电力电子技术在节能、新能源和电源品质改善方面的新课题

作者：未知　来源：不详　时间：2006-7-3

1 前言       1997年在日本京都召开了防止地球温暖化的国际会议，与会者承担了削减有害气体排放量的义务，以此为契机各国积极开展了环境保护的活动。其中，国际标准化机构(ISO)制订了环境质量认证的ISO14001法规。若要通过该认证必须进一步削减石化燃料的消耗，减少CO2的排放量，相应的技术措施是加快节能设备和新能源的开发。       另一方面由于信息、通讯技术的发展，在工厂和办公室里大量使用着变频器、计算机等电力电子设备。为此，必须改善电源品质(电压波动、电压波形畸变)以保证上述设备能正常地工作。 2 电力电子(PE)产品群 2.1 PE环保产品群 图1所示为PE环保产品群，现分别加以解释。 (1) 臭氧发生器用自励式电源 老式的是采用SCR装置，新装置是由PWM整流器和负荷谐振型逆变器构成;使功率因数提高，高次谐波削减。 (2) 有害气体排放处理用的脉冲电源装置 燃烧垃圾时会产生很多有害气体排放到大气中，是环保的当务之急。对策之一是利用电晕放电将有害气体分解。现采用的脉冲电源装置是采用串联谐振型逆变器和磁场脉冲压缩等新技术，产生大功率的脉冲电压，电压脉冲幅值高达100kV,且1秒钟可放电1000次。 (3) 电力再生装置 过去试验装置的负荷多采用电阻器，试验时产生的电力消耗于电阻上并转化为热能消耗掉。新开发的电力再生装置其负荷不用电阻，而通过电流器和逆变器将电能再生反馈至电网。该逆变器用新的高压文件IGCT(Injection Enhanced Gate Transistor)能适应高压、大电流负荷。电力再生装置的结构图如图2所示，图2(a)为再生回路构成，图2(b)为运行时能量流动情况。 如图2所示，被试电力不论是交流或是直流均可通过电力再生装置反馈到电网。 2.2 PE改善电源质量产品群 图2所给出的PE产品群是用于改善电源品质主要有如下三个方面。 (1)停电或电压瞬时低落 由于雷击或机器事故使电压瞬低，将会使生产线停车、产品质量受损、或信息通讯设备丢掉重要数据。采取的措施可选用不停电电源装置(UPS)或备用电源SPS(Standby Power Supply)。若选用家用发电机作备用电源还应设置与公用电网快速切换装置、限幅装置以及与电网并联时的频率转换系统。 (2)电压波动 对应于激烈变动的负荷。例如：电弧炼钢炉，可利用静止式无功功率补偿装置(SVCS)来改善电压波动。电压波动引起的闪烁现象对人们日常生活有直接影响。SVCS已得到广泛应用，由八十年代初的光能发SCR系统发展到今天用自关断器件的SVCS系统。 (3)电压波形畸变 随着生产机械自动化和信息化的进展，电网高次谐波增多，引起设备误动作甚至烧坏的情况时有发生。从八十年代起，已开发出的电力有源滤波器(APF)，可以有效地拆消电网中的高次谐波有害成份，与无源滤波器相比，它可以同时补偿多达五十次的高次谐波，并且不受负载运行条件和系统构成变化的影响，是一种理想的电源质量补偿器。