电力电子技术在电力系统中的应用研究及直流融冰电路设计

【摘要】电力电子技术的发展高速发展必然会推动相关产业的发展，它不仅体现在技术的革新，更多的表现为新技术的广泛应用。我们从多方面收集资料，坚持理论与实际相结合的研究方法，在图书馆查阅各类文献，在网上收集最新的相关动态，认真总结典型案例（复兴站）经验，有针对性的进行研究分析；经过我们的努力，决定采用六脉动桥式全控整流电路为融冰电路的直流电源，融冰电流6000A；通过验证分析，我们所设计的直流融冰装置（理论）符合实际要求，并在规定时间内完成了融冰任务。

【关键词】电力电子；应用；直流融冰

电力电子技术的新的发展为电力电子器件在电力系统中的应用提供了新的机遇，直流融冰技术作为电力系统中的重要组成部分也得到了进一步发展，输电线路的覆冰和积雪达到一定厚度，就会威胁输电线路的安全运行，严重时会导致导线舞动、倒塔、线路跳闸断线、绝缘子闪络和通讯中断等事故，造成巨大经济损失。为了降低线路覆冰的危害，减少人员除冰时的危险，因此设计了直流融冰电路。

我国虽然已经在直流融冰方面取得了巨大发展，但是在技术方面还需进一步精进，比如融冰过程必须在停电状态下进行，这就必须进行电力调度，以降低停电范围。而且融冰成本较高，只能对全线进行融冰等。

1、电力电子技术的主要内容概述

我们把以电力为对象的电子技术称之为电力电子技术。它利用电子电器元件对电力电压、电流、频率和波形等的控制和变换。电力转换是电力的4大基本变换：交流/直流（AC / DC），直流/交流（DC / AC）、直流/直流（DC / DC）和交流/交流（AC/AC）/转换。包含在两个电之间，或同一种类的电器的一个或多个参数的转换；控制包含三方面的内容：对电力转换即对电力变换的控制形式；传输的方向、电力控制；电器的质量指标的控制、大小、频率、波形和相位等。

2、电力电子技术的应用概述

2.1电力电子技术的地位

能够促进电能的最佳利用。改造传统产业和发展机电一体化等新产业。电力电子技术高频化与变频技术。实现最佳的工作效率，机电设备的体积很小几倍、几十倍，响应速度高速化，可以适应任何标准无噪声音信号，实现新的功能和用途。

2.2电力电子技术的应用方向

2.2.1一般工业

主要应用在交直流电机（轧钢机，数控机床），电化学工业（电解铝），冶金工业。

直流电机良好的调速性能，直流电机的斩波电源整流电源和外界电力电子装置。随着电力电子变频技术的迅速发展，交流电机的调速性能已经快要可以和直流电机相比美了。

2.2.2交通运输

主要应用在电气化铁道，电动汽车，航空和航海方面。电气化铁路机车整流装置，采用直流，交流，然后磁悬浮列车采用的也是电力电子技术。汽车用电力电子装置活动的电力转换和驱动控制。飞机、轮船不同要求的电源同样是电力电子技术。

与直流电机调速相比，交流电机调速有着其无法比拟的优越性，适用范围更广，性能更好，将逐步取代直流电机调速。

2.2.3电力系统

电力系统的现代化是因为有了电力电子技术。用户使用的电能大概有60%是经过电力电子装置变换才实现的。直流输电在长距离、大容量的两端使用整流器和逆变器阀门使用晶闸管变流器装置。电力系统无功补偿和谐波抑制是采用电力电子技术。电力电子装置也用于防止电网瞬时停电，瞬时电压闪烁下降，电能质量控制和改进，等等。

3、电力电子技术在电力系统中的应用

电力系统作为电力能源的汇集与分配中枢，在当今社会有着举足轻重的地位，直接影响着国民经济发展。为此，提供优质、高效、稳定的电能成为电力系统工作者的一项重要任务，电力电子技术因此得到了广泛应用。下面从输电、配电和新能源三个方面介绍电力电子技术在电力系统中的应用情况。

3.1输电网中的应用

3.1.1高压直流输电

高压直流输电系统的主要设备：换流变压器，换流器，平波电抗器，交流滤波器，直流滤波器，控制保护系统，接地极引线，接地极，远动通信系统。

3.1.2串联补偿装置

在输电线路的串联补偿装置提高系统输电能力的稳定性，改善线电气参数，3线2线路输送功率，提高了传输功率和节省投资。在长距离输电线路串联电容器可以用来抵消电路电感的影响。由于串联电容器是一样的电路串联电感电流和电容电压滞后电流90度，领先的电感电流电压90度，所以只是一个反向电容电压和电感电压可以相互抵消。时容抗串联电容器等于阻抗电感电路，电路电感电压和电容电压完全抵消，所以电网输电能力大大增加，电压稳定性也大大提高。

3.2新能源发电中的应用

3.2.1光伏发电系统中电力电子技术的应用

太阳能光伏发电是将太阳光辐射能直接转换为电能的方法，即太阳辐射能量通过太阳能电池板能转化为电能，能源储存后，控制和转换，转换为便于人们使用的直流或交流电能。光伏发电已逐渐成为人们利用太阳能的主要手段之一。在整个太阳能发电的过程中都应用到了电力电子技术。发出的电能在并网前需经DC-DC变换器转换为较高等级的直流电压，再经DC-AC变换器逆变后得到与并网电压，频率相符的交流电。

3.2.2风力发电中电力电子技术的应用

风力发电是指自然风通过叶轮的旋转表面将推动发电机的特殊风能转化为机械能到电能的过程。风力发电机组是由发电机、风力涡轮机、传输系统、塔，如储能设备和电气系统组装设备。风力发电机稳定安全系统必须能够发电，正常的安全供电。由于风力发电电能质量不高，并网会给电网造成巨大冲击，因此上网前必须对电能经过处理，先经整流过程转化为直流电，再经逆变转化为交流电，经过这一过程后电能质量得到提升，并网时降低了对电网的冲击。

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。沿海岛屿的缺水、缺乏燃料，和交通不便，草原地区，山区和高原，因地制宜利用风力发电，非常合适，大有可为。

结语：

电力电子技术的基础基本功率转换电路、电力电子器件和电力电子装置的基础上开发。电力电子技术应用非常广泛，从人类探索宇宙和自然，国民经济的各个领域，我们的日常生活。大电网的发展也离是基于电力电子技术发展而来，远距离直流输电，直流融冰的技术新核心都是应用了电力电子技术。新技术的应用使得电网的区域性限制得到了一定程度的缓解；输电电压等级的提高降低了电能的传输损耗，调高了资源的利用率；直流融冰技术的应用将进一步提高导线的环境适应能力，提高供电的可靠性，研究与实际应用表明，直流融冰是输电线路应对冰灾的有效手段。

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