山西鐵道職業(yè)技術學院 郭文花

1 引言

電力電子技術是現(xiàn)階段進一步實施智能電網(wǎng)計算技術的具體體現(xiàn)，隨著智能電網(wǎng)計算機化和信息化水平的提高，電力電子技術的相應作用也隨之日趨明顯。本文進一步介紹了電力電子技術在我國智能電網(wǎng)中的實際應用發(fā)展情況，有效體現(xiàn)了電力電子技術在我國智能電網(wǎng)發(fā)展過程中的重要性。

2 電力電子技術概述

電力電子技術包括電力電子設備和電路兩方面，電力電子設備和電路是電力電子技術的兩個主要領域，其發(fā)展經(jīng)歷了三個階段——半可控、完全可控、復雜可控的發(fā)展過程，并結合集成電路控制。目前，該型的缺點是功率低，但這是現(xiàn)階段我國電氣工程進一步持續(xù)發(fā)展過程中的一個非常重要的方向，廣泛應用于電力電子整流電路中的電路設計階段，具有一定的普遍性。此外，自20世紀八十年代以來，逆變器電路已成為基本要素，并在電路設計中得到了廣泛的應用，但開關電路仍占主導地位。電力電子電路向與高頻通信趨勢相反的方向發(fā)展，出現(xiàn)了電路拓撲等形式[1]。

同時，微處理器的數(shù)字控制也在發(fā)展，逐步取代了模擬控制，這也是電力電子技術發(fā)展的新方向，將電子系統(tǒng)控制技術推向了一個新的水平。對于遠距離傳輸和大功率傳輸，直流輸電的優(yōu)點很明顯，其功能是通過可控硅器件的功能實現(xiàn)的。靈活的交流輸電也需要電力電子技術中的相應設備來完成其功能，諧波抑制和反應性補償在電力系統(tǒng)中非常重要。晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管電容器（TSC）是電力電子技術中補償無功功率的重要機制。新的電力電子設備，如電源濾波器（APF）和靜態(tài)同步補償器（STATCOM），具有較高的特性，能較好地補償諧波。因此，電子產(chǎn)品在電力電子系統(tǒng)中的廣泛應用是非常重要的。

3 電子技術的發(fā)展與特點

智能電網(wǎng)主要是指在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎上結合、更新和優(yōu)化信息技術的綜合技術。同時，以電網(wǎng)建設的實際要求為目標，最大限度實現(xiàn)環(huán)境保護和節(jié)能，提高電網(wǎng)運行的整體穩(wěn)定性。此外，從技術角度看，根據(jù)我國的實際變化，智能電網(wǎng)的電氣和電子技術需要全面升級，以符合有關的建筑標準。

首先，必須減少任何技術都無法負擔的環(huán)境污染。此外，在興建智能網(wǎng)絡的過程中，有關人員須全面而審慎地考慮實際的技術指標，以確保最佳地滿足和管理環(huán)境需求。其次，智能網(wǎng)絡在技術指標和技術診斷上要完全智能化，使智能網(wǎng)絡能夠實現(xiàn)運行參數(shù)的自動調整，自動糾正網(wǎng)絡運行中的故障。至于最聰明的網(wǎng)絡，必須是高度互動的，才能有效地確保和提高工作效率和質量。所謂的互動，不僅僅表現(xiàn)在對智能網(wǎng)絡各個組成部分的技術知識上，也需要在客戶機和服務器之間進行更緊密的系統(tǒng)集成，這大大提高了服務質量。此外關于技術應用，應該強調的是，可再生資源的雙向自動控制技術和網(wǎng)絡管理得到充分利用。隨著科學技術的進步，許多新材料被用于智能電網(wǎng)，以支持電子產(chǎn)品在智能電網(wǎng)中的應用，其對電子技術在現(xiàn)代智能網(wǎng)絡中的應用具有重要意義，包括材料制造和電子電路轉換技術[2]。

4 電力電子技術在智能電網(wǎng)中的作用分析

4.1 維護網(wǎng)絡安全

電網(wǎng)作為必要的基礎設施，對國家的經(jīng)濟發(fā)展和社會文明的發(fā)展具有重要意義。從目前我國網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢來看，與西方發(fā)達國家相比，其結構較簡單，在該領域建立智能網(wǎng)絡還存在較大差距。建立智能網(wǎng)絡的基本保證是安全，但近年來頻繁的氣候異常和自然災害對我國電網(wǎng)的安全產(chǎn)生了較大影響，間接確定了智能網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用促進了系統(tǒng)結構的有效優(yōu)化，并對電流分布進行調節(jié)，有效地解決了系統(tǒng)能量傳輸失效的問題。電力電子技術的應用也有助于電力系統(tǒng)的運行，大大提高了網(wǎng)絡的自維護能力，保證了網(wǎng)絡的安全穩(wěn)定運行。

4.2 促進網(wǎng)格優(yōu)化

智能網(wǎng)絡是一個交互式系統(tǒng)，可以實時控制許多變化。智能網(wǎng)絡是由用戶對能源的需求和環(huán)境的變化驅動的，這與網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用基礎是一致的。近年來，隨著我國科技的蓬勃發(fā)展，電力電子技術領域出現(xiàn)了積極的變化和創(chuàng)新。隨著智能網(wǎng)絡在智能電網(wǎng)中的成功應用，網(wǎng)絡建設提高了優(yōu)化損耗和誤差分布的效率，同時也對電能質量進行了重大創(chuàng)新[3]。

4.3 實現(xiàn)資源的合理分配

能源短缺仍然是阻礙我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重大問題，當前我國的能源相關問題日益尖銳，發(fā)電用能問題刻不容緩。電力電子技術在智能電網(wǎng)建設中的應用不僅有助于現(xiàn)有資源的優(yōu)化配置，但也為環(huán)境保護和資源保護提供了一定的作用和價值。

4.4 電力電子技術具有一定的穩(wěn)定性

目前，智能網(wǎng)絡建設過程中仍存在較多問題，在當前形勢下，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的實際發(fā)展過程中，有效保障其經(jīng)濟效益和社會效益，首先必須確保整個系統(tǒng)更加安全和穩(wěn)定。為在智能網(wǎng)絡中最大限度地利用電力電子技術，有關人員必須從實際的角度制定適當?shù)臉藴屎鸵?guī)范。

4.5 提高電能輸出質量

實際上，由于我國的經(jīng)濟實力和科技進步，各行業(yè)也在加快發(fā)展步伐，大大增加了公眾對電力的需求。智能電網(wǎng)的安全性和可靠性也受到更嚴格的要求，傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡在過去已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代實際需求，整個電力供應鏈的安全風險不斷提高、發(fā)生相關事故的可能性也不斷增加。進一步應用電力電子技術可以有效地改善這些問題，同時也在一定程度上提高了功率輸出的穩(wěn)定性，不僅提高了智能網(wǎng)絡運行的安全性和穩(wěn)定性，還可以進一步節(jié)約能源。

5 電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用分析

5.1 開關控制單元

傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)使用開關來節(jié)省變壓器和元件占用的空間，但在切換這些高頻時會發(fā)生太多的損耗，這會對電路效率和一些額外的EMI產(chǎn)生不利影響。軟開關調節(jié)器很好地消除了這個缺點，特別是在降低噪音和開關磨損方面，目前許多電氣系統(tǒng)都采用了軟開關調節(jié)器，研究表明當開關頻率超過1MHz時，將多個簡單電路組合成一個組合，在一些情況下提高了電氣系統(tǒng)的性能，擴大了柔性開關的應用。

5.2 智能電網(wǎng)故障保護

故障發(fā)生后，電路都會出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。過去解決這一問題的方法是盡快斷開保險絲、斷路器和電流繼電器，保護主要電路。但在現(xiàn)階段，電子控制越來越小，功率增加，傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)裝置已經(jīng)不起作用。因此，為了減少泄漏現(xiàn)象，可以進一步安裝相對來說比較特殊的電子電流保護電路。一旦檢測到泄漏問題，將進一步及時輸出或調整相應的裝置[4]。

5.3 有源濾波器的應用

基于電力電子器件的有源濾波器的應用原理是：為了分析電力系統(tǒng)補償元件的工作狀態(tài)，得到相應的半光譜波長電流，然后使用補償裝置；光譜波電流產(chǎn)生具有相同分量的電流比較。為了實現(xiàn)譜波電流與產(chǎn)生電流的相互抵消，該方法的應用將從根本上避免電力系統(tǒng)中譜波電流的產(chǎn)生，并取代基波電流?；陔娏﹄娮蛹夹g的有源電力濾波器具有響應速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點，主要由補償元件和具有控制功能的工作電流電路組成。有源電力濾波器的應用可以檢測和分析電力系統(tǒng)隨時間變化的補償電流，實時得到系統(tǒng)的頻譜和無功電流，基本保證了系統(tǒng)的安全，進一步確保電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。

5.4 高壓直流輸電技術的應用

在現(xiàn)階段，我國大部分電廠主要傳輸交流電壓，但交流電壓傳輸時會發(fā)生大量能量損失。因此，許多發(fā)電廠開始轉向應用以電力電子技術為基礎的直流和高壓電流傳輸技術，從而有效地實現(xiàn)了直流交流重構。一般來說，直流輸電方式應用于大容量遠程輸電設備，應用了高壓直流輸電技術，將交流電壓轉換為無損耗直流，并通過直流進行轉換。在直流情況下，提供更高的服務質量。

5.5 電力電子技術在配電過程中的應用

為了分配優(yōu)質的電力資源，配電系統(tǒng)必須在配電過程中滿足頻率和電壓的穩(wěn)定性和影響要求，以及相關的配電條件，如諧波，電力電子技術被認為是配電環(huán)節(jié)質量控制的一個組成部分。如上所述，F(xiàn)ACTS技術是一種允許調節(jié)輸電和提高電壓的技術，通過在配電網(wǎng)中添加電力電子設備來實現(xiàn)電流和功率控制[5]。FACTS技術被進一步開發(fā)用于現(xiàn)階段新的電力電子技術的分配系統(tǒng)，結構和工作原理幾乎相同。近年來，電子科技的發(fā)展，面向用戶的FACTS和電力技術得到了一定程度的完善和集成，最典型的是DFACTS（定制電源）技術。

5.6 靜態(tài)電抗

隨著能源需求的增加，電網(wǎng)對電力的需求也在增加。電網(wǎng)的頻繁振蕩和一些沖擊負荷的增加對電網(wǎng)的穩(wěn)定性有顯著影響，不利于電流回路的低頻振蕩。靜態(tài)補償裝置可以增加電氣系統(tǒng)的相關元件和負載，降低電氣系統(tǒng)的功率損耗，調節(jié)和穩(wěn)定電路中的電壓，同時提高所消耗電能的質量。

5.7 柔性電流傳輸技術

柔性電流傳輸技術是在電力電子技術基礎上發(fā)展起來的一種新技術，與其他技術相結合，可以靈活、快速地控制開關和傳輸，該技術的應用可以有效地提高交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在智能網(wǎng)絡中，利用現(xiàn)有的傳輸技術可以有效地控制傳輸系統(tǒng)的一些重要參數(shù)，降低能源企業(yè)的運營成本。此外，應用柔性電流傳輸技術可以控制大流量，有效防止電路級聯(lián)斷開，從而在一定程度上提高智能網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。

5.8 加強對整體智能網(wǎng)絡的監(jiān)管

智能電網(wǎng)可以理解為能夠適應人們日常用電需求的整個操作系統(tǒng)，因此在應對方面必須有足夠的靈活性，而電力電子技術是一種相對來說非常有效的手段。在這個階段，可以進一步積極開發(fā)電力和電子相關技術，并取得了非常顯著的成果。然而，實際上來說也存在一些不容忽視的問題因此，在應對方面必須有足夠的靈活性，而電力電子技術是一種非常有效的手段。在這個階段，積極開發(fā)電力電子相關技術，并取得了非常顯著的成果。然而，也存在一些不容忽視的問題?，F(xiàn)階段我國電網(wǎng)總體結構還比較落后，有很多地方需要改善。因此，對于智能網(wǎng)絡的整體管理和控制是很重要的。

5.9 增加設備使用效率

盡管在電力電子技術領域取得了重大進展，但我國沒有完整的電力電子儀器評估標準。也就是說，不能判斷設備的可靠性和功能價值。我國目前也在擴大這方面的研究，采用評價標準并研究其價值。但不可否認，這項技術代表了我國智能電網(wǎng)發(fā)展的技術飛躍，減少了不必要的損失，提高設施利用率，促進智能電網(wǎng)的發(fā)展。

6 結語

目前，世界上不可再生資源的數(shù)量正在減少，地震和全球變暖等極端天氣事件繼續(xù)影響著全體人口的日常能源需求。因此，智能電網(wǎng)改革是大勢所趨。在智能電網(wǎng)中靈活使用先進的電力電子技術也已成為電網(wǎng)發(fā)展的標準，這不僅保證了智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，而且進一步鞏固和優(yōu)化了智能電網(wǎng)的環(huán)境，有效利用了可再生資源，為中國能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出了貢獻。智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，電力電子技術與智能電網(wǎng)的結合不僅提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和智能性，而且滿足了能源用戶對供電質量和穩(wěn)定性的需求。隨著電力電子技術在計算機網(wǎng)絡中的廣泛應用，數(shù)字網(wǎng)絡正變得越來越數(shù)字化，較大改善了電力公司與用戶之間的互動，使電力公司能夠更好地為客戶服務。