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浅谈电力电子技术在电力系统中的应用

【摘要】电力电子技术是20世纪后期诞生并发展起来的一门新技术，它不断地

创新发展、应用实践，在短短的几十年，电力电子技术已经成为除计算机技术之

外的又一未来科学技术支柱。

【关键词】电力电子技术电力系统应用

电力电子技术能够有效的提高机械设备的工作效率，因此，电力电子技术的

发展受到了人们的关注。并且随着科技的不断发展，电力电子技术的使用功能也

越来越完善，其在各行各业的应用也越来越广泛。

1高压直流输电

高压直流输电（HighVoltageDCTransmission——HVDC）是电力电子技术

在电力系统中最早开始的应用领域，20世纪50年代以来，当电力电子技术的发

展带来了可靠的高压大功率交直流转换技术之后，高压直流输电越来越受到人们

的关注。

1.1原理和典型结构

发电厂输出交流电，由变压器（换流变压器）将电压升高后送到晶闸管整流

器，由晶闸管整流器将高压交流变为高压直流。经直流输电线路输送到电能的接

受端。在受端电能又经过晶闸管逆变器由直流变回交流，再经变压器降压后配送

到各个用户。

典型的采用十二脉波换流器的双极高压直流输电线路结构。

双极是指其输电线路两端的每端都由两个额定电压相等的换流器串联联结

而成，具有两根传输导线，分别为正极和负极，每端两个换流器的串联连接点接

地。

两极独立运行，当一极停止运行时，另一极以大地作回路还可以带一半的负

荷，这样就提高了运行的可靠性，也有利于分期建设和运行维护；单极高压直流

输电系统只用一根传输导线（一般为负极），以大地或海水作为回路。

1.2高压直流输电的优势

（1）更有利于进行远距离和大容量的电能传输或者海底或地下电缆传输。

（2）不受输电线路的感性和容性参数的限制。

（3）直流输电线导体没有积肤效应问题，相同输电容量下直流输电线路的

占地面积也小。

（4）短距离送电可采用基于全控型电力电子器件的电压型变流器，性能更

优。

（5）更有利于电网联络。

（6）更容易解决同步、稳定性等等复杂问题。

（7）更有利于系统控制。

（8）通过对换流器的有效控制可以实现对传输的有功功率的快速而准确的

控制，还能阻尼功率振荡、改善系统的稳定性、限制短路电流。

2无功功率控制

在电力系统中，对无功功率的控制是非常重要的，通过对无功功率的控制，

可以提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。

2.1晶闸管投切电容器

交流电力电容器的投入与切断是控制无功功率的一种重要手段，晶闸管投切

电容器TSC是一种性能优良的无功补偿方式。

2.2TSC运行时晶闸管投入时刻的原则

该时刻交流电源电压应和电容器预先充电的电压相等，这样电容器电压不会

产生跃变，也就不会产生冲击电流。

一般来说，理想情况下，希望电容器预先充电电压为电源电压峰值，这时电

源电压的变化率为零，因此在投入时刻iC为零，之后才按正弦规律上升；这样，

电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。

2.3晶闸管和二极管反并联方式的TSC

由于二极管的作用在电路不导通时uC总会维持在电源电压峰值。这种电路

成本稍低，但因为二极管不可控，响应速度要慢一些，投切电容器的最大时间滞

后为一个周波。

2.4晶闸管控制电抗器（TCR）

晶闸管交流调压电路带电感性负载的一个典型应用，图10-38所示为TCR

的典型电路，可以看出是支路控制三角联结方式的晶闸管三相交流调压电路。

通过对a角的控制，可以连续调节流过电抗器的电流，从而调节电路从电网

中吸收的无功功率，如配以固定电容器，则可以在从容性到感性的范围内连续调

节无功功率。

2.5静止无功发生器

静止无功发生器SVG在本书中专指由自换相的电力电子桥式变流器来进行

动态无功补偿的装置。SVG分为采用电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类

型。

采用电压型桥式电路的直流侧采用的是电容，还需再串联上连接电抗器才能

并入电网。采用电流型桥式电路的直流侧采用的是电感，还需在交流侧并联上吸

收换相产生的过电压的电容器才能并入电网。

3电力系统谐波抑制

抑制谐波有两条基本思路，一是装设补偿装