大功率电力电子技术的应用

摘要。阐述了电力电子技术在电力系统中的应用，介绍了灵活交流输电技术、定质电力技术、新型直流输电技术以及同步开断技术的现状及前景。

关键词：电力电子；灵活交流输电技术；定质电力技术；电子开关

电力电子技术作为一门新兴的高技术学科，已被广泛地应用于高品质交直流电源、电力系统、变频调速、新能源发电及各种工业与民用电器等领域，成为现代高科技领域的支撑技术。当前电力电子技术的发展趋势是：高电压大容量化、高频化、主电路及保护控制电路模块化、产品小型化、智能化和低成本化。大力加强电力电子技术的应用研究，对改造传统设备、实现产品的更新换代和增加产品的科技含量、解决关系国家经济与安全的高新技术具有重大的经济意义及战略意义。

大功率电子器件应用于灵活交流输电技术、定质电力技术、新型直流输电技术以及同步开断技术，是近十年的事。

1灵活交流输电技术（facts）

灵活的交流输电技术是八十年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。专家们预测未来这项技术将在电力输送和分配方面引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将发挥重要作用。

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合，以实现对电力系统电压、参数（如线路阻抗）、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来，灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能

力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优

越性能，但其推广应用的步伐比预期的要慢。主要原因有。工程造价比常规的解决方案高。因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于facts技术；facts技术还需要进一步完善。目前facts技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用facts装置，还要解决一些全局性的技术问题。随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的facts装置的造价会降低，可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。

facts技术也在不断改进，一些新的facts装置被开发出来，例如：可转换静止补偿器（csc），它由多个同步电压源逆变器构成，可以同时控制二条以上线路潮流（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。可转换静止补偿器具有下列功能：（1）静止同步补偿器的并联无功补偿功能；（2）静止同步串联补偿器的功能；（3）综合潮流控制器功能；（4）控制二条线路以上潮流的线间潮流控制功能；csc被认为是第三代灵活交流输电装置。

电力电子器件的发展趋势是。一方面研制经济性能好的器件，以便降低设备造价；另一方面，研制开断功率更大的高性能器件。最近，国外公司宣布研制成功以碳化硅为基片的电力电子器件。基片的耐压和热容量可大幅度提高，而元件的损耗却大大降低，从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃。这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）已成为现实的可能。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统完全的灵活调节控制便将成为现实。

2定质电力技术