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電力電子在電力系統中有哪些應用?

電力電子變壓器近年來是電力電子,以及電力系統中的一個研究熱點之一。從電力電子學的角度來說,電力電子變壓器其實就是AC和DC的相互變換組合而已。只是為了適應多種用電場合中電壓變換而提出的一個新概念。目前電力電子變壓器主要的研究和應用主要在AC/AC和DC/DC這兩個方面。其實這兩個方面的研究中,高頻變壓器都是技術瓶頸之一...

2020.12.26

電力電子變壓器近年來是電力電子,以及電力系統中的一個研究熱點之一。從電力電子學的角度來說,電力電子變壓器其實就是AC和DC的相互變換組合而已。只是為了適應多種用電場合中電壓變換而提出的一個新概念。目前電力電子變壓器主要的研究和應用主要在AC/AC和DC/DC這兩個方面。其實這兩個方面的研究中,高頻變壓器都是技術瓶頸之一。其他的在拓撲、效率、控制策略等方面的研究都是電力電子和電力系統中比較常見的研究方向。AC/AC電力電子變壓器目前無法取代傳統變壓器的主要原因在于效率。傳統變壓器效率基本在99%以上,甚至更高。但是電力電子變壓器目前長時穩定效率也就在95%以上,使用寬禁帶器件的話會高一些,但是許多文章和設備企業宣稱以及寫的97%,甚至98%以上的效率,基本是極限效率。但是電力電子變壓器本身可以替代一部分斷路器、隔離開關等的作用,對于電力系統的控制性是加強的,這也是電力電子變壓器的主要優勢。DC/DC電力電子變壓器也就是現在很多文章說的直流變壓器,主要用在直流輸配用系統中。目前直流輸電只是點對點輸電,所以互聯還比較遙遠。但是直流配電以及直流用電等的網絡已經有布局,也是直流變壓器的主要應用場合。這一塊兒是傳統變壓器無法觸及的,因為傳統變壓器無法實現直流電壓的變換。以上是電力電子變壓器的研究現狀,總結下來研究點大概是這么幾條:

1)效率。是電力電子變壓器的瓶頸,以及最重要的參數指標。

2)寬禁帶器件的應用。寬禁帶器件在電力電子變壓器中的應用,能比較好的提升設備的各項指標。但是本身涉及到的驅動、保護等應用,也是主要研究點之一。

3)多端口的協調控制。在電力系統中會涉及到多端口的需求,其協調控制、功率潮流控制等都是相關的研究點。

4)具體場景應用。目前電力電子變壓器的主要應用大致在新能源并網、直流配電網、電動汽車充電樁等場合。更具體的場景就分的更細。涉及到每個具體場景,都有需要考慮的電壓、電流等變化需求。結合具體的應用場景,以及通過電力電子變壓器接入電力系統中的影響,也是研究點之一。

5)保護及故障隔離。電力電子變壓器主要采用全控型器件,結合具體的拓撲,絕大部分具有故障隔離與保護功能。配合電力系統中的各節點斷路器,具體的多層保護需求,可以作為研究點。

6)建模。電力電子變壓器本身的建模,結合其在電力系統中的應用的建模,都是可以作為研究點的內容。但是中高壓電力電子變壓器本身結構較為復雜,因此這一塊兒目前都沒有比較成熟的研究。應該是最難的研究點之一。目前我能想到的研究點大概就這么多。更具體的內容題主需要查閱相關文章,找尋最新的研究思路、研究現狀、目前達到的指標等。


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