電力中級工程師論文免費范文

　　電力中級工程師論文免費范文篇2

　　淺析電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　電力系統(tǒng)負責(zé)電力資源的分配、規(guī)劃、輸送、電力安全等工作，社會科技的發(fā)展對電力資源的需求逐漸增加，這需要電力系統(tǒng)在新時期不斷做出科學(xué)的調(diào)整，配合社會需求。石油資源緊缺與自然環(huán)境的危機促使國家對電力系統(tǒng)提出堅持可持續(xù)發(fā)展的要求，需要電力系統(tǒng)做出智能化、可持續(xù)發(fā)展方向的調(diào)整。一套科學(xué)可靠的電力系統(tǒng)改革措施對現(xiàn)代電力事業(yè)的發(fā)展有著極為重要的作用。

　　1 電力系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)

　　電力資源是社會資源中不可或缺的一部分，電力系統(tǒng)在社會發(fā)展中的作用是無可替代的。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)是基于對電力資源合理的規(guī)劃與分配，隨著社會不斷的發(fā)展，電力系統(tǒng)正在做著同步發(fā)展。社會可利用資源包括電力資源、水利資源、石油資源等，近年來石油資源出現(xiàn)緊缺、水資源緊張，環(huán)境也出現(xiàn)不斷惡化的現(xiàn)象，要求電力資源在發(fā)展的過程中向環(huán)保、可持續(xù)方向發(fā)展。目前我國電力系統(tǒng)的發(fā)展轉(zhuǎn)變主要是主干電網(wǎng)、微型電網(wǎng)及地方電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展形勢，形成分布式電源與儲能裝置組合的結(jié)構(gòu)，通過相對靈活的方式輸送與分配電力資源，逐步向智能化靠攏，提升電力系統(tǒng)的安全可靠性，確保供電的安全。除穩(wěn)定的發(fā)展外，同時積極地研究與外部電氣設(shè)備的結(jié)合效果，其中效果較為顯著的是對電力電子裝置的研究，對于電力系統(tǒng)的發(fā)展有著極為重要的作用。

　　2 電力電子系統(tǒng)的研究分析

　　2.1 可靠性分析

　　對電力電子系統(tǒng)的可靠性研究直接影響到電力電子裝置的開發(fā)、使用與管理。對于可靠性的研究結(jié)果，可直接用于裝置設(shè)計時對技術(shù)合理性的判斷，同時也可以用于不同拓撲結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)可靠性的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。準(zhǔn)確的可靠性測試評估也可以為系統(tǒng)的實施、維護與管理提供重要依據(jù)。電力電子裝置的可靠性評定可以通過系統(tǒng)層面進行建模。系統(tǒng)層面可靠性模型主要分為累加模型、組合模型、狀態(tài)模型。對復(fù)雜的系統(tǒng)進行分解，分為分支子系統(tǒng)，從子系統(tǒng)可靠性模型進行電力電子裝置的可靠性分析。分析的結(jié)果直接決定了是否要對電力電子裝置進行調(diào)整。

　　2.2 應(yīng)對故障方向分析

　　無論科技多么發(fā)達，應(yīng)對問題措施多么完全，電力運行中故障仍是不可避免的。在電力運行的重要位置中，一旦電力電子裝置出現(xiàn)故障將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。在運行的裝置與可離線維修的裝置可進行熱管理，使故障發(fā)生頻率得到降低。在子系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，電力電子裝置擁有容錯運行性能，可改變調(diào)制策略或改變控制方向，將出現(xiàn)故障的位置隔離，避免整體裝置承擔(dān)風(fēng)險。容錯運行主要包括兩個方向，即降級運行與準(zhǔn)正常運行方式：降級運行是使用變換器的冗余性能，如裝置中出現(xiàn)的問題在可容納范圍內(nèi)，仍可以實現(xiàn)其主要功能。降級運行操作方式相對簡單，對成本的要求也相對較低;準(zhǔn)正常運行是將冗余性能增加了功率器件，使其裝置在出現(xiàn)故障時仍能繼續(xù)實現(xiàn)自身功能。

　　2.3 硬件回路仿真分析

　　電力電子裝置在設(shè)計中需要涉及到硬件、軟件及測試等多個步驟。電力電子裝置系統(tǒng)的半實物仿真指的是，硬件在回路仿真技術(shù)可提升系統(tǒng)的設(shè)計與有效性驗證速度，可仿照不同運行工況，實現(xiàn)故障模擬與隨時取得任意信號。與電力系統(tǒng)中半實物仿真的區(qū)別是，電力電子仿真中必須能在超低延遲計算中才可以確切地模擬硬件動態(tài)。而FPGA技術(shù)具有超低延遲計算的優(yōu)勢，極大地提升了模擬計算的速度，目前已經(jīng)成為電力電子系統(tǒng)半實物仿真過程的最佳選擇。FPGA技術(shù)的有效實施主要受制于電力電子系統(tǒng)的模型。現(xiàn)在發(fā)展的仿真過程中，功率元件使用的是理想開關(guān)模型與開關(guān)函數(shù)模型兩種方式。功率器件模型作為其基礎(chǔ)，搭建變化器系統(tǒng)的離散式模型。由于變化器系統(tǒng)的非線性特征與開關(guān)特征，離散化方程的計算方式需符合變換器非線性與功率器件的需求。

　　2.4 標(biāo)準(zhǔn)模塊整合分析

　　電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊的意義是將功率器件、門極驅(qū)動電路、可編程處理器與其相關(guān)元件集中至同一模塊中，使該模塊同時兼具預(yù)定功能與標(biāo)準(zhǔn)軟硬件接口。電力電子標(biāo)準(zhǔn)模塊在一定程度上縮小了電力電子裝置的成本、損耗與體積。現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)模塊集成的主要方式包括硅片集成、封裝集成與三維集成三種。硅片集成與封裝集成不適合過大電流的場合的高功率變換器使用。三維集成方式可提升模塊空間利用率與變換器的功率密度。

　　3 電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用狀態(tài)

　　3.1 在發(fā)電工作中的應(yīng)用

　　電力電子在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個方面：(1)發(fā)電機組勵磁：大型的發(fā)電機組多使用靜置勵磁技術(shù)，此技術(shù)相對調(diào)節(jié)速度快、操控方便。水利發(fā)電機組常使用交流勵磁技術(shù)，將勵磁電流頻率進行動態(tài)調(diào)整，使發(fā)電系統(tǒng)加快對水頭壓力及水量的調(diào)整，整體提高了發(fā)電質(zhì)量;(2)風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電的主要步驟是變流器的工作。風(fēng)力變流器使用整流器設(shè)備使不受控制的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電壓與可使用電能。后期變流器的不斷發(fā)展使其性能極大提升，提高了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電容量與電壓等級;(3)光伏電站：光伏電站是將太陽能集中處理的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段大型光伏發(fā)電系統(tǒng)處于發(fā)展推廣的階段，存在光伏陣列組合的熱斑效應(yīng)與逆變器組合的特征未理想化等問題，證明光伏發(fā)電的建設(shè)需要充分考慮光伏陣列的組合方式與逆變器的組合方式因素。

　　3.2 在電能存儲工作中的應(yīng)用

　　電能存儲的技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中起到調(diào)整高峰負荷供電作用，提升了現(xiàn)階段電力設(shè)備的使用率和電網(wǎng)的使用效率，同時可科學(xué)地面對電力故障問題，從根本上提高了電力的質(zhì)量與用電效率。儲能方式中相對高效的是如下三種：(1)調(diào)速抽水儲能，在抽水儲能電站工作過程中，上下水庫的差距逐漸產(chǎn)生變化，導(dǎo)致抽水儲能電站的工作在不斷的變速下才可以達到最佳效果;(2)其使用的原理是在電力系統(tǒng)用電低時，使剩余的電量推動空氣壓縮機，通過高壓空氣的方式將能量儲存;(3)電池儲能方式，電池通常是使用鋰離子電池、鈉硫電池與全釩液流電池。

　　3.3 在微型電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　微型電網(wǎng)是小型發(fā)電配電系統(tǒng)，由分布式電源、儲能設(shè)備、變化器等裝置組成。使用功率變換器進行調(diào)節(jié)，使微型電網(wǎng)與外界電網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)運行，達到局部功能平衡與局部能量優(yōu)化。外界電網(wǎng)出現(xiàn)問題時，經(jīng)由變換器解列，使微型電網(wǎng)進入到獨立運行狀態(tài)，使其繼續(xù)向較為主要的位置輸電，加強了用電安全性。通過實踐經(jīng)驗得知，分布式電源以微型電網(wǎng)方式連接到外界電網(wǎng)進行同步運行，充分發(fā)揮了分布式電源的效果。使用微型電網(wǎng)過程中，分布式電源與儲能裝置的連接，使用多個變換器的方式進行或者使用一個多變接口的變換器進行。其中使用多個變換器過程中，不同的控制器處于獨立位置，需進行通信方式調(diào)節(jié)工作進程，特點是成本高、通信市場不可控制。多變形式的變換器在使用過程中，可達到輸入輸出變換器，特點是提升可再生能源的利用率與完善能源管理。

　　3.4 在電力輸送工作中的應(yīng)用

　　在電力輸送工作中的應(yīng)用主要從三個方面來展現(xiàn)：(1)直流輸電：直流輸電主要分為常規(guī)式與柔性直流輸電，常規(guī)形式使用晶閘管作用下的換流器，柔性直流輸電使用全控器件作用下的換流器。二者相比較，柔性直流輸電的優(yōu)勢是，有功功率與無功功率的獨立操控、不需要無功補償裝置、可以向無電源負荷供電等;(2)分頻輸電：分頻輸電方式使用較低的頻率進行輸送電能，極大地降低了交流輸電線路距離，增強了傳輸性能。在水利發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，相對適于使用低頻進行電能的輸送;(3)固態(tài)變換器：固態(tài)變換器的特點是，可以對電壓的幅值、頻率、相數(shù)與形狀等特點進行交換，屬于新型變壓器。固態(tài)變壓器擁有其潮流控制、調(diào)整電能質(zhì)量等功效，有效地提升了電力系統(tǒng)輸電的安全性與靈活性。

　　4 結(jié)語

　　電力資源對社會的發(fā)展有著不可忽視的作用，電力系統(tǒng)作為電能資源的主要戰(zhàn)場，有其不可推卸的責(zé)任，所以電力系統(tǒng)在不斷發(fā)展中要做出科學(xué)合理的調(diào)整，以滿足于社會發(fā)展下的需求。電力電子裝置應(yīng)用到電力系統(tǒng)的發(fā)電、存儲電能、微型電網(wǎng)等方面，有效地改善了電力系統(tǒng)的性能，推動了電力系統(tǒng)改革的進程。通過全文內(nèi)容所提出的電力電子的可靠性、故障反應(yīng)性能、硬件在回路仿真等性能，可以在這些方向進行長久的發(fā)展與不斷的開發(fā)，將促使電力電子裝置延長使用壽命與降低成本、高效使用等方面的發(fā)展。將電力電子系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，是一次大膽的嘗試，同時也是一次具有科學(xué)性的嘗試，為電力系統(tǒng)的高效發(fā)展提供了強有力的理論支持。