电力电子技术在电气工程中的应用

邓长林

摘要：当今社会正在处在一个信息技术不断更新发展的时期，电子科技技术的飞速发展给人们的日常生活带来了很大的便利，同时广泛应用于电气控制中，电气自动化控制系统是电气控制的一个主要系统，目前，在电气控制领域中电子技术对电气设备的正常运行可以进行有效的控制。随着科学技术的发展，各种新型的控制元件和应用软件不断应用于电气控制系统中，提升了整个系统的可靠性，精简了作业流程。

关键词：电力电子技术；电气控制；应用；

1.引言

电力电子技术现已在电力领域中的应用非常广泛，不仅涉及到电力学、电子学和控制理论等方面，尤其是80年代后期，绝缘栅极双极型晶体管的兴起，标志着电力电子技术开始进入以复合型器件为主的时代，各种新型安全型复合控件不断涌现。在21世仍以迅猛的速度发展，并同计算机技术共同服务于人类社会的各个方面。本文主要从电流保护技术、PWM控制技术、无功补偿技术、高压直流输电技术、有源电力滤波器技术五个方面来论述电力电子技术在电气工程中的应用，同时阐述电力电子技术在电气工程中的重要意义。

2.电子技术在电气工程中的应用

2.1电气控制系统中过电流保护技术

电气控制系统中的过电流保护。电力电子电路在出现运行故障之后会出现过电流的现象。针对这种问题的解决以往采用的是尽快切断熔断器、直流快速断路器以及电流继电器的方式来保护电力电子主要电路。但是现阶段的电力电子器件变得越来越小，功率性能越来越大，传统的保护系统装置无法再起到作用。因而，为了减少过电流的现象，人们开始关注自动去除驱动控制信号方式。具体是指通过设置专门的过电流保护电子电路，对检测过电流之后及时发出、调节或者驱动电路。

2.2变速恒频励磁技术

在风力发电的运转过程中，其转子励磁的应用，使得发生的电流跳转频率的选择，可以通过变频电源来运作，从而使其功率的发挥得以最大化，从而避免一些因为风速问题而产生的频率差，以免风力发电的稳定差不能够被有效实现和发挥。在正常运行的情况下，

系统中的变速恒频控制是在电机的定子电路中实现的。由于风速的不断变化，风力机和发电机也随之变速运行。发电机发出的频率变化的交流电首先通过整流器变换成直流电，然后通过逆变器变换为恒定频率的交流电接入电网。系统结构如图1所示。

2.3 PWM控制技术

PWM（Pulse Width Modulation）控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）；面积等效原理是PWM技术的重要基础理论；一种典型的PWM控制波形SPWM：脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形称为SPWM波。开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一電磁骚扰（EMD）源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。

2.3静态无功补偿技术

SVC技术即静态无功补偿器，用于新型固态开关，该设备显著的特点就是基本元件晶阀管，在替代机械开关的情况下，用控制电抗器和控制电容器的方式完善输电导纳的功能，从而实现频繁且快速地改变输电系统的导纳功能的目的，具有速度快、周期短的特点。静止无功补偿器主要的四种形式之一就是可控硅控制空芯电抗器型（SVC），因其有反应迅速且灵敏、运行可靠、价格便宜、使用范围广、等特性，所以在工业较发达国家的工业生产中广泛应用，这已经发展成为主流形式，一般情况下，SVC由可变的或者是固定的电容器支路和系统中可控支路进行并联而组成的，可分为TCR、TSC和TCT以及SSR这四种类型，TCR型的SVC反应速度是最快的，运行可靠，随着SVR技术优势进一步的普及，其在工业生产用电方面和输电配电领域必将得到全面的发展和推广。

2.4电网智能配电技术

智能配电网就是以配电网高级自动化技术为基础，通过应用和融合先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信等技术，利用智能化的开关设备、配电终端设备，在坚强电网架构和双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件支持下，电力电子技术将CP技术和FACTS技术融合，增大传输电力的能力、提升FACTS技术的思想核心和交流输电系统的核心，由此可见，FACTS与CP技术合为一体是电子电力技术的发展趋势，以实现配电网在正常运行状态下完善的监测、保护、控制、优化和非正常运行状态下的自愈控制，最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应和其它附加服务。

2.5有源电力滤波器技术

有源滤波器电力电子装置是基于动态抑制谐波的电力电子设备，以谐波的大小变化为依据进行无功补偿，有源电力滤波器通过电源装备来提供运行的动力，对传统的滤波器进行了功能的补充，提高了电力控制的效率，从根本上实现了电力系统的动态补偿。有源电力滤波器通过电源来提供动力，对电力系统谐波进行补偿，取代了传统的固定補偿的方式，实现了真正的动态补偿。有源电力滤波器通过保证电力系统谐波的稳定性，进而保证了电力系统运作的稳定，电力电子技术的有源电力滤波器在电力系统的无功补偿方面得到了广泛的应用。有源电力滤波器系统构成原理图如图1所示。

3.电力电子技术应用在电气工程中的重要意义

电力电子技术是在计算机技术和自动化控制技术的基础上实现电能间互相转换的这一功效，因此，电力电子技术不仅可以提高电气系统的工作效率以及强化电气系统的自控能力，更能提升电气系统的服务质量，以便更好的服务于强电工业，对电气工程具有重要意义，主要体现在以下几方面：

3.1有效提高电气系统的自动智能化程度

电力电子器件的不断开发和应用为电力电子技术提供更为广阔的发展空间，有效促进电气系统向自动智能化方向发展，而模糊控制和智能化控制的飞速发展又为电力电子器件的发展奠定了坚实的基础。

3.2工作效率高且性能较好

电子电为技术的操作与传统电气技术相比，有更加方便的优势，传统操作空间相对狭窄造成操作十分困难，对于工作进程起到了阻碍，影响工作效率，电子电为技术的出现使工作人员的效率得到了显著提高，简单的操作方式与开阔的空间减小了工作压为的同时也避免了过多的操作失误，电气的运行故障也不再频繁出现。因其极具科学性的技术构造使电子电为技术的性能十分稳定与良好，它的优越性造就了业界良好口碑，在电气工程乃至社会各领域都得到广泛应用于认可，为适应社会的发展使电气工程的进步得到推动，电子电为科技在其中的应用的必不可少的。

3.3发挥技术优势，完善的产业结构和管理模式

电力电子技术的进一步发展，刷新厂企业管理者的发展观，不仅为企业发展提供先进的技术支持，更能重新审视企业运行的产业结构和管理模式，为顺应时代发展趋势，企业管理者不得不制定符合时代特征的管理模式，开发新型产业，从而为企业持续发展提供充足保障。

3.4增加经济效益和社会效益

由于电力电子技术的大功率特点，可以有效提高电力电子器件和电气系统的工作效率以及电能转换效率，还可以节约资源和能源，更能为公众提供安全、可靠的电力资源，可以说对经济效益和社会效益两方而具有深远的意义。

4.结语

电力电子技术随着科学技术的进步不断发展变化，其在电气控制中的应用越来越广泛，并占有重要的作用，在人们生活中已成为密不可分的一部分，所以电力电子技术的一系列研究对于电气工程的发展具有深远的意义。通过分析电力电子技术在电气工程中的应用，我们可以总结出，这项技术能否更稳更快的发展对于电气工程起到决定性的作用，作为电力电子研究人员要不断的研究、创新，才能在实际应用中充分发挥电力电子技术的优势，更好的服务于强电工业，不断探索更加符合社会发展需求的技术方法，使电力电子技术在电气工程方面的应用发展做出贡献。