電力電子變流技術(shù)論文
電力電子變流裝置是二十世紀興起的。電力電子變流裝置主要是由多種整流電路整合而成。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的電力電子變流技術(shù)論文，希望你們喜歡。
電力電子變流技術(shù)論文篇一
淺談電力電子變流裝置及應(yīng)用
摘要：電力電子變流裝置是二十世紀興起的。電力電子變流裝置主要是由多種整流電路整合而成。本文詳細地闡述了了單相可控整流電路整流的工作原理以及該電路的主要產(chǎn)品SMES以及直流輸電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。電力電子變流裝置能夠使我們的生活更加舒適
關(guān)鍵詞：電力電子變流裝置、單相可控整流電路、SMES、直流輸電系統(tǒng)
眾所周知，1948年晶體管的發(fā)明引起了電子工業(yè)革命，半導(dǎo)體器件首先被用于小功率領(lǐng)域，如通信、雷達、電視和計算機等。1958年美國通用電氣公司研制成功晶閘管，以晶閘管為主的的電力半導(dǎo)體器件具有反應(yīng)快、重量輕、體積小、能量消耗低等特點，晶閘管和它的各種派生器件能使電能變換和孔氏從旋轉(zhuǎn)變流機組、離子交換器等龐大設(shè)備轉(zhuǎn)而邁入以半導(dǎo)體器件等組成的靜止交換器時代。就這樣，電力電子技術(shù)誕生了。
電力電子變換技術(shù)的各種變流裝置按其功能不同，課分如下及類：可控整流器、逆變器、斬波器、交流調(diào)壓器、周波變換器等?？煽卣髌魇前呀涣麟妷恨D(zhuǎn)換成固定或可調(diào)的直流電壓。逆變器是把直流電壓交換成頻率固定或可調(diào)的交流電壓。斬波器是把固定或變化的直流電壓變換成可調(diào)或恒定的直流電壓。交流調(diào)壓器是把固定或變化的交流電壓變換成可調(diào)或固定的交流電壓。周波變換器是吧固定頻率的交流電變換成頻率可調(diào)的交流電。以晶閘管或功率晶體管為核心的各種電力電子變換設(shè)備的優(yōu)點有(1)晶閘管或功率晶體管為靜止型的電力半導(dǎo)體器件，具有 體積小，重量輕、壽命長、可靠性高等優(yōu)點。因而由它構(gòu)成的變換裝置與旋轉(zhuǎn)變流機組相比，沒有旋轉(zhuǎn)機械部分的磨損，無噪聲，維護方便。(2)電力電子變流裝置功率增益高，只需很小的輸入信號，就能控制數(shù)百安、數(shù)千伏以上的工作電流和電壓，即功率增益可高達數(shù)萬倍以上。(3)控制的動態(tài)特性好，晶閘管裝置的響應(yīng)為毫秒級，功率晶體管則為微秒級，快速性好。(4)效率高，節(jié)省能源。晶閘管或晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，是理想的無觸點開關(guān)器件，經(jīng)濟指標好。
1、單向可控整流電路
單向可控整流電路，是將單相交流電經(jīng)晶閘管開關(guān)控制，變成輸出電壓大小可調(diào)的直流電壓的電路。在生產(chǎn)中，有大量設(shè)備需要可調(diào)的直流電源，如直流電動機的調(diào)速、電焊、電鍍等。
單相半波可控整流電路
單相半波整流電路的優(yōu)點是只用一個晶閘管。線路簡單，調(diào)整方便。其缺點是輸出電壓脈動大，電流的有效值與平均值的比值大，且因變壓器只工作半周，造成變壓器的容量不能充分利用;又因變壓器副邊繞組中流過含有直流分量的電波，會引起直流磁化，為使變壓器的貼心不飽和，必須增大鐵芯的截面積，從而使設(shè)備容量大。因此，單相半波可控整流電路只適用于小容量和要求不高的場合使用。
單相橋式全控整流電路
為了克服單相半波可控整流電路的缺點，我們自然想起在二極管整流電路中所采用的單橋式整流電路。用VT1，VT2，VT3，VT4四個晶閘管分別接在整流橋的四個橋臂上，而整流橋的兩個對頂端接交流電源u2和負載，這樣就構(gòu)成了單相橋式全控整流電路(如圖1)。
圖1
對比單相半波整流電路可見，單相橋式全控整流電路具有整流波形好，變壓器無直流磁化、原邊和副邊繞組利用率高及功率因素高等優(yōu)點，因此它在中小功率的整流裝置我得到廣泛應(yīng)用。
單相橋式半控整流電路
在單相橋式全控整流電路中，我們利用晶閘管來控制導(dǎo)通的時刻和電流流通的途徑，在全控橋式電路中，負載同時流過兩個晶閘管。但作為整流電路，每個支路只需一只晶閘管就能滿足控制要求，而將另一個晶閘管用不可控的大功率硅整流二極管來代替，這樣就構(gòu)成了所謂單橋式半控整流電路(如圖2)半控電路在電阻性負載時的工作情況與全控電路完全相同。
圖2
單相可控整流電路的主電路和觸發(fā)控制電路，使用元件少，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易，但輸出電壓脈動大，容易造成三相交流電網(wǎng)不平衡，所以單相可控整流裝置只用于幾千瓦一下的中小容量的設(shè)備上。如果負載大，則一般采用三相可控整流電路。
應(yīng)用
1、超導(dǎo)儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
從儲能的角度來看，SMES系統(tǒng)在概念上非常簡單，其基本原理就是對超導(dǎo)電感線圈通以直流電源從而將能力儲存在線圈的磁場中，其儲存在超導(dǎo)電感線圈鎮(zhèn)南關(guān)的能連可表示為
E=1/2LI2
E為儲存在線圈中的能量;L為線圈電感;I為線圈電流
如果春能線圈是有常規(guī)導(dǎo)線繞制而成，那么線圈所春村的磁能將以熱的方式損耗在導(dǎo)線的電阻上。由于超導(dǎo)體的直流電阻為零，其電流密度僅受臨界值的限制，可比普通導(dǎo)向高兩個數(shù)量級，所以超導(dǎo)線圈具有很高的儲能密度且其儲存的能力可永久不衰減，知道需要釋放為止。
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動化地持續(xù)發(fā)展使得越來越多的用戶對電力的質(zhì)量提出更高的要求。低劣的電力質(zhì)量會干擾生產(chǎn)過程、造成生產(chǎn)系統(tǒng)誤操作甚至使生產(chǎn)中斷。基于SMES的動態(tài)電壓補償器為瞬間電壓擾動對負載的危害問題提供了一個強有力的解決措施。當發(fā)生瞬間電壓擾動時，SMES系統(tǒng)快速吸收或釋放能量來補償電壓擾動，使得負載端地電壓在故障期間保持正常不間斷。同電池等其他動態(tài)電壓補償裝置相比，基于SMES的動態(tài)電壓補償器具有效率高、反應(yīng)速度快、重復(fù)率高、對環(huán)境污染小一級安全可靠等特點。出了在瞬間的電壓擾動期間起動態(tài)電壓補償作用外，SNES系統(tǒng)還能屏蔽電壓波動、頻率波動、高次諧波等連續(xù)的電網(wǎng)擾動，避免這些擾動影響負荷的正常運行，保證對負荷供電的高質(zhì)量。另外，對于中工業(yè)及暫態(tài)系統(tǒng)用戶的非線性負荷、波動和沖擊負荷，SMES還能起到補償和隔離作用，是電網(wǎng)的電力質(zhì)量不受其影響。
2、直流輸電技術(shù)的應(yīng)用
在許多環(huán)境下，在電力系統(tǒng)中引入直流聯(lián)絡(luò)線具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)上的優(yōu)點。在某些特定條件下，它甚至可能書輸送電能的唯一可行的方式。例如，當被接連的兩個交流系統(tǒng)不能同步時，以及當傳輸距離和陸地或海底電纜的長度太長以致不能穩(wěn)定地和經(jīng)濟地進行交流輸電時，采用直流系統(tǒng)就成為唯一的選擇。此時，交流在一個換流站被轉(zhuǎn)換成直流，然后將其輸送到第二個換流站，再轉(zhuǎn)換回交流，并被輸入另一個電網(wǎng)。
參考文獻
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電力電子變流技術(shù)論文篇二
探究電力系統(tǒng)中電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用分析
【摘要】電力系統(tǒng)在社會經(jīng)濟發(fā)展中有著非常重要的作用，其供電效果也對整個社會的發(fā)展和人民生活有著重要的影響。隨著科技信息的日益發(fā)展，電力系統(tǒng)對新技術(shù)的應(yīng)用也越來越頻繁。在這當中就有一項應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，即電力電子技術(shù)。它的應(yīng)用使電能得到了相應(yīng)的變換和控制，推動了電力系統(tǒng)的廣泛發(fā)展。而電力電子技術(shù)中的變流技術(shù)對電能優(yōu)化和提高電力系統(tǒng)的效率等方面都有著積極的作用。本文就電力電子變流技術(shù)和它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及作用做了相關(guān)分析，以使這項技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮其作用。
【關(guān)鍵詞】電力電子;變流技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
電力系統(tǒng)是提供相應(yīng)的電能生產(chǎn)和電能消費的系統(tǒng)，它需要通過發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對電能的有效管控，對人們的正常用電有著重要的保障作用。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中出現(xiàn)了電力電子技術(shù)，它是應(yīng)用相應(yīng)的電力電子器件來控制和變換電能的技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，電力電子變流技術(shù)也在不斷的成熟和完善，在電力系統(tǒng)中的作用也越來越明顯，推動了電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化。電力電子變流技術(shù)在發(fā)達國家的電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為普遍，它不僅能優(yōu)化電能和提高電力系統(tǒng)的工作效率，還能夠促使機電一體化的發(fā)展和對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。
一、電力電子變流技術(shù)概述
隨著社會用電的需求，電力電子技術(shù)逐漸得到了相應(yīng)的研究與發(fā)展。20世紀60年代以后，電力電子技術(shù)開始被應(yīng)用到相關(guān)的領(lǐng)域，如電力電子領(lǐng)域和控制技術(shù)領(lǐng)域。其中，電力電子技術(shù)在控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用使相應(yīng)的電能能夠得到科學(xué)有效的轉(zhuǎn)換和控制，從而推動了電能的合理應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。電力電子技術(shù)是用計算機系統(tǒng)將電子技術(shù)、電路技術(shù)和電力控制技術(shù)等方面進行相應(yīng)的整合應(yīng)用的現(xiàn)代化的電力技術(shù)，晶閘管的出現(xiàn)標志著這項技術(shù)發(fā)展到相應(yīng)的成熟階段。
電力電子技術(shù)主要包括兩個方面的技術(shù)，一是電子電子器件制造技術(shù)和電力電子變流技術(shù)。電力電子器件制造技術(shù)在發(fā)展過程中得到了不斷的提高和發(fā)展。相應(yīng)的電力電子器件已經(jīng)由第一代的低耗能和小體積發(fā)展到具有自動關(guān)斷功能和結(jié)合相應(yīng)的功率器件、驅(qū)動器件、控制器件等更完善的第三代電力電子器件。其發(fā)展前景更加可觀。電力電子變流技術(shù)也在不斷的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀70年代，整流電路得到了廣泛的應(yīng)用，逆變電路也在此過程中得到了一定程度的發(fā)展。隨著自動斷電器件的應(yīng)用，逆變電路開始有了更為迅速的發(fā)展。與此同時，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使電力電子系統(tǒng)的現(xiàn)代化控制技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了模糊控制、自適應(yīng)控制等控制方式?？刂萍夹g(shù)在很多領(lǐng)域都得到了相應(yīng)的應(yīng)用，也為電力電子技術(shù)的發(fā)展提供了更多的技術(shù)支持。
二、電力電子變流技術(shù)的應(yīng)用形式
作為電力電子技術(shù)中的一部分，電力電子變流技術(shù)從上個世紀七、八十年代開始被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。一經(jīng)應(yīng)用便受到社會各界的極大關(guān)注。隨著不斷的發(fā)展，電力電子變流技術(shù)以整流電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路、斬波電路等形式在電力系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了相應(yīng)的良好效果。
(一)整流電路
整流電路是用可以調(diào)節(jié)大小的直流電代替了交流電供給直流用電設(shè)備的一種電力電子變流電路。整流電路通過整流二極管將輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)化成直流電，實現(xiàn)對交流電的整流。交流電壓在通過整流電路之后，就會變成混合電壓，既有交流電壓也有直流電壓。整流電路被應(yīng)用到一些相應(yīng)的用電控制和相關(guān)輸電環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了快速高效控制并推動了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。與此同時，整流電路還用多相整流的方式減少和控制了輸出電壓的脈動情況，并減少了電能的損失。
整流電路一般是由變壓器、濾波器和整流主電路組成的，在調(diào)節(jié)直流電動機的速度和調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁、電鍍、電解等方面得到了相應(yīng)的普遍運用。整流電路的變壓器的設(shè)置是為了使輸入的相應(yīng)的交流電壓與輸出的直流電壓之間保持相匹配協(xié)調(diào)，并實現(xiàn)對交流電網(wǎng)與整流電路之間的隔離。變壓器在整流電路中的設(shè)置情況需要依據(jù)相應(yīng)的具體情況來確定。整流電路中的濾波器是為了能夠?qū)⒅绷麟妷褐械慕涣麟妷哼^濾掉而在主電路與負載之間進行的相應(yīng)連接。20世紀70年代，整流電路的主電路主要是由晶閘管和整流二極管。隨著不斷發(fā)展，發(fā)光二極管等新形材料逐漸被應(yīng)用到主電路中。
電力系統(tǒng)中的整流電路主要包括半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。其中，半波整流電路是整流電路系統(tǒng)中最為簡單的一種，它能夠通過電源變壓器將220伏電壓轉(zhuǎn)變成所需要的電壓大小，整流二極管能將相應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。經(jīng)過反復(fù)的轉(zhuǎn)換過程，一半的交流電被演變成了直流電，這也是半波整流的由來。半坡整流電路的電流利用率比較低，多用于電壓高、電流小的領(lǐng)域。全波整流電路可以認為是由兩個半波整流電路組成的，其通過對整流電路的相應(yīng)調(diào)整，達到了對電能的高效運用，但其二級管所承受的電壓相對較大。橋式整流電路是使用最為廣泛的整流電路，它通過接入兩個二極管使電路形成了橋的形狀。橋式整流電路既能夠高效利用電能，還能夠使承受的反向電壓相應(yīng)減少，對其穩(wěn)定運行有一定的作用。
(二)交流調(diào)壓電路
交流調(diào)壓電路是運用改變電壓、相數(shù)等方式實現(xiàn)新形式的交流電代替原來的交流電的一種變流電路，其主要被應(yīng)用在控制電熱、控制燈光和控制交流電動機速度等方面。交流調(diào)壓電路在被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)中的同時，也實現(xiàn)了在高壓電器中的應(yīng)用。交流調(diào)壓電路雖然會產(chǎn)生諧波，但其對電路系統(tǒng)的影響并不是很大，而且該電路還具有設(shè)置簡單、方便控制和調(diào)節(jié)，對有色金屬的消耗較小等特點。此外，交流調(diào)壓電路還能在電動機的整個運行過程進行調(diào)壓，以保持電壓的穩(wěn)定和電動機的正常運轉(zhuǎn)。
交流電壓器通過依照相應(yīng)的規(guī)律控制交流開關(guān)從而達到控制輸出電壓的目的。交流調(diào)壓器控制電壓的方式主要有周波控制調(diào)壓、相位控制調(diào)壓和斬波控制調(diào)壓。其中，周波控制調(diào)壓是通過交流開關(guān)關(guān)閉和開通相應(yīng)的周波，從而改變輸出電壓的波形達到改變輸出電壓大的目的。相位控制調(diào)壓是通過改變晶閘管電壓到觸發(fā)點之間的電角度，從而改變輸出電壓的方式。斬波控制調(diào)壓是通過利用開關(guān)將電源周期內(nèi)進行切斷，將輸出電壓也相應(yīng)切成小段，再通過改變其寬度或開關(guān)通斷的周期來調(diào)節(jié)輸出電壓的方式。
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