电力电子装置设计基础

㈠ 一般情况下电力电子装置由什么组成

一般由主电路和控制电路构成，主电路一般为电力电子器件构成的电能变换电路，例如整流电路、逆变电路等；控制电路主要由控制芯片，例如dsp、单片机等和驱动电路组成；复杂的电力电子装置还有辅助电源板，用来产生各芯片的控制电压，还有监控板等。

㈡ 电力电子装置的主要类型

为了防止电力系统内部和外部过电压对变电站造成的安全事故，变电站中通常会安装避雷器、避雷针、接地网等过电压保护装置。而作为重要防雷装置之一的避雷器，在变电站的防护中是非常常见的。今天，钧和电子为您分享变电站应用的避雷器的类型。

一是，避雷器的作用

避雷器是限制过电压的一种保护装置，它能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压的危害，又能截断续流，防止系统接地短路。

在电力系统中，避雷器并联安装于系统中。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电流，限制过电压幅值，保护设备；电压正常后，避雷器迅速恢复原状态，保证系统正常供电。

二是，电力系统中的避雷器的类型

1.管型避雷器

管型避雷器是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，当发生雷击时，内外间隙均被击穿，雷电流经间隙流入大地。其结构比较复杂，常用于10kV配电线路上，作为变压器、开关、电容器、电缆头等电气设备的防雷保护。适用于工频电网容量小、线路长、短路电流不大而雷电活动很强且频繁的农村或山区。

2.阀型避雷器

阀型避雷器应用在电力系统中，当系统中出现过电压且峰值超过间隙放电电压时，间隙被击穿，冲击电流通过阀片流入大地。由于阀片的非线性特征，故在阀片上产生的压降（残压）将得到限制，使其低于被保护设备的冲击耐压，从而设备得到保护。

阀型避雷器的结构复杂，常用于3-550kV电气线路、变配电设备、电动机、开关等的防雷。适用于交直流电网，不受容量、线路长短、短路电流的限制，工业系统中的变配电所设备及线路均可使用。

3.氧化锌避雷器

氧化锌避雷器在电力系统用应用较为广泛。它主要由主体元件、绝缘底座、接线盖板和均压环等组成。主体元件由非线性金属氧化物电阻片叠加组装，密封于高压绝缘此套内，无任何放电间隙。

氧化锌避雷器无放电延时，因外部雷电过电压动作后，无工频续流，可经受多重雷击，残压低，通流量大，体积小，重量轻，运行维护简单，常用于0.25-550kV电气系统及电气设备的防雷及过电压保护。

㈢ 什么是电力电子技术

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。

一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。

(3)电力电子装置设计基础扩展阅读

作用：

1、优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。

2、改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。

3、电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍。

㈣ 构成电力电子技术的三要素

电力电子技术有电力技术、电子技术、控制技术3个部分组成。

电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、变流电路和控制技术三个部分，其中电力电子技术是基础，变流电路是电力电子技术的核心。主要研究电力电子器件的应用、电力电子电路的电能变换原理以及控制技术及电力电子装置的开发与应用。

电力电子

涉及由半导体开关启动装置进行电源的控制与转换领域。半导体整流控制、半导体硅整的小型化等的出现，产生一个新的电力电子应用领域。半导体硅整流、汞弧整流器应用于控制电源，但是这样的整流回路只是工业电子的一部分，对于汞弧整流器应用范围而言是有局限的。半导体硅整流的应用涉及很多领域，如汽车、电站、航空电子、高频变频器等。

㈤ 电力系统及其自动化专业都学些什么课程

主要课程：电路、电机学、电子技术、自动控制原理、微机原理及应用、发电厂电气部分、电内力容系统稳态分析、电力系统暂态分析、电力系统继电保护原理、电力系统自动化。

主要实践环节：金工实习、机械制图、电子技术综合实验、电力系统潮流离线计算、专业综合实验（动模实验）、计算机应用及上机实践、生产实习、课程设计、毕业设计。

本专业学生主要学习发电厂、电力系统及其自动化等方面的设计和运行的基础理论、基本知识和基本技能。毕业后授予工学学士学位。

(5)电力电子装置设计基础扩展阅读

特点：

1、学科性：方向正对国家定位电力系统及自动化学科。

2、专业面宽：专业既涉及电力系统高压技术，网络分析，设备运行与选择，又涉及电力系统继电保护。自动化装置、通讯、综合自动化等弱电自动控制的内容，做到强电与弱电相结合，设计与施工相结合控制运行与管理相结合。强调技术基础，注意能力培养。

3、适应性、兼容性强。在确保基础扎实的前提下，可根据市场经济的需要在热能动力、通讯、用电管理和远动化等方面调整和拓宽其专业方向，以适应社会对专业人材的需求变化。

㈥ 做一名出色的电气设计，需要掌握哪些方面关于电的基础知识（越详细越好）

．引言 工程设计是基本建设的龙头，设计文件是工程建设的主要依据，设计质量是决定工程质量的首要环节。我国工程质量事故统计资料显示，由设计原因导致的工程质量事故占40.1%；工程施工原因引起的占29.3%；其它原因（如设备材料质量问题等）引起的占30.6%。可见对工程质量实施三控的关键在于设计质量控制。电气工程也不例外。我公司是1994年创建的具有双甲资质的建设监理公司，多年来已先后承担了数百项民用建筑工程及市政工程的施工监理及设计监理任务，已竣工的工程中合格率达100%，优良率达57%以上。在所承担的项目建设过程中，发现并处理了大量工程质量问题，多与设计质量问题有关。现结合工程实例，对影响电气工程质量的主要的建筑电气设计问题与对策进行讨论。 2．影响工程质量的几个建筑电气设计问题合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求，即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。对电气工程质量造成影响的设计问题又主要表现在安全性、可信性（包括可用性、可靠性、维修性等）及可实施性的缺失或偏离。以下就几个最常见的方面进行探讨。2.1设计违背或偏离设计规范的规定，安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍例如某市政府大楼前花园广场（包括广场绿化庭院照明、草坪照明及广场中心声光喷泉）工程提交施工的电气施工图存在以下问题：未作电气保护接地及等电位联结设计；错误地采用TN—C低压配电系统；喷水池未按规定选用应有防护等级的电气设备及电缆。这样的设计完全违背了规范规定的安全性要求，按图施工必将留下严重的安全隐患。此前的1999年8月青岛市某喷水池曾发生数人嬉水时被电击致死的伤亡事故，正是由于设计失误，水下灯具及潜水泵漏电而又未能及时断电所致。监理于施工前审图时及发现了上述问题，通过业主要求设计单位严格按设计规范要求修改了设计。正确的作法是：户外庭院及喷水池配电应采用局部TT系统或TN—S系统、并设置漏电保护（动作电流应不大于30 mA），而不允许采用TN—C制；应设置完善的接地装置，喷水池应做等电位联结设计，而不能仅靠从大楼内引出的一根PE干线接地；潜水泵及水下灯具应采用潜水电缆配电；0区电器设备应采用1P×8防护等级，1区应为1P×5等等。又如民用建筑低压配电线路截面选择问题。由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷，三相负荷不平衡必然导致中线通过不平衡电流；随着电脑及各种家用电器设备的发展与普及，低压电网高次谐波污染日益加剧，3次及其奇倍数谐波均构成中性电流。中线过电流并由此引发电气火灾的现象也日渐增多。为此，相关设计规范已规定“三相四线或二相三线的配电线路中，当用电负荷大部分为单相负荷时，其N线或PEN线截面不宜小于相线截面；以气体放电灯为主要负荷的回路中，N线截面不应小于相线截面……”，可见，民用建筑配电系统的干线，支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而监理审图发现当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用80年代前曾采用过的作法，选用的N或PEN线截面仍为相线的1/2甚至1/4～1/3。这也是最常见的电气设计安全问题之一。再如，关于变配电所位置的选择，相关设计规范都明确提出应考虑“设备吊装及运输方便”，这是保证可用性及维修性的基本要求。近年来我们负责监理的不少高层建筑工程项目，其设置在地下层的变配电所及柴油发电机房的配置多违背了这个要求。比如某高层商住楼地下变配电所及发电机房，其运输通路完全被冷水机组及地下水箱阻挡。施工安装顺序只能是先将变、配电设备及发电组安装就位后再安装冷水机组及水箱，而根本未考虑运行之后发变电设备检修、更换的运输问题；又如某高层办公综合楼地下变配电所与发机房，设置在一层某会议厅底部，地下层既未考虑必要的运输检修通道，也未设足够宽度能运进设备的门框。当监理审图发现并提出这一问题时，设计单位的解答竟然是：原设计意图是从一层会议厅处将变配电及发电设备吊装就位后再浇筑该厅地板。这种意图显然是错误的，即使不考虑土建施工可能对已就位的电气设备造成的损害，大楼投入运行后电气设备的维修更换运输是否只得撬开一层会议厅地板来解决呢！须知钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命可达50年以上，而变配电设备的使用寿命仅为20年左右或更短，定期或故障维修周期就更短了。故电气设计必须妥善考虑其运输及维修吊装通道问题。2.2 设计深度不够目前施工图设计深度达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍，主要是设计文件可实施性方面的缺陷，将直接导致施工安装困难或错误。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。例如按深度规定电力及照明系统图及相应设备材料表中应详细标明选用的电气设备及材料的型号、名称、规格参数及数量。改革开改以来，我国电工产品市场异彩纷呈，国内外各种型号规格的产品琳琅满目，国家不可能对各类电气设备及材料规定统一的型号。设计标明各种设备材料的型号规格参数便显得尤为重要，这是业主或施工单位进行设备订货及采购的依据。然而近年来电气设计文件中普遍习惯于只在系统图的设备符号旁标注该设备的型号或厂家产品编号，使设备订货无所适从，并往往造成错误。比如某项目电气照明设计，设计者在系统图断路器符号旁仅标注了“A063M20A”，设备表中亦然，而未注明名称及详细参数，施工单位理解为20A普通断路器，因找不到该编号的产品而另行采购了另一种断路器。后在设备材料报验时经监理人员查对，原来“A063M”乃是海格公司的一种电磁式漏电断路器的产品编号，额定电流20A，额定漏电动作电流值30mA。可见原设计中这些回路是应设漏电保护的。但因设计标注不清而引起订货错误。只得重新采购更换；又如许多电气施工图中对电缆沟只标注尺寸及走向，对电缆支架及盖板不作任何规定，或仅注明“参照××图集××页”，实际上国标图集中对任一种尺寸的电缆沟，其电缆支架及盖板的作法都提供了多个方案供设计时选择，设计不选定则施工方难于抉择，常按最低价方案施工。往往并不能满足实际需要，甚至可能引起结算纠纷。再如电气照明图中按规定主要房间及场所应标注照度标准值，当然也就要求设计者进行照度计算并按计算进行灯具配置。然而当前民用建筑电气照明设计中能标注照度标准值并进行照度计算的极为罕见，绝大多数是按房屋开间及功能凭经验布灯。大多偏离了国家规定的照度标准，影响使用功能。比如经监理审图的某学校电气施工图，经核算设计达到的照度值实验室和教室仅为50～70lx，不及国家标准的一半；某局综合办公大楼中办公室及会议室设计照度仅达70～80 lx，计算机房仅达约100 lx左右。也不及国家规定照度标准值的一半。2.3相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误例如目前普遍利用建筑物结构钢筋作为防雷接闪器、引下线及接地与等电位联结装置，按规定应在电气施工图中标出联接点、预埋件，说明敷设方式及技术措施（如焊接要求等）；并在土建施工图中有相关的预埋件详图及相关的标注与说明。而实际上多数施工图仅在电气图中有防雷接地图，且标注与说明相当简略，土建施工图中则常无任何相关的说明与标注。这给工程监理及施工都带来很大困难，若施工单位经验不足则极易因工种（序）配合不当而造成施工错漏。最常见的是接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设。尤其是建筑结构转换层，因柱（墙）内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况更易发生。又如各专业管道、线路相互碰撞、相互矛盾的问题已成了施工图多发病，比比皆是，举不胜举。我们负责监理的好几栋大楼的地下层（含地下车库）施工图设计，审图时都发现：给排水管道及通、排风管道与照明灯具及电气管道多处相碰；多个火灾探测器被通风、排烟管道遮挡；只得修改设计后再行施工安装；再如某住宅小区由于原设计给排水与电气专业未能协调，工程竣工初验时才发现几乎每套居室内空调器安装处预留的排水管口及穿墙孔和空调电源插座分别设在外窗两侧的墙边上，即空调安装位置与插座不在同一处，插座无法使用，不得不返工重装。3．结束语设计文件是工程施工与监理的最主要根据，设计能否认真执行国家规定、设计文件的深度及相关专业的密切配合问题等等都直接影响工程质量。近年来设计质量滑坡现象已成为不争的事实，究其原因可能是多方面的，诸如设计市场恶性压价竞争，迫使设计单位减少投入以降低成本等等，本文不拟探讨。上文仅从施工与监理角度提出常见的设计弊病。而这类毛病并非痼疾或顽症，只要设计单位稍加重视，比如组织设计人员认真学习相关设计规范，加强设计过程管理、重视设计会签与评审，便可以基本根治。而工程监理与工程施工则受益匪浅。

㈦ 采用什么是电力电子装置中最有效

电力电子装置(power electronic equipment)由各类电力电子电路组成的装置。用于大功率电能的变换和控制。又称变流装置。它包括整流器、逆变器、直流变流器、交流变流器、各类电源和开关、电机调速装置、直流输电装置、感应加热装置、无功补偿装置、电镀电解装置、家用电器变流装置等。

其中，直流电源可由整流器或直流变流器组成，用于直流电动机调速、充电(备充电电源)、电镀和科学仪器等的电源。交流电源可由变频器(见交流变换电路)组成。分为变频变压电源(用于交流笼式异步电动机调速)、恒频恒压电源(用以构成交流不停电电源)、交流稳压电源、中频感应加热电源(电源输出频率达8千赫，用于感应加热和淬火)、高频加热电源(电源输出频率高于8千赫，用于淬火和焊接)等。利用电力电子器件的快速开关性能，可构成静止式无触点大功率开关，代替传统的电磁式有触点大功率开关。
电力电子装置受所用器件性能的影响，承受过电压、过电流的能力比较差。例如，电动机、变压器等通常可在几倍的额定电流下工作几秒钟或几分钟，而在相同条件下电力电子器件只需0.1秒或更短时间就已损坏。因此，除在设计电力电子装置时合理选择器件的电压、电流容量外，还需专门采取一些保护措施，以防止装置内的器件因过电流、过电压而损坏。某些电力电子装置对环境条件(如温度、冷却水压力、风速等)有特殊要求，需对这些条件进行监测，以保证装置可靠运行。
过流保护
过电流会使器件迅速升温，如不及时切断或限制过电流，器件很快会损坏。过电流越大，器件能承受过电流的时间越短。常用的过流保护措施有:①采用快速熔断器。其熔断时间通常在20毫秒以内。但快速熔断器价格较高，更换麻烦，常作为多种过流保护措施的最后一道措施。②设置交流断路器。其动作时间较长，为0.1~0.2秒。主要用于切断交流电路与交流电源的连接，防止过电流进一步扩大。③安装快速直流开关。其动作时间约为10~20毫秒，可保护晶闸管等元件而快速熔断器又不至于熔断。安装于交流电路的直流端，用于大、中容量电力电子装置。④加设快速短路器。其动作时间约为2~3毫秒。过电流发生时，它使电源变压器经快速短路器直接短路，防止过电流再进入电力电子装置。⑤采用电子电路作过电流检测和保护。

㈧ 如何用电力电子装置提高电力系统的稳定性

浅谈电力电子装置在电力系统中的应用

电力系统的任务是为人们日常生活、企业科研生产提供电力资源，而是社会经济能否稳定发展的重要依托。电力电子装置的应用贯穿电力系统的发电、配电、变电和输电等各个阶段，电力系统若想实现高可靠性、高稳定性和高效性，必须采用高度智能化的电力电子装置。与此同时，传统电力系统的发电方式往往使用不可再生能源，在造成严重的环境污染的同时能源的利用率低下，已不能满足社会的需求，对电力系统进行改进势在必行。在构建新型电力系统中必然会使用电具有较高科技水平的电力电子装置。因此，研究电力电子装置在电力系统中的应用具有重要的现实意义。
1 电力电子装置和电力系统的发展
随着大容量、远距离电力资源传输的需求逐渐提高，电力系统势必步入智能化、自动化发展的道路。目前，我国电力系统的智能化水平逐渐提升，在全国各地均可以使用电能，电力系统的规模位于世界前列。电力电子装置作为电力系统的重要基础，虽然起步较晚，但发展速度迅猛。电力电子装置的不断发展与改善同时也极大促进了电力网络的迅速发展。较为突出的改进为电力能源传输介质由传统的电缆传输转变为光纤传输；关键技术壁垒由硬件设计转变为软件设计；装置由传统的半控型装置逐步发展为全控型装置，目前已经发展到复合型装置；控制方法由传统的模拟控制转变为数字控制等等。然而，我国电力系统与发达国家相比仍存在着一定的差距，主要表现为智能化水平较低、科技含量较低、创新性技术应用较少等等。因此，我国电力行业的相关科技人才应该对电力电子装置进行深入的科学研究并将其先进的应用到电力系统的构建中，从而促进我国电力行业以及社会经济的进一步发展。
2.我国电力电子装置在电力系统中的应用
2.1 发电阶段
传统的电力系统通常利用不可再生能源进行发电，资源有限且会造成一定的环境污染。新型电力系统应因地制宜，利用当地环保的可再生能源，如风能、势能等，同时致力于进一步提高能源的利用效率，提高环保能源的使用率，本文将从风力发电、水力发电和太阳能发电三方面进行介绍电子电力装置在发电中的应用。
2.1.1 风力发电
由于风力变化极快，需要电力电子装置对风能进行整流、逆变后将其转变为可供人使用、具有稳定电压、频率的电能资源，最为普遍的装置为风力变流器。利用变流器中拓扑结构分层改变电能的容量和电压，增加了风力发电的效率。
2.1.2 水力发电
水力发电装置通过调节水库的高低位置的变化通过水力势能的改变进行发电。水力发电中发电机采用交流励磁技术，极大地加快了发电的速度，其核心电力电子装置为交流发电机组励磁。在交流励磁的控制系统原理简单，利用交流频率的改变直接调节对水压及流量的大小，可以实现快速、准确的水力发电，有效改善了水力发电站的发电。效率
2.1.3太阳能发电
太阳能发电需要的电力电子装置包括将太阳能转变为电能的光伏阵列原件、处理不稳定电能的滤波器、变压器、逆变器等装置。目前，太阳能发电系统的应用还存在一定的不足，如光伏阵列存在多峰值问题，有待进一步进行深入研究。
2.2 储能阶段
由于可再生能源的产生具有季节性、实时性，同时生活生产中使用电能也存在高峰期和低谷期，这就要求进行电能的储存，从而提高现有电力系统的稳定性和可靠性。本文将从目前在我国应用较为广泛的电池储能装置、水力储能装置和风力储能装置几个方面进行概述。
2.2.1 电池储能装置
我国对于电池储能装置的研究与其他其他储能方式相比时间较早，可以将任意发电装置产生的电力资源转化为电池中的电能。其原理为利用小功率直流变换器是电池中的电流平稳；利用拓扑结构将电池集成实现电压的高低和电流的变化；利用电压型四象限变换器在实现功率的调节。利用电力电子装置实现储能的最优化、损耗的最小化的储能系统。
2.2.2 水力储能装置
水力发电的储能装置一般采用抽水储能，常见的方法为利用抽水蓄能机组中励磁电流的频率和幅值的转换实现电力功率的转换，从而实现电力供能中调峰填谷、备用紧急能源等不同的作用。
2.2.3 风力储能装置
风力储能装置利用压缩空气进行储能，利用空气压缩机将剩余的电力资源用空气的压力进行存储，电能不足时，将空气的势能转化为电能进行发电。
2.3 输电阶段
电力系统若想在输电领域中实现长距离、高容量和低损耗的电力传输，需要电力电子装置进行协助降低电能的损耗，如换流器、变流器。在输电过程中长距离、高容量的电力传输一旦遇到意外灾害可能会造成严重的经济损失，电力电子装置能够及时的发现传输电力过程中的异常状况，根据具体的情况进行决策，以免产生重大的经济损失和资源浪费。
2.4 智能电网
智能电网是高度自动化、高度智能化的电力资源传输网络，利用自动化控制技术可对任意网络节点进行监控，实现节点间电力资源的双向流动。智能电网中采用功率变换器对用户的功率进行调节。利用电力电子装置的集成可实现电网中控制器通过通信系统进行协同工作，实现电网的自动化控制，增强智能电网的稳定性和可靠性。
2.5 提高电能利用率
由于自然中可再生资源如水力、风力或是太阳能并非是长时间供应的，但是对于电能的需求却逐年增加，因此电力系统必须降低电能的损耗、提高电能的使用效率。其中，链式静止同步补偿器可以通过无功补偿降低电压的扰动、维护电力系统的稳定性；谐波治理装置可以降低电网中的谐波，抑制不必要的能量损耗；动态电压恢复器通过对电压暂降进行补偿，降低电压引起的电力设备的损害，从而保障电力系统的稳定性和可靠性运行。
3 电力电子装置发展的建议
目前，我国在电力电子装置的应用方面已经取得了较大的突破，但是距离世界顶级的电力系统中电力电子装置的应用还有一定的差距。针对电力资源的大量需求和电力系统改善的需要，电力电子装置应该加强以下几个方面的研究。首先，增强电力系统的智能化，通过电力电子装置的一体化设计，实现电力系统的自动化控制。其次，在发电阶段加强风力发电换流器的可靠性与太阳能发电中逆变器的稳定性。再次，研究其他可再生能源发电的可行性与适用性。最后，增加电力系统出现故障时的应急措施，通过不断改进控制算法增强电力系统进行资源优化配置的能力，提高电力能源的使用效率。
4 总结
电力电子装置是电力系统的重要基础，在保障电力系统及时、准确和可靠运行等方面发挥举足轻重的作用。换言之，电力电子装置科技水平的高低直接影响电力系统自动化水平的高低，直接决定我国经济的发展。因此，我国必须注重电力电子装置的科研与开发，促进电力单位或企业与高校或其他科研单位的合作，致力于将先进的电力电子装置应用于电力系统中，以便进一步满足社会发展对电力资源日益增加的需求。

参考文献：
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[3] 国家电网公司“电网新技术前景研究”项目咨询组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].电力系统自动化，2013，37（1）：3-8.

㈨ 电力电子装置的应用对电网有哪些影响各采取哪些措施

电力电子装置的广泛应用，使得大量的谐波和无功功率注入电网，在一定程度上降低了我国电网的电能质量，产生了一定的电网污染问题。随着这些问题的增多，其已经成为了阻碍我国电力电子技术发展的重大障碍之一。鉴于此，为了让人们更好地了解这些危害，本文就谐波以及无功功率进行了分析，分析了它们各自产生的原因及其危害，在此基础上也更深入地探讨了抑制谐波污染和处理无功功率的常用方法。

谐波产生的原因

就电网中谐波产生的原因而言，可以将其大体的归为如下两个方面：

1）电源及输配电系统产生谐波

在分析谐波问题时，往往会忽略一个问题，就是电源本身也会在一定程度上产生谐波电势。但是由于电源本身产生的谐波很少，在分析电力系统谐波问题时也就忽略了这部分谐波。电源本身产生谐波的原因在于电动机的内部组织结构存在一定的问题：电动机中的三相绕组在制作上很难做到绝对对称，同时对于铁心而言，要做到绝对均匀一致等也是十分困难，由于这些问题的存在便使得电源在发出基波电势的同时也会产生一定的谐波电势。

在输配电系统方面，产生谐波的源头主要是变压器，这主要是因为：一旦变压器内部的铁芯达到饱和时，其中的磁化曲线便会呈现非线性状态，同时波形畸变的严重程度也会随着饱和程度的加深而加深。另一方面，在设计变压器时，基于经济性的考虑，便使磁性材料工作在磁化曲线的近饱和区段，正是由于这两方面的原因便使得变压器产生了谐波电流。

2）电网中谐波产生的另外一个主要原因在于

电力系统负荷端存在大量的大功率换流设备和调压装置，比如荧光灯、变频设备、电器等。由于这些设备本身就具有一定的非线性特征，即便我们在为其供给电压时，供给的是标准的正弦波电压，但是由于其自身的非线性特征，也会使得这些设备在工作的同时产生了一定的谐波电流，随着这些谐波电流逐渐流入电力系统，也就给电网造成了大量的谐波。

谐波的主要危害

由于谐波中谐波电流和谐波电压的存在，使得电网遭受着一定的谐波污染，另一方面由于谐波的存在，破坏了用电设备所处的环境，而产生了一系列的故障和事故。可见，谐波的存在在一定程度上威胁着电力系统的安全稳定运行。就谐波的主要危害而言，可以大致的分为如下的几个方面：

1）导致谐振和谐波电流的放大

在电力系统中，为了更好地提高功率因数，往往会在电力系统中装设一定量的电容器，这些电容器的存在在一般情况下是不会产生谐波的，但是当电网中存在着一定的谐波时，此时由于电力系统的感抗得到了大大的增加而容抗却相应的减小，便有可能产生谐振，而危害电力系统的正常工作状态。

2）影响系统运行状态

电力系统之所以可以在一定的故障情况下运行，这主要是因为电力系统中常安装了一些继电保护装置和自动控制装置。但是一旦有谐波的存在，这些保护装置便会在一定程度上受到干扰，而不能很好的工作，而威胁系统的稳定与安全运行。

3）影响一些设备的正常工作

由于谐波的存在，电动机的效率可能会在一定程度上降低，同时电动机本身可能会产生一定量的热。如果不能及时的处理好谐波的存在问题，电动机可能会产生强烈的机械振动，而影响正常的工作。谐波的存在，也可能会产生一定的过零问题，而直接影响到电子装置和控制电路的正常运行。同时谐波的存在也会干扰到通信系统的正常工作。

如何有效的抑制谐波问题

在工作中，为了更好地抑制电网中的谐波问题，尽量减小谐波的危害，则需要采取积极有效的技术措施，以便可以在一定程度上减少电力电子设备的谐波含量，让设备可以正常工作。

可以采取如下的一些技术手段：1）采取多脉波变流技术手段，可以增大电力电子装置中的脉波数，比如将6脉波的变流器设计成12 脉波，以便在一定程度上减少交流侧的谐波电流含量；2）采用脉宽调制技术手段，该技术手段的主要思路是：在控制PWM输出波形转换时刻的条件下，尽量保证波形的对称性，以便使得系统需要消除的谐波幅值为零。

另一方面也可以通过在电力系统中安装一定量的电力滤波器，进而提高滤波的性能，常见的一些滤波器有：1）无源电力滤波器；2）有源电力滤波器；3）混合型电力滤波器等。

无功功率产生的原因以及其影响

现如今电力系统的无功损耗主要体现在如下的两个方面：1）输电系统本身就存在吸收的无功；2）负荷消耗的无功。无功功率能够对供电系统和负荷的运行产生较大的影响。就电力系统而言，其为了输送无功功率，便要求两端的电压存在一幅值差，而这一条件只有在很窄的范围内才可以实现。对于大部分的网络元件和负载而言，它们基本上都需要消耗无功功率，而这些无功功率如果是要由发电机提供的话，便难以实现。鉴于此处理的方法是：在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，也就是我们所说的无功补偿。就无功补偿的处理方法而言，主要是通过并联电容器及其装置，因为该方法简单易行，同时可以较低运行费用。

无功功率对公共电网的影响可大体的归为如下几点：

1）在一定程度上增加了设备的容量以及设备的损耗；2）增大了变压器的电压降，同时降低了电力系统的供电质量；3）当无功功率不足时，便有可能使得电力系统的电压降低，而直接影响到设备的正常工作状态等。

随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用，其已经贯穿了发、输、变、配、用各个环节，同时在电能的生产、输送、分配、使用中同样具有十分重要的作用。可见电力系统已经成为了我国发展不可或缺的重要组成部分。但是，我们同样需要注意电力电子装置对电网带来的影响，如本文提到的谐波危害和无功功率问题，所以我们需要采取一定的有效措施尽量减小和避免这些问题的出现，让电力设备等能够正常的工作。

㈩ 电力电子技术的简介

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。
现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。
电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年，美国的W.Newell用一个倒三角形（如图）对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。
一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断）。使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。
利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。
电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。