风机发电机中电力电子技术应用

发表时间:2020/7/21   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:赵磊
[导读] 摘要:电力电子技术在我国有着非常广泛的应用,且应用前景也十分的开阔。
        (中国大唐集团内蒙古分公司蒙西事业部  内蒙古自治区乌兰察布市  012300)
        摘要:电力电子技术在我国有着非常广泛的应用,且应用前景也十分的开阔。电力电子技术的核心就是围绕电能行驶的转换,通过研究和应用电能行驶大的转化,探索更多的技术运用。电力电子技术的应用越来越广泛,电能通过电力电子变流装置进行的能量转换比例已经达到80%,而且对于其中的质量也有了很多的提升。基于此,本文章对风机发电机中电力电子技术应用,以供相关工业人员参考。
        关键词:风机发电机;电力电子技术;应用
        引言
        电力电子技术经历了半个世纪的发展,从以电路技术、现代控制技术、功率半导体器件以及计算机技术为支撑转变为在电能质量控制、新能开发、民用产品等更多的行业应用,有了很大的进步。
        1电力电子技术
        1.1电力电子技术概述
        电力电子技术,又称为功率电子技术,该技术主要应用的场所为电力领域,相关的工作人员即可以借助相关的电力电子器件,对相关的电子技术实现有效的控制和变换工作。在应用功能电力电子技术的过程中,设计的内容包括如电力电子设备、电力电子器件以及系统控制等。借助电力电子技术,能够转换不同的能源为质量较高的电能,并改善传统的电子信息技术,促进相关产业持续性的发展。电力电子技术在我国经济发展过程中发挥着十分重要的作用,且有着自身突出的优势,如能够对材料有效节省、对能源有效节约、效率较高等,在现代工业、科学发展以及国防工作中发挥着越来越重要的作用。智能控制、斩波、整流、你变以及开关等功能是电力电子技术的基本功能。该技术的主要原理是借助电网工频电能,对电能的用途、性质有效转变,从而促进其适应不同的用电装置。
        1.2电力电子技术的主要特征
        电力电子技术的主要特征涵盖了以下几点内容:第一,具备很强的稳定性。在电气工程系统中应用电子电力技术能够保证该系统在高效率、安全平稳的状态下运行,继而提高电力工程的管理水平。第二,具备很好的实用性。电力电子技术应用的范围非常广泛,操作起来也非常容易,并且功能特点比较多,因此能够将这种技术作为电气工程的基础部分来进行研发及应用,与此同时还应该持续注入更多的先进科技元素,以提高电气系统的全面发展。具备降低能源转化耗损额的作用,借助电力电子技术,能够对电能转化的效率提升,但另一方面却很容易造成资源浪费,造成较大的损耗。同时,借助电力电子技术,能够将风能、太阳能转成电能,对能源节约的基础上,也能够减少出现环境污染的情况。
        1.3电力电子技术发展情况分析
        随着人类科技水平的不断提升,电力电子技术逐渐走进现代人视野,也成为相关学术领域重要研究课题。电力电子技术自诞生以来,大致经历了两个发展时期,即电子构件制造时期和将电力电子技术应用于电路当中的时期。在技术水平的不断推动下,电子构件制造与电路当中的有效应用均得以快速发展。在电子构件方面,具体分为三个主要阶段,即不可控、半可控以及全可控。现阶段,电力电子技术在电气控制中的应用不断深化,逐渐实现全自动,甚至智能化的控制。
        2电力电子技术在风力发电系统中应用的必要性分析
        首先,时代发展要求高效使用电力电子技术。新能源时代下,为了实现可持续发展,提升社会经济的循环发展效率,积极促使风力发电系统实现稳定运行是非常必要的。而电力电子技术作为当前风力发电系统中的重要组成部分,积极结合时代发展趋势和发展需求,结合全新的技术实现创新使用,具有重要的现实意义。其次,新能源时代下电力电子技术的使用是整个风力发电系统实现创新发展的重要桥梁。我国在建设风力发电系统中已经取得了突出的成效,但是如何促使风力发电系统实现稳定、协调的运行就需要从技术层面上创新改进。而电力电子技术作为风力发电系统的重要组成部分,积极结合新能源时代发展需求,加强对电力电子技术的创新应用,建设高效的、与国际接轨的风力发电系统具有是该系统实现创新发展的必然要求。
        3风机发电集中电力电子技术的应用
        3.1变频和调速发电厂风机水泵
        发电厂风机水泵的耗电量约为火电设备总耗电量的65%,而发电厂的厂用电率约为8%,这不仅阻碍了运行效率,也增大了耗量,因此,为了节约能源,在高压变频器或低压变频器使用的过程中,就可以用风机水泵进行调速和变频,从而有效降低了电量的损耗。目前而言,全球的低压变频器技术已经发展到了一定的水平,国内外也出现了许多的生产厂家,但是系列的产品还存在一定的缺陷,不够完整。

而国内国外高压大容量变频器的设计和生产还不够广泛,企业少,这就需要企业和院校共同联合,加强开发力度,以满足逐渐增长的需求。
        3.2风力发电机改造使用
        在风力发电系统中,发电机作为重要的组成部分,加强电力电子技术在风力发电系统中的创新使用是非常必要的。具体而言,也就是通过使用变速恒频风力发电机系统,在风力发电小系统内部形成一个双馈感应电机。在这种运行机制形成下,能够促使发电机实现节能,同时提升运输质量。此外,变速恒频风力发电系统同时融合了多个多级同步发电机,能够促使发电系统实现优化使用。
        3.3对储能的优化
        在风力发电系统中,由于风向和风速不稳定,提高风力发电系统效率的一个重要问题是提高风力发电的储存效率,因此可以提高风力发电的稳定性。目前最常用的储能方法是电池的使用,电池的优点是能更快地储存能量,电池的安装过程比较简单。此外,风能可以通过超导线圈进行储存,但这一技术尚未得到充分发展,无法在目前的技术条件下得到普遍应用。
        3.4静止无功补偿装置
        人们的生活和社会的生产都不能没有电,但是人们对电量的需求量越大,电网功率的负担也就越大,若是不及时调整升级电网必然会在运行过程中出现变频或遭受负荷冲击等状况,且是经常性的,无法保障电网安全稳定的运行,更无法对电网电路的低频振荡进行有效控制。但是,应用电子技术便可改善该种情况,因为电子技术中含有可提升电力系统性能的静止无功补偿装置,该装置可合理规避电力系统运行损耗,让电力系统在运行过程中保持稳定性,以此来满足社会的用电需求量。
        3.5有源电力滤波器
        有源电力滤波器是一种新型的电力电子仪器,用于动态抑制谐波同时补充或者吸收补偿谐波。它可以快速补偿各种形式的谐波。与无源LC滤波器相反,有源只能吸收固定频率和幅度的谐波。有源电力滤波器可以对电流进行分析并分离每个谐波和无功功率来控制并主动输出电流,降低负载中的电流大小,实现动态谐波的补偿。在对电路系统进行分析和检测后补充原始分量的同时,以得到等分量的谐波电流,补偿装置将形成一个具有相反谐波电流分量的电流,以消除谐波电流限制。有源滤波器可以消除系统中的谐波电流,并用基波电流代替谐波电流,以确保系统的正常运行。同时,有源滤波器的抗干扰能力较强,响应速度快,实用性强。此外,有源滤波器可以有效地分析系统中的谐波电流和无功电流量,并加强电气控制。
        3.6高压直流送电的应用
        传统电厂送电类型普遍以交流电为主,然而在交流电的送电过程当中,会出现较为严重的电能消耗,与国家可持续发展战略、生态发展战略不符,并且不利于有效控制的实现。鉴于此,现代电厂通过高水平的直流送电技术,将交流电有效转化为直流电,实现超远程、高电压送电。然后,直流电在经过超远距离输送后,抵达变电站。通过变电站中相关设备的处理,再使直流电转化为交流电,为人民群众的用电提供坚实保障。
        3.7变负荷电动机调速运行
        目前,在国外较多的变负荷风机和水泵都采用交流调速,而在我国还需要进一步的推广。风机和泵类等在变负荷机械采用节流阀控制水流量和风流量或用调速控制代替挡风板能够取得较好的效果,不仅效率高,精准度也较高,能够达到将近30%的节电率,但是也具有产生高次谐波污染电网、成本高的缺点。
        结束语
        根据上文的讨论,现代电力电子技术在电子控制中的应用仍然是一项十分漫长和较为复杂的工程,随着社会和时代的进步,新环境的出现必然会导致新的问题出现,而作为一名电力工程的从事者,这也需要我们不断的思考、不断的探索、不懈的实践,从而更新和改进新的技术,保证技术的时效性和先进性,推动我国电力电子技术的发展。
        参考文献
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        [3]张斌.现代电力电子技术的发展及其应用研究[J].电子世界,2019(17):92-93.
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