電力電子變壓器及其在電力系統中的應用

【文章摘要】
變壓器作為電力系統中最基本的供電設備，關系到了供電質量與供電安全，基于傳統的變壓器已無法滿足當前電力系統的供電要求，電力電子變壓器這一智能化電力變壓器的誕生與應用，以電子技術為支撐實現了對電源的靈活控制。本文首先闡述了變壓器技術革新的時代背景，其次對電力電子變壓器的相關概念理論進行了概述，最后分析了電力電子變壓器在電力系統中的具體應用，以供參考。
【關鍵詞】
電力電子變壓器；電力系統；應用
0 前言
隨著社會主義經濟的發展，人們的生活水平逐漸得到提高，對電力系統供電質量的要求隨之提升，這就給當前電力供電系統帶來了挑戰。在電力供電系統中， 變壓器是整個供電系統中最基本的輸變電設備，但是，傳統的變壓器自身存在著一定缺陷，在運行的過程中不僅會污染環境，還存在著一定的安全隱患，進而無法保證供電的質量。在此背景下，基于電子技術下的新型變電設備應運而生，即電力電子變壓器。這一智能化變壓器在電力系統中的應用，是電力企業基于市場經濟下發展自身的必然選擇。
1 變壓器技術革新的時代背景
隨著社會主義市場經濟的發展，社會生產與人們生活的不斷進步對電力供電系統提出了更高的要求，尤其是大型電力系統的應用促使電力系統供電范圍不斷擴大，在此背景下，如何在確保供電質量的基礎上，實現穩定、安全的供電模式， 成為了當前電力企業在發展過程中所面臨的一大挑戰。隨著風能、太陽能的不斷發展，供電形式逐漸變得多樣化，在新興能源并入的過程中，原有電力系統變壓無法實現對電能的安全、穩定轉換，一系列電力系統供電質量問題逐漸凸顯。面對傳統變壓器的種種弊端，電力供電系統需要借助當前科技的發展力量，實現變壓器的創新，以在滿足電力系統供電要求的基礎上，實現電力企業所追求的社會效益與經濟效益。
2 電力電子變壓器綜述
電力電子變壓器即PET，其是依賴于電子技術和高頻電磁感應原理的一種電力設備，能夠實現電力特征能量的轉換，其中電力特征所指的是電壓、頻率以及電流幅值等。電力電子變壓器的顯著特征為：以電力電子技術為核心，通過對變壓器一次側與二次側的電壓幅值以及相位進進行實施的控制，從而實現對電力系統電壓、電流以及功率的靈活調解。在此過程中，電力電子變壓器突破了傳統變壓器自身缺陷的束縛，進而在確保供電質量的基礎上，實現了對分布式電源的優化配置，從而滿足當前電力系統供電需求。
3 電力電子變壓器在電力系用中的應用
3.1 分布式電源并網中電力電子變壓器的具體應用
隨著可持續發展戰略的逐步落實，電力系統需要將節能、環保貫穿于電力生產的始終，基于風能、太陽能等可再生能源的出現，電力系統供電形式變得多樣化。分布式電源在發電方式上存在著顯著特征，即電源的容量相對較小，并且同時具有交流電、直流電，進而導致其電壓與電頻波動性較大。因此，在將分布式電源并入電網中時，其自身的特點必定會給點力系統的供電帶來安全隱患，同時也將影響到供電質量。而基于分布式電源并入電網中時的特點，需要變壓器發揮出充分的轉化功能，但是傳統的變壓器自身所存在的缺陷是無法滿足并網需求的，如果要基于傳統變壓器來實現分布式電源的并網需要增設設備，這就加大了供電系統的運營成本。基于電子技術下的新型智能化電力電子變壓器的出現與應用，能夠通過直流電實現對輸入、輸出電壓的控制，從而在滿足分布式電源并網需求的基礎上行，節約運營成本，提高供電企業的經濟效益。
3.2 電力電子變壓器與FCL、UPS 的結合應用
FCL、不間斷供電技術二者屬于柔性交流輸電技術的表現形式。其中，FCL 與電力電子變壓器的結合性應用，是將FCL 這一模塊串聯與PET 輸入模式的前端，控制器對輸入端、輸出端電流進行檢測，從而實現對FCL 模塊中開關的控制。如果整個系統處于正常運轉的狀態，難么二者的結合性使用能夠在實現串補功能的基礎上，避免了開關的損耗。如果出現故障，開關就會立即閉合，從而阻止了短路電流， 確保了供電的安全與質量。實現UPS 與PET 的結合性應用，能夠確保電網在正常運轉狀態下實現對影響因素的有效控制， 如果遇到故障，這一組合中的蓄電池會繼續保持向逆變器供電。如果逆變器出現故障，不間斷電源會通過靜態開關進行電路的切換，進而維持正常供電狀態，整個過程中，供電質量都能夠得到有效的保障。
3.3 電力電子變壓器在配電網中的具體應用
由于配電網在供電的過程中存在著不穩定的現象，基于傳統變壓器下的解決辦法通常是：在配電端加入動態電壓恢復器，從而通過補償電壓來實現供電的穩定。但是此種做法的弊端很明顯，補償電壓的接入無法確保其能夠快速的響應需求，與此同時，也無法實現對電壓干擾因素的徹底抵消。此外，此種方式也同樣需要投入過高的運營成本，進而降低了供電企業的經濟效益。而PET 的動態電壓恢復器不僅響應的速度快，且能夠更好的消除其中的干擾因素，進而有效的提高了供電的質量。
4 總結
綜上所述，電力電子變壓器這種智能化的電子變壓器，能夠有效的解決當前電力系統傳統變壓器在應用過程中所存在的弊端，進而在確保供電穩定性的同時， 提高供電質量、降低運營成本，最終實現供電企業所追求的經濟效益與社會效益。電力電子變壓器其在電力系統中的應用還有很多，比如在改善電力系統動態特性中的應用、四象限PET 等，這些應用都給電力企業供電系統的發展注入了動力。
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