電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用技術(shù)

1、電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用1 2 1 1 3 JING Ping1 ，GUO Jian-bo2 ，ZHAO B1o ，ZHOU Fei1 ，WANG Zhi-bing3 （1中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市海淀區(qū) 100192 ；2國(guó)家電網(wǎng)公司，北京市西城區(qū) 100031； 3 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院， 上海市 閔行區(qū) 200240 ） 摘要：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)不僅對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提出很高的要求，而且需 要電網(wǎng)具有超越現(xiàn)有水平的靈活性和可控性。以靈活輸電技術(shù)、用戶電力技術(shù)和電力儲(chǔ) 能技術(shù)為代表的電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐。在文章中，提出了 一種基于電力電

2、子技術(shù)的應(yīng)用方案。在未來智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，該方案可以優(yōu)化輸 電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行條件， 擴(kuò)展電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)， 保障電網(wǎng)安全、 穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 目前， 該方案中的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在一些工程 項(xiàng)目中，表明該方案是可行且有效的。關(guān)鍵詞 ：電力電子技術(shù)；智能電網(wǎng)；靈活輸電技術(shù)；用戶電力技術(shù)；電力儲(chǔ)能技術(shù) 介紹未來的幾十年是中國(guó)進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)化、都市化、信息化和現(xiàn)代化的重要時(shí)期。在這 一時(shí)期，經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)又好又快的發(fā)展。它也是資源消耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的關(guān)鍵時(shí)期。 為了成為資源節(jié)約型和換進(jìn)友好型社會(huì)， 中國(guó)應(yīng)該采取措施來節(jié)約資源、 減少?gòu)U物排放。 考慮到現(xiàn)在能源和負(fù)荷的分布與社會(huì)主義初級(jí)階段的根本現(xiàn)實(shí)，

3、中國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)公司建 議建立一個(gè)滿足各階層對(duì)安全性、可靠性、高效性、低污染性、自愈性、可調(diào)性一般要 求的相互可協(xié)調(diào)的電能網(wǎng)。這個(gè)強(qiáng)大的智能電網(wǎng)將能夠靈活多樣化的輸送，根據(jù)電力用 戶的不同的特征使資源分配更優(yōu)化，進(jìn)一步提高服務(wù)能力。鑒于智能電網(wǎng)在中國(guó)的一般要求， 報(bào)紙媒體提議建一個(gè)基于靈活傳送、 常規(guī)電源技術(shù)、 優(yōu)儀存儲(chǔ)技術(shù)的電子應(yīng)用的解決方案，這一解決方案能使傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)狀況更加優(yōu) 化，推廣靈活的控制電力網(wǎng)絡(luò)，保證安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益。 1中國(guó)的智能電網(wǎng)在將來主要面臨的問題1.1 優(yōu)化資源分配的能力需要改 進(jìn) 中國(guó)的能源資源主要分配在相對(duì)落后的地區(qū)，例如西部、北部和西南部，能源消耗主 要集中

4、于發(fā)達(dá)東部和中部地區(qū)?？傮w上講，大規(guī)模的燃煤電力集中于西部和北部，大型 的水力電力則在距離東部的負(fù)荷中心平均 8003000km勺西南部，電力傳送的規(guī)模很大距 離也遠(yuǎn)。由于技術(shù)能力和傳輸距離的限制，傳輸通路的低利用率和大型網(wǎng)絡(luò)的流失，目 前的電力網(wǎng)再也不能適應(yīng)國(guó)家的能源政策和工業(yè)的發(fā)展需求。此外，為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)能源利用效益，提高氣候適應(yīng)能力，政府必須加強(qiáng)風(fēng) 能、太陽能和其它可再生能源的發(fā)展利用。因?yàn)榇笮偷目稍偕茉醇性谌钡貐^(qū)，地 方的電力供給不能滿足地方電力的需求。 因此通過遠(yuǎn)距離的網(wǎng)路將電能傳送到地方中心 就是必要的了。 由于可再生能源得間斷性和波動(dòng)性建立和貫徹準(zhǔn)確的能源生產(chǎn)計(jì)劃

5、是不 可能的。于是，可再生能源對(duì)電力網(wǎng)的承載能力和資源優(yōu)化能力有更高的要求。1.2 電力網(wǎng)的安全正面臨新的挑戰(zhàn) 為了滿足持續(xù)快速的電力增長(zhǎng)的需求，中國(guó)正在建立一個(gè)世界上電壓水平最高、規(guī)模 最大的AC/DC昆合網(wǎng)。簡(jiǎn)稱FACTS包括高水平的可控串聯(lián)補(bǔ)償和無功補(bǔ)償，用于提高智能網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。主要的安全穩(wěn)定的控制方法實(shí)際用于大規(guī)模的電網(wǎng)現(xiàn)在任處于預(yù)防 階段，它們的觸發(fā)器的控制信號(hào)主要基于當(dāng)?shù)氐氖褂眯畔?。串?lián)觸發(fā)器在一些運(yùn)營(yíng)模式 下會(huì)造成一些風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，安全穩(wěn)定的積極的基于全球信息的控制方法任處于探索 和發(fā)展階段。距離其實(shí)際運(yùn)用還有間隙。2中國(guó)只能電網(wǎng)的特點(diǎn)和技術(shù)要求根據(jù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)在未來對(duì)電力網(wǎng)

6、需求的發(fā)展， 我們國(guó)家的智能電網(wǎng)應(yīng)該具備以下基本 特點(diǎn)：1）低污染，大規(guī)模的可再生資源可被用于電網(wǎng)中，以減少對(duì)環(huán)境的潛在影響。2）堅(jiān)固性，可以經(jīng)受各種氣候情況和電網(wǎng)中的干擾。3）自愈性，能自動(dòng)診斷，自動(dòng)調(diào)節(jié)的，自動(dòng)故障隔離，自動(dòng)恢復(fù)。4）優(yōu)化性，優(yōu)化資源，提高資源利用率和電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率。5）交互性，對(duì)能源市場(chǎng)和用戶實(shí)現(xiàn)相互交流和實(shí)時(shí)響應(yīng)，通過這些提高服務(wù)水平。6）經(jīng)濟(jì)性，在最佳的成本前提下，為社會(huì)提供最高質(zhì)量的能源。為了獲得跨區(qū)域經(jīng)濟(jì)的電訊，優(yōu)化資源配置，有強(qiáng)大的反干擾能力和快速的自愈 能力，保證多變的供給和有不同特點(diǎn)的電力用戶之間的交流的可靠性，滿足發(fā)電 用戶和電力用戶持續(xù)增長(zhǎng)的多樣化的服務(wù)

7、要求，智能網(wǎng)的核心技術(shù)（比如：電力 循環(huán)控制，系統(tǒng)阻尼，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，短路電流局限性，過電壓抑制，整合儲(chǔ)能 于平穩(wěn)的情況下）與其對(duì)應(yīng)設(shè)備需要進(jìn)一步的探索與發(fā)展。各項(xiàng)技術(shù)，例如，網(wǎng) 絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元之間的雙面交互式自動(dòng)控制技術(shù)，可再生資源的網(wǎng)絡(luò)連接運(yùn)營(yíng)技術(shù)， 能源供給通路和能源儲(chǔ)備設(shè)備技術(shù)，和充電站技術(shù)將成為對(duì)智能電網(wǎng)而言很重要 的工程項(xiàng)目。3電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的運(yùn)用強(qiáng)大的智能電網(wǎng)不僅在安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性方面有要求，而且要求靈活性、可控性, 這些都要比現(xiàn)在的水平還要高。電力電子技術(shù)，例如，靈活的傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)的電能技 術(shù)和能量存儲(chǔ)技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)是很重要的技術(shù)支持。圖1是電力電子技術(shù)在

8、堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用示意圖pWliidf pLlillBESSslvtCuKiSVCE'lC''14* k-Utlifa電力電子技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用示意圖圖1Indus InW Oi.w>hy'dHn円亦 白t>iwru、wuhpxSTATVSCSTATCCIMr.*srcui L-l rrare：tSTnJki.l匸 tkM hIi. un:、芒SC"|3J1M；TI-廣込辱罰悶嗝F 血 dapa/ XB» LUI LuILIfhJdtl pOMd1寧E LihJilC IllhJ從圖 1 中我們可知智能網(wǎng)主要包括：1）物

9、質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，物理電網(wǎng)同相互協(xié)調(diào)的智能電網(wǎng)在各個(gè)層次中，不僅是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的 物質(zhì)載體，也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。2）電網(wǎng)的支持點(diǎn)，支持點(diǎn)主要包括：變電站、能量?jī)?chǔ)蓄站、補(bǔ)償站、分配網(wǎng)絡(luò)控制站 等等。它們是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是支持智能電網(wǎng)的關(guān)鍵站點(diǎn)。3）智能電網(wǎng)中的設(shè)備，堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)中的各種靈活可靠的設(shè)備（例如，靈活的AC 傳輸系統(tǒng)、分配靈活交流輸電系統(tǒng)、電能存儲(chǔ)等等）滿足安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營(yíng)要求，是智能 網(wǎng)獲取整體目標(biāo)的重要途徑。4）智能化運(yùn)作，電力輸送與信息交流的整體是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式的靈活調(diào)整和改 建，并且確保多樣化的供應(yīng)和有著不同特點(diǎn)的電力用戶之間的訪問。智能化運(yùn)作是 智能電網(wǎng)網(wǎng)的具體表

10、現(xiàn)。電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的特殊運(yùn)用如下：1）從大型的能源基地進(jìn)行的電力傳輸。從大型的能源基地進(jìn)行的電力傳輸有容量大和 距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。晶閘管是常規(guī)的電力電子器件，例如，晶閘管控制串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)（TCSC）,晶閘管轉(zhuǎn)換串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)（TSSC），能有效的提高電力流通的能力； 無功率靜電變壓器（SVC）和可控制分流電阻（CSR）能持續(xù)、快速、動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償電力系統(tǒng) 的無功功率，減少無功電流和線路損耗。新一代的電力電子器件是基于充分控制元件， 例如，靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC）統(tǒng)一潮流控制器 （UPFC）、智能潮流控制器（GPFC）、電力中轉(zhuǎn)流量控制器（IP

11、FC）等等，較之前的有很大的 提高。它們將會(huì)很有希望地在智能電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。2）風(fēng)能/光電能/存儲(chǔ)混合的一代。根據(jù)智能電網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展新藍(lán)圖，風(fēng)能和光電能一 代的系統(tǒng)應(yīng)該滿足大型的存取在自適應(yīng)的需求。由于風(fēng)能和電能的不穩(wěn)定性，所以生產(chǎn) 電力與電力負(fù)載之間的協(xié)調(diào)是很重要的。可再生資源一代的系統(tǒng)是（那些由風(fēng)能和太陽 能再生產(chǎn)的能量）連接電力系統(tǒng)的大功率變換器。雖然，變換器可以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化， 能源質(zhì)量改進(jìn)，無功功率解耦控制，并且可以與電網(wǎng)完美連接，但是，它們不能保持?jǐn)?斷續(xù)續(xù)的電力波動(dòng)平穩(wěn)或者提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 能量的存儲(chǔ)可以扮演減少峰值功率和補(bǔ) 償谷值功率的角色，如此增長(zhǎng)對(duì)風(fēng)能和光電能的利

12、用。在高功率電壓源和大容量存儲(chǔ)設(shè) 備建立連接，不僅使斷斷續(xù)續(xù)的電力保持平穩(wěn)，而且滿足能量存儲(chǔ)的要求。同時(shí)提高系 統(tǒng)穩(wěn)定性和加強(qiáng)電力資源的質(zhì)量，而且實(shí)現(xiàn)了可再生資源與電力系統(tǒng)的靈活連接。3）電力網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)是區(qū)域性電網(wǎng)和電網(wǎng)在各個(gè)水平上的協(xié)調(diào)控制的連接。這要求一個(gè)靈活的操作模式和更多的先進(jìn)的技術(shù)，例如，電流 控制，系統(tǒng)阻尼，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，短路電流局限性，過電壓抑制，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，自動(dòng)故障 隔離等等。FACTS技術(shù)是獲得經(jīng)濟(jì)牢固的智能電網(wǎng)的重要工具。在 FACTS技術(shù)的研究 和應(yīng)用方面，中國(guó)現(xiàn)在一些方面處在領(lǐng)先地位，例如，固定串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)（FSC），晶閘管控制串聯(lián)補(bǔ)償 （

13、TCSC）, 無功補(bǔ)償 （SVC）, 可控制分流電阻 （CSR）, 靜止同步補(bǔ)償器 （STATCOM）,已經(jīng)被應(yīng)用于大規(guī)模的電網(wǎng)中；故障電流限制（FCL）和統(tǒng)一電能流量控制（UPFC）已經(jīng)在試驗(yàn)階段。在未來，關(guān)鍵突破點(diǎn)在于發(fā)展多功能復(fù)合型FACTS設(shè)備，例如配置靜態(tài)轉(zhuǎn)換器（CSC），以全系統(tǒng)綜合信息為依據(jù)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。他在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中扮演重要角色。4） 電能供應(yīng)分配的即插即用。電力電子變壓器（PET）,這能實(shí)現(xiàn)分發(fā)電源和電網(wǎng)之間的有效隔離，不僅能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳輸技術(shù)，而且能同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，F(xiàn)CL,能量質(zhì)量控制，軟切入，軟的分割等等。為電能供應(yīng)分配的即插即用提供了一個(gè)重要的技術(shù)途徑

14、。現(xiàn)在電能供應(yīng)分配主要通過轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)連接。但是，在講來，低電壓轉(zhuǎn)換器技術(shù) 可能與低消耗存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合。結(jié)果，那些曾經(jīng)用于連接電能供應(yīng)與電網(wǎng)的整合儲(chǔ)能與 轉(zhuǎn)換器設(shè)備，將會(huì)被發(fā)展，去實(shí)現(xiàn)分發(fā)發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能單位之間的能量轉(zhuǎn)換，和儲(chǔ)能單元 相能量負(fù)荷提供能量。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)可以減少峰值功率和補(bǔ)償谷值功率， 加強(qiáng)負(fù)載效率， 減少總安裝系統(tǒng)容量。用戶可以根據(jù)附近的電站按照峰值和谷值調(diào)整的價(jià)格以低價(jià)買進(jìn) 高價(jià)賣出，從而獲得經(jīng)濟(jì)利益。5）常規(guī)的電力技術(shù)。將來，智能電網(wǎng)可使用戶自由參與電力市場(chǎng)的電能和電力貿(mào)易標(biāo) 準(zhǔn)的制訂，并且他們將更多的注意力放在電能質(zhì)量的問題上。因此，靈活控制智能電網(wǎng) 電壓和電流電波變得更加重

15、要。現(xiàn)在，為用戶提供的普通的電力設(shè)備，包括分配靜止無功發(fā)生器（DSTATCOM）,動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）,有源電力濾波器（APF）,固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān) （SSTS）,統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）等等。這些設(shè)備曾經(jīng)用于控制電力質(zhì)量問題，例如, 諧波，無功功率，擾亂負(fù)載造成的閃爍和不平衡，系統(tǒng)錯(cuò)誤造成電壓驟降和膨脹，剛開 始的大型發(fā)電機(jī)或者是電氣鐵路。為了最大化控制設(shè)備的效益，滿足智能電網(wǎng)對(duì)可靠的 經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)模式的要求和用戶對(duì)電能質(zhì)量的定制化的需求，各種各樣的定制電力設(shè)備的整合協(xié)調(diào)控制技術(shù)，以及對(duì)應(yīng)正規(guī)的平臺(tái)，電能質(zhì)量專家級(jí)系統(tǒng)在未來的研究中得到解釋 說明。表一是電力電子技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能網(wǎng)中的應(yīng)用摘要。

16、電力系統(tǒng)中的問題解決方案可再生能源的斷續(xù)性和波動(dòng)性整合儲(chǔ)能的STATCOM an和SMES技 術(shù)同負(fù)荷變化的電壓波動(dòng)SSSC, SVC, TCSC, STATCOM, UPFC,CSR故障造成的低電壓SSSC, SVC, STATCOM, TCPR, CSR傳輸線或變壓器的超負(fù)荷SSSC, TCSC, TCPAR, UPFC電力流量調(diào)節(jié)SSSC, UPFC, TCSC, TCPAR故障以后的的負(fù)荷分配TCPAR,UPFC,SSSC, TCSC,STATCOM,CSC限制故障電流的超過SCCL, UPFC, SSSC, TCSC次同步渦輪的共鳴或發(fā)電機(jī)軸SSSC, TCSC松馳的暫態(tài)穩(wěn)定網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

17、SSSC, TCSC, UPFC, TCPAR HVDC遠(yuǎn)程的功率振蕩發(fā)電機(jī)和徑向線SVC, STATCOM, SSSC, TCSC, UPFC, TCPAR意外之后電壓控制松散網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)SSSC, SVC, STATCOM, UPFC地區(qū)的聯(lián)系，彌合或放縱網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的電SVC, STATCOM, UPFC, TCPR, MCSR,壓穩(wěn)定CCSR電力質(zhì)量的控制DSTATCOM, DVR, APF, UPQC,PET電力供應(yīng)分發(fā)的通路PET整合儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換器對(duì)連接的分布 式發(fā)電表1電力電子技術(shù)解決的問題4關(guān)鍵技術(shù)在工程上的運(yùn)用4.1并聯(lián)補(bǔ)償?shù)墓こ虘?yīng)用由于超大產(chǎn)量的無功補(bǔ)償工程來自聯(lián)眾不銹鋼公司，C-E

18、PRI Scie nee & Tech no logy Co.,Ltd完成了無功補(bǔ)償設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)的研究，這一設(shè)備是中國(guó)裝機(jī)容量最大的無功補(bǔ)償 設(shè)備，而且成功的將無功補(bǔ)償技術(shù)用于運(yùn)營(yíng)之中。圖2,展現(xiàn)了聯(lián)眾不銹鋼公司將無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)用在實(shí)際中。這些設(shè)備有效的解決了由設(shè)備中的脈動(dòng)負(fù)載（像熔爐的特高壓電 動(dòng)）引起的電力質(zhì)量的問題（問題包括無功功率影響，電壓波動(dòng)和閃爍，將大量的逆序 列和諧波注入電網(wǎng)中）。因此設(shè)備確保工程安全運(yùn)營(yíng)，聯(lián)眾不銹鋼公司每年有2千萬的經(jīng)濟(jì)利益。圖2應(yīng)用于聯(lián)眾不銹鋼公司的SVC表2列出應(yīng)用于聯(lián)眾不銹鋼公司的 SVC的主要技術(shù)參數(shù)主要參數(shù)參數(shù)值額定容量/Mvar180額定電

19、壓/kV35額定頻率/Hz50額定電流/A2969觸發(fā)模式-工作電壓的范圍/pu過濾器的裝機(jī)容量/Mvar300基波的能力/Mvar180表2 SVC的主要技術(shù)參數(shù)4.2串聯(lián)補(bǔ)償中的工程應(yīng)用圖3展示的是伊馮500kV TCSC項(xiàng)目，該項(xiàng)目是國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的國(guó)家級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目是由 C-EPRI Scienee &Technology Co., Ltd建立，將伊馮 500kV TCSC項(xiàng) 目的限定功率由1460000kW提高至2500000kW,用于該項(xiàng)目的TCSC設(shè)備，都是由中 國(guó)獨(dú)立設(shè)計(jì)，發(fā)展，組裝和調(diào)試的。這個(gè)設(shè)備的成功運(yùn)營(yíng)表明中國(guó)已經(jīng)精通了適應(yīng)高寒 地區(qū)的全套大容量可控串補(bǔ)

20、的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了HV TCSC的工業(yè)化應(yīng)用。圖3伊馮500kV TCSC項(xiàng)目表3是伊馮500kV TCSC項(xiàng)目的主要參數(shù)主要參數(shù)參數(shù)值額定電壓/kV500額定頻率/Hz50額定電流/A2330額定容量/Mvar544.3(FSC),326.6(TCSC)工程模式MOV+GAP+Thyristor額定容量變化(MJ/three phase)137.39(FSC),114.48(TCSC)補(bǔ)償度30%(FSC)+15%(TCSC)電容量集/pu2.25(FSC),2.35(TSCS)表3伊馮500kV TCSC項(xiàng)目的主要參數(shù)4.3常規(guī)電力技術(shù)的工程應(yīng)用北京大型航空公司的電力負(fù)載對(duì)電壓驟降和短期的電

21、源中斷造成的短暫的電力質(zhì)量問題很敏感。這個(gè)公司的產(chǎn)品因?yàn)檫@些問題受到好幾次沖擊。由于這家公司的實(shí)際情況CEPRI Scienee & Technology Co., Ltd. 安置兩個(gè)常規(guī)的電力設(shè)備(SSTS和DVR通過常 規(guī)的電力技術(shù)解決電力質(zhì)量問題。在成功的運(yùn)營(yíng)后，這些設(shè)備有效地消除了這特有的電 力質(zhì)量問題。圖4北京某大型航天企業(yè)中的10kV DVR表4列出北京某大型航天企業(yè)中 的10kV DVR設(shè)備的主要參數(shù)圖4北京某大型航天企業(yè)中的10kV DVR主要參數(shù)參數(shù)值額定電壓/kV10額定電流/A300額定頻率/Hz50補(bǔ)償電壓范圍/pu補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間/ms<5補(bǔ)償時(shí)間/s1表4

22、 10kV DVR設(shè)備的主要參數(shù)5總結(jié)這篇論文中先進(jìn)的電力電子技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要支撐性技術(shù)。它們由靈活的傳輸技術(shù)、常規(guī)的電力技術(shù)和能量存儲(chǔ)技術(shù)所代表。在智能網(wǎng)未來的建設(shè)期間，電力電子技術(shù) 將有助于獲取跨區(qū)域經(jīng)濟(jì)的電訊和優(yōu)化資源分配。它可以用于獲得反干擾和迅速自愈的能力。使用電力電子技術(shù)，電力供應(yīng)商和用戶之間的可靠的通路可以有保證了，可以滿 足發(fā)電用戶和電力用戶的多樣化服務(wù)要求參考文獻(xiàn)1 Zheng Jianchao 未來電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)淺析EB/OL 中國(guó)電力科學(xué)研究院，2006. 2 國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)運(yùn)行部，中國(guó)電力科學(xué)研究院.靈活交流輸電技術(shù)在國(guó)家骨干網(wǎng)中的工程應(yīng)用M.北京：中國(guó)電力出

23、版社，2008:152-188.電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與前景電力電子設(shè)備已經(jīng)通過應(yīng)用新的技術(shù)如晶閘管，IGBT，微處理器而具有很高的性能。近年，響應(yīng)與信息技術(shù)，工廠自動(dòng)化，家庭自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，在這些電力電子設(shè)備 的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，如工廠生產(chǎn)，傳輸系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，辦公室，倉庫存儲(chǔ)設(shè)施管理正在 變得一體化。在家庭里，電器包括感應(yīng)加熱和逆變器的數(shù)量在不斷增加。 電力電子技術(shù)的基本功能包括電力控制的應(yīng)用與額定的電壓、電流、頻率和波形的電能 傳輸。基本功能也包括電力控制的其他能量的轉(zhuǎn)換，例如：電磁能量、螺線管和高頻率 的感應(yīng)加熱。 我們希望電力電子技術(shù)在高速的信息時(shí)代在準(zhǔn)確的管理和電能控制扮演日 趨重要

24、的地位。這篇論文論述了電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和目前的研究和發(fā)展水平。 電力電子技術(shù)當(dāng)前的形式和問題電力電子設(shè)備的通常特征是低消耗因?yàn)樗鼈冇砂雽?dǎo)體控制開關(guān)狀態(tài)。然而，由于我們 也可以用電磁干擾控制開關(guān)，將設(shè)備的優(yōu)勢(shì)最大化或?qū)⑷秉c(diǎn)最小化是比要的。電力電子 技術(shù)在節(jié)約能源的高速控制設(shè)備有靈活和廣泛的應(yīng)用，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用滿足于要求的條件。 性能、功能和與我們周圍環(huán)境保持和諧的基準(zhǔn)要求，包括環(huán)境的各個(gè)方面，技術(shù)發(fā)展趨 勢(shì)要有明確的見解。減少資源消耗和對(duì)環(huán)境的壓力粗略地講，當(dāng)前電力電子設(shè)備的尺寸是約十分之一是 20 年以前，其重量約五分之一。 在努力降低能源消耗， 減少二氧化碳含量水平的方面， 試圖通過減少相

25、關(guān)的元素和線路， 并已使用再生能源回收能量損失。不斷最大化這些努力的效果，系統(tǒng)的運(yùn)作對(duì)新技術(shù)的 需求超出了局部?jī)?yōu)化技術(shù)，例如，低功耗的循環(huán)系統(tǒng)，新的電力設(shè)備，尺寸和重量的減 少技術(shù)等。限制噪聲和諧波失真回路中抑制噪聲和功率器件開關(guān)所造成的諧波失真與結(jié)構(gòu)上阻斷噪聲輻射對(duì)防止其 他電子設(shè)備故障和錯(cuò)誤時(shí)很重要的手段。近幾年，電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化已取得穩(wěn)步進(jìn)展。國(guó) 際電工委員會(huì)頒布了一項(xiàng)指令，限制電壓噪聲（導(dǎo)電噪聲）在150kHz - 30 MHz 之間。在日本，準(zhǔn)則高壓用戶和準(zhǔn)則對(duì)家用電器和通用產(chǎn)品諧波保護(hù)措施，隨著成立于 1994 年的國(guó)際電工委員會(huì)實(shí)行自律。因?yàn)閲?guó)內(nèi)信息處理設(shè)備，自律能力的提高在于志愿

26、控制 信息處理設(shè)備和電子辦公機(jī)器委員會(huì)為消除電磁輻射造成的無線電干擾。設(shè)備的發(fā)展既符合上述規(guī)定也有抑制電源端電壓噪聲和諧波的電磁清潔技術(shù)，先進(jìn) 的線路和技術(shù)結(jié)構(gòu)。尋找新的價(jià)值觀 由于信息變得日益重要我們可以期待于，新的尖端技術(shù)創(chuàng)造更多的貢獻(xiàn)，其中包括電 能控制技術(shù)，議案和 IT 緊密結(jié)合，設(shè)備性能的發(fā)展水平。直至今天，具有驚人水平的 性能的實(shí)用設(shè)備，例如，無功功率控制的幾十兆伏安的快速響應(yīng)型靜止無功補(bǔ)償器的 IGBT,提供低電壓和大電流的高速的 CPU的高速電源供應(yīng)器，伺服系統(tǒng)-控制納米級(jí)精 確技術(shù)的機(jī)械設(shè)備，現(xiàn)正一個(gè)接一個(gè)的推出。電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子設(shè)備所需的關(guān)鍵要素是功率器件?？煽毓?/p>

27、率器件與晶閘管，他們一直發(fā)展到 雙極晶體管，門極可關(guān)斷晶閘管（GTO和現(xiàn)在的IGBTo由于它比較容易成為高電壓和大容量的IGBT, IGBT被期待于代替晶閘管和 GTO同 樣重要的是發(fā)展有其它優(yōu)良特性的IGBT功率器件。下面還介紹了功率器件的應(yīng)用技術(shù)。 新的功率器件應(yīng)用技術(shù)富士電機(jī)目前正在開發(fā)兩個(gè)新設(shè)備，場(chǎng)站的IGBT（ FS - IGBT）和反向阻斷的IGBTo由于對(duì)設(shè)備的開發(fā)工作仍在繼續(xù)，應(yīng)用技術(shù)也正在開發(fā)中。FS-IGBT這 FS-IGBT 相對(duì)于常規(guī)的設(shè)備而言更快速，大幅降低正向壓降為常規(guī)設(shè)備的一半，實(shí)施優(yōu)化奠定了 IGBT芯片可以承擔(dān)更高的電流密度和輸入/輸出端子。當(dāng)我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè) 原

28、型變頻器棧，包括高性能的冷卻風(fēng)扇，我們得到的結(jié)果顯示，約 20的損失減少。這 一結(jié)果導(dǎo)致了逆變器和電源設(shè)備大量的小型化。反向阻斷的 IGBT反向阻斷IGBT是一個(gè)全新的反向耐壓設(shè)備。傳統(tǒng)的IGBT沒有反向耐壓，并僅限于開 放到關(guān)閉的唯一方向。因此，傳統(tǒng)的 IGBT是不適合應(yīng)用于有反向電壓的電路。甚至是 簡(jiǎn)單的電路，例如晶閘管整流器。新開發(fā)的反向阻斷的IGBT，由于其專有的耐壓結(jié)構(gòu)，成功地經(jīng)受住有反向不增加電壓的正向壓降。 當(dāng)兩個(gè)反向阻斷IGBT是連接-反平行連接， 雙向開關(guān)是最理想、最快速和最低損失就能夠?qū)崿F(xiàn)的方法。一個(gè)新的動(dòng)力裝置是一個(gè)新的應(yīng)用程序的源泉。隨著反向阻斷IGBT的到來，我們可 以預(yù)計(jì)電路系統(tǒng)的新發(fā)展，包括 AC - AC 的直接轉(zhuǎn)換、遙感技術(shù)在內(nèi)。在一個(gè)安裝多個(gè)芯片的大容量的電源裝置，保證可靠性是一個(gè)重大問題。多個(gè)IGBT芯片安裝在一個(gè)封裝的設(shè)計(jì)，使它們之間的負(fù)載均衡。平衡是通過降低經(jīng)營(yíng)條件從結(jié)構(gòu)和 布局到最低限度的差異實(shí)現(xiàn)的，然而，當(dāng)我們?cè)噲D更嚴(yán)格的檢查負(fù)載平衡的條件，這不 容易衡量每個(gè)芯片內(nèi)的電流與電磁場(chǎng)，而且體積小，高速高精度傳感器的要求是很難達(dá) 到。因此，我們開發(fā)出一種可分為壓力焊接元件中的微傳感器而且成功地觀測(cè)到芯片中 電流微小差異的因素。此過程也驗(yàn)證了負(fù)載平衡各