電并入電網(wǎng)必須滿(mǎn)足并網(wǎng)條件，以電網(wǎng)電壓同步信號(hào)作為系統(tǒng)輸出電流的跟蹤信號(hào)，使輸出電流快速跟蹤電網(wǎng)電壓。為了滿(mǎn)足此并網(wǎng)要求，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能需要經(jīng)過(guò)交流-直流-交流的變換并入電網(wǎng)，并網(wǎng)逆變系統(tǒng)通常包括整流、逆變、濾波、輸電等環(huán)節(jié)。

3電力電子技術(shù)在風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1在發(fā)電機(jī)組及其整流環(huán)節(jié)的應(yīng)用

早期的交-直-交并網(wǎng)逆變系統(tǒng)采用晶閘管相控整流器，這種系統(tǒng)需要增加無(wú)功補(bǔ)償電路，電力電子技術(shù)的發(fā)展使得PWM整流逐步取代了相控整流，PWM整流器逐步成熟，改善了發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)。當(dāng)前的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成為結(jié)合了先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械制造、電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)的高科技產(chǎn)品，因此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分就是高科技的電力電子技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速之間是三次方正比的關(guān)系，對(duì)機(jī)組進(jìn)行變速運(yùn)行，可使風(fēng)力發(fā)電獲得最大有效功率，電力電子技術(shù)在發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用，改善了發(fā)電環(huán)節(jié)中發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。此外，對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率進(jìn)行調(diào)整，可確保輸出頻率恒定，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁技術(shù)的核心在于變頻電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展所研制出的開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中，不再需要增速裝置，而是直接驅(qū)動(dòng)。提高了可靠性，降低了維護(hù)量及其費(fèi)用，減少了組件，集成度也變得越來(lái)越高。

3.2在并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)中的大功率開(kāi)關(guān)管、功率器件等的使用促進(jìn)了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中DSP周?chē)布娐返倪M(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了功率器件驅(qū)動(dòng)電路對(duì)IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷；采用基于DSP的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)檢測(cè)、鎖相跟蹤、PI調(diào)節(jié)、SPWM形成等各功能模塊的軟硬件實(shí)現(xiàn)，不但滿(mǎn)足了控制電路的要求，還能夠完成并網(wǎng)安全控制和故障保護(hù)等實(shí)時(shí)性、快速性要求很高的控制功能，提高了控制電路的可靠性。特別是一些新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，讓風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)體積變得越來(lái)越小，自動(dòng)控制能力越來(lái)越完善。

3.3在風(fēng)電輸送及節(jié)能方面的應(yīng)用

我國(guó)風(fēng)能資源豐富，但能源分配不均衡，解決辦法通常是建立電力外送大通道。由于長(zhǎng)距離高壓輸電的線(xiàn)路造價(jià)低、電能損耗小等特點(diǎn)，通常采用高壓輸電，電力電子技術(shù)在高壓輸電方面的的應(yīng)用不僅降低了設(shè)備的資金投入，而且解決了系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。此外，電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)的主要應(yīng)用是柔性交流輸電技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送功率的快速控制，增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低了電力傳輸?shù)某杀?，在很大程度上改善了系統(tǒng)的輸電能力。

4結(jié)束語(yǔ)

電力電子技術(shù)在風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，為風(fēng)能的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了技術(shù)支持，在風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。文章從其在發(fā)電機(jī)組及其整流環(huán)節(jié)的應(yīng)用、在并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用、在風(fēng)電輸送及節(jié)能方面的應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行了探討和分析。電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展成為解決我國(guó)環(huán)境和能源問(wèn)題的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

作者：孫翠芬孫磊位：山東輕工職業(yè)學(xué)院濰坊醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院