電氣工程前沿報告.docx

“電氣工程前沿”課程綜合設計報告報告成績： 重慶郵電大學2015-2016學年2學期“電氣工程前沿”課程綜合設計報告電氣工程電子電力的發(fā)展及應用 姓 名： 鄧君霖 班 級： 0831305 學 號： 2013212520 題目要求(必須打印)閱讀一定數(shù)量（不低于10份）的電氣工程前沿相關文獻，上網查詢相關資料，結合討論的情況與結果，圍繞電氣工程某一研究前沿方向，撰寫一份綜合報告。要求每個學生要有個人見解（分析、總結），不照搬書本內容，應獨立完成，正文字數(shù)不少于2000字，格式規(guī)范，參考文獻要在正文中引用，參考文獻引用得當，電子版打印，打印后，由各班學習委員統(tǒng)一交到自動化學院電氣工程系辦公室。格式規(guī)范參考如下：“電氣工程前沿”課程綜合設計報告成績評定標準(必須打印)綜合報告成績評定標準：A. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究內容的把握情況；B. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究的關鍵技術的了解情況，重點難點的把握情況；C. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究的未來發(fā)展方向的展望情況；D. 格式是否規(guī)范；E. 參考文獻格式是否規(guī)范；F. 參考文獻是否在正文中引用；G. 參考文獻是否實際引用；H. 是否有錯別字和低級錯誤；I. 是否文不對題；J. 是否抄襲其他同學。4摘 要電力電子技術是采用功率半導體器件對電能進行轉換、控制和優(yōu)化利用的技術，在電氣工程的大范疇里，它廣泛應用于電力、電氣自動化及各種電源系統(tǒng)等工業(yè)生產和民用部門，是目前發(fā)展非常迅速的一門學科。電力電子技術的核心是電源變換技術，主要應用在風力發(fā)電、電機傳動、電力系統(tǒng)、綠色照明、新能源開發(fā)、汽車工業(yè)這些領域中。由于電力電子技術應用領域眾多，影響范圍廣，對未來科技和生活有重大意義，我們需要大力發(fā)展并創(chuàng)新電力電子技術。 本文簡單地介紹了什么是電力電子技術以及電子電力技術的應用發(fā)展前景。關鍵詞：電子電力技術；能源；發(fā)展及前景目 錄摘 要4一、電力電子技術的介紹6二、電力電子技術的應用6三、心得體會及展望8四、參考文獻95一、電力電子技術的介紹 電力電子是應用于電力領域的電子技術，是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力電子技術所變換的“電力”功率可大到數(shù)百MW甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術不同電力電子技術主要用于電力變換。從20世紀50年代中到70年代末，以大功率硅二極管、雙極型功率晶體管和晶閘管應用為基礎（尤其是晶閘管）的電力電子技術發(fā)展比較成熟。70年代末至今，這兩個方面的發(fā)展對電力電子技術引起了巨大的沖擊。其一為微機的發(fā)展對電力電子裝置的控制系統(tǒng)、故障檢測、信息處理等起了重大作用；其二為微電子技術、光纖技術等滲透到電力電子器件中，開發(fā)出更多的新一代電力電子器件。這些新器件均具有門極關斷能力，且工作頻率可以大大提高，使電力電子電路更加簡單，使電力電子裝置的體積、重量、效率、性能等各方面指標不斷提高，它將使電力電子技術發(fā)展到一個更新的階段。進入21世紀，隨著新的理論、器件、技術的不斷出現(xiàn)，特別是與微控制器技術的日益融合，電力電子技術的應用領域也必將不斷地得以擴展，隨之而來的必將是智能電力電子時代，各方面應用必會超出當前領域。 二、電力電子技術的應用2.1 電力電子在風力發(fā)電上的應用風電技術經過幾十年的發(fā)展，電力電子技術已經成為風電系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，無論對與風電機組的控制、電能的轉換還是電能質量的改善都起到關鍵作用，缺少了電力電子技術，風電無法實用。風力發(fā)電既可獨立運行，也可并網運行。獨立運行的風電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性不如并網運行的風電，因此風電并網運行是主要研究方向。風電并網運行與電力電子技術有著密切的關系。通常有兩種與電網連接方式：一是直接與電網相連，二是通過電力電子器件組成的變換器與電網聯(lián)接1。對于通過電力電子變換器與電網聯(lián)接的風電場，其中采用的風力發(fā)電機的類型，目前研究最多的是變速雙饋異步發(fā)電機和變速同步發(fā)電機，由于它們本身構造上的特點和技術上要求，與電網連接時都需要電力電子技術的支持。 風電的輸送方式有兩種：（1）交流輸電目前風力發(fā)電廠并網供電普遍采用交流輸電加靜止無功補償器( SVC )形式. 安裝SVC 對風力發(fā)電廠并網供電有兩點意義: 對電網側安裝SVC 可以提供無功支持并且減小振蕩。對風力發(fā)電機側安裝SVC可以實現(xiàn)動態(tài)電壓控制和增加阻尼2。（2）直流輸電基于電壓源換流器(VSC )技術的直流輸電被稱為輕型直流輸電(HVDC light)， 其潛在的用途包括: 發(fā)電廠之間的連接、大城市內多端直流輸電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流配電網和將有可能被用到大型海上風電場2。 這種輸電方式的優(yōu)點之一就死，允許海上風電場的交流網絡與陸上電網不保持同步運行, 一旦輸電網絡發(fā)生故障, 可以迅速恢復到故障前的狀態(tài)，不至于發(fā)生更大故障。2.2 電力電子在電力系統(tǒng)上的應用電力系統(tǒng)由發(fā)電設備、輸配電線路和用電設備三大部分組成。電力系統(tǒng)是歷史上逐步擴建、 聯(lián)網發(fā)展起來的, 是地域分布廣闊、設備眾多運行參數(shù)相互影響、瞬變很快的大系統(tǒng), 電力系統(tǒng)的安全、經濟、高效、優(yōu)質運行具有重大意義。隨著電力電子技術的發(fā)展, 電力電子設備已開始進入電力系統(tǒng)并為解決電能質量控制提供了技術手段。據估計, 發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中,有60%以上的電能至少經過一次以上電子變流裝置的處理3。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中, 電力電子技術是關鍵技術之一，可以毫不夸張地說, 如果離開電力電子技術, 電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。以FACTS和輕型直流輸電為例介紹這方面應用：（1）柔性交流輸電(FACTS)技術FACTS技術的概念出現(xiàn)在20世紀8O年代后期，是一項基于電力電子技術與現(xiàn)代控制技術對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調節(jié)的輸電技術，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平4。目前，國外在研究開發(fā)的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設備結構簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應用。FACTS技術發(fā)展迅速，隨著FACTS控制器的成本將繼續(xù)降低，未來大規(guī)模地使用FACTS技術已成為大勢所趨。（2）新型直流輸電技術直流輸電已經是成熟技術，由于其造價較高，無法與交流輸電競爭。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設備、減少換流站的占地、降低造 價的技術。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關斷的器件組成換流器，由于采用可關斷的電力電子器件，可以免除換相失敗的弊病，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)的供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。電力電子技術在電力系統(tǒng)上的應用主要在發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能環(huán)節(jié)巾方面和發(fā)展，未來其必將更快更好地促進電力系統(tǒng)的發(fā)展。 (小4號字，宋體，固定間距20磅)2.3 電力電子在太陽能發(fā)電上的應用目前全球范圍內資源緊缺，煤，石油、天然氣等化石燃料均為不可再生，并且煤、石油等燃料燃燒時排放有害氣體，所以人類急切需要開發(fā)新的潔凈能源，太陽能就是其中之一，太陽能干凈無害，是一種理想的能源。目前開發(fā)太陽能轉換為可利用的電能已成為可能，而這其中少不了電力電子技術的應用。利用太陽能發(fā)電早就成為現(xiàn)實，但是太陽能發(fā)電好多地方需要改進，例如，利用太陽能發(fā)出的電能不是標準的工頻電，不適合利用；另外，太陽能電池板發(fā)電有一個最大效能的問題，如何隨著太陽能強弱充分發(fā)電也要深入研究。大功率太陽能發(fā)電不管使用獨立或并網的系統(tǒng)，都需要利用最大功率跟蹤功能的逆變器將太陽能陣列發(fā)電的直流電轉化成交流電，為使太陽能在我們電力資源中發(fā)揮更大作用，我國預計2020年新能源總裝機容量耍達到占全國總裝機容量的20，新能源發(fā)電和并網離不開電力電子技術的支持5。 三、心得體會及展望3.1 心得體會經過老師短短幾次課程的講解和介紹，我對于電氣工程的了解從有限的書本知識拓展到了更深更尖端的領域，知道了許多有關電氣工程前沿的知識，受益匪淺。并在寫報告的過程中，查閱了許多資料和文獻，自學到許多關于電子電力技術的前沿應用和發(fā)展前景。因此，這個課程的設計對于我們電氣工程專業(yè)的同學來說意義非凡。3.2 展望對于這個課程的一些想法：覺得課時可能比較少了，所以老師在各個方面的介紹都淺嘗即止，同學們都意猶未盡，如果能加一些實驗和展示就更好了。四、參考文獻1 李建麗，李黎黎風力發(fā)電與電力電子技術J能源與環(huán)境，2006(05)2 王 琦, 陳小虎, 吳正偉