电气工程前沿报告

报告成绩：重庆邮电大学2015-2016学年2学期“电气工程前沿”课程综合设计报告电气工程电子电力的发展及应用姓名：邓君霖班级：0831305学号：2013212520“电气工程前沿”课程综合设计报告2题目要求(必须打印)阅读一定数量（不低于10份）的电气工程前沿相关文献，上网查询相关资料，结合讨论的情况与结果，围绕电气工程某一研究前沿方向，撰写一份综合报告。要求每个学生要有个人见解（分析、总结），不照搬书本内容，应独立完成，正文字数不少于2000字，格式规范，参考文献要在正文中引用，参考文献引用得当，电子版打印，打印后，由各班学习委员统一交到自动化学院电气工程系办公室。格式规范参考如下：“电气工程前沿”课程综合设计报告3“电气工程前沿”课程综合设计报告成绩评定标准(必须打印)综合报告成绩评定标准：A.对所撰写的电气工程某一前沿方向研究内容的把握情况；B.对所撰写的电气工程某一前沿方向研究的关键技术的了解情况，重点难点的把握情况；C.对所撰写的电气工程某一前沿方向研究的未来发展方向的展望情况；D.格式是否规范；E.参考文献格式是否规范；F.参考文献是否在正文中引用；G.参考文献是否实际引用；H.是否有错别字和低级错误；I.是否文不对题；J.是否抄袭其他同学。“电气工程前沿”课程综合设计报告4摘要电力电子技术是采用功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，在电气工程的大范畴里，它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门，是目前发展非常迅速的一门学科。电力电子技术的核心是电源变换技术，主要应用在风力发电、电机传动、电力系统、绿色照明、新能源开发、汽车工业这些领域中。由于电力电子技术应用领域众多，影响范围广，对未来科技和生活有重大意义，我们需要大力发展并创新电力电子技术。本文简单地介绍了什么是电力电子技术以及电子电力技术的应用发展前景。关键词：电子电力技术；能源；发展及前景“电气工程前沿”课程综合设计报告5目录摘要.........................................................................................................................................................................4一、电力电子技术的介绍..............................................................................................................................................6二、电力电子技术的应用..............................................................................................................................................6三、心得体会及展望......................................................................................................................................................8四、参考文献.................................................................................................................................................................9“电气工程前沿”课程综合设计报告6一、电力电子技术的介绍电力电子是应用于电力领域的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。从20世纪50年代中到70年代末，以大功率硅二极管、双极型功率晶体管和晶闸管应用为基础（尤其是晶闸管）的电力电子技术发展比较成熟。70年代末至今，这两个方面的发展对电力电子技术引起了巨大的冲击。其一为微机的发展对电力电子装置的控制系统、故障检测、信息处理等起了重大作用；其二为微电子技术、光纤技术等渗透到电力电子器件中，开发出更多的新一代电力电子器件。这些新器件均具有门极关断能力，且工作频率可以大大提高，使电力电子电路更加简单，使电力电子装置的体积、重量、效率、性能等各方面指标不断提高，它将使电力电子技术发展到一个更新的阶段。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以扩展，随之而来的必将是智能电力电子时代，各方面应用必会超出当前领域。二、电力电子技术的应用2.1电力电子在风力发电上的应用风电技术经过几十年的发展，电力电子技术已经成为风电系统中不可缺少的重要组成部分，无论对与风电机组的控制、电能的转换还是电能质量的改善都起到关键作用，缺少了电力电子技术，风电无法实用。风力发电既可独立运行，也可并网运行。独立运行的风电系统的可靠性和稳定性不如并网运行的风电，因此风电并网运行是主要研究方向。风电并网运行与电力电子技术有着密切的关系。通常有两种与电网连接方式：一是直接与电网相连，二是通过电力电子器件组成的变换器与电网联接[1]。对于通过电力电子变换器与电网联接的风电场，其中采用的风力发电机的类型，目前研究最多的是变速双馈异步发电机和变速同步发电机，由于它们本身构造上的特点和技术上要求，与电网连接时都需要电力电子技术的支持。风电的输送方式有两种：（1）交流输电“电气工程前沿”课程综合设计报告7目前风力发电厂并网供电普遍采用交流输电加静止无功补偿器(SVC)形式.安装SVC对风力发电厂并网供电有两点意义:①对电网侧安装SVC可以提供无功支持并且减小振荡。②对风力发电机侧安装SVC可以实现动态电压控制和增加阻尼[2]。（2）直流输电基于电压源换流器(VSC)技术的直流输电被称为轻型直流输电(HVDClight)，其潜在的用途包括:发电厂之间的连接、大城市内多端直流输电系统代替传统的交流配电网和将有可能被用到大型海上风电场[2]。这种输电方式的优点之一就死，允许海上风电场的交流网络与陆上电网不保持同步运行,一旦输电网络发生故障,可以迅速恢复到故障前的状态，不至于发生更大故障。2.2电力电子在电力系统上的应用电力系统由发电设备、输配电线路和用电设备三大部分组成。电力系统是历史上逐步扩建、联网发展起来的,是地域分布广阔、设备众多运行参数相互影响、瞬变很快的大系统,电力系统的安全、经济、高效、优质运行具有重大意义。随着电力电子技术的发展,电力电子设备已开始进入电力系统并为解决电能质量控制提供了技术手段。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电子变流装置的处理[3]。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一，可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。以FACTS和轻型直流输电为例介绍这方面应用：（1）柔性交流输电(FACTS)技术FACTS技术的概念出现在20世纪8O年代后期，是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术，可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，提高电力系统的稳定水平[4]。目前，国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小，设备结构简单，控制方便，成本较低，所以较早得到应用。FACTS技术发展迅速，随着FACTS控制器的成本将继续降低，未来大规模地使用FACTS技术已成为大势所趋。（2）新型直流输电技术直流输电已经是成熟技术，由于其造价较高，无法与交流输电竞争。新一代的直流输电是指进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术。直流输电性能创新的典型例子是轻型直流输电系统（LightHVDC），它“电气工程前沿”课程综合设计报告8采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力，从而使中等容量的输电在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外，可关断的器件组成换流器，由于采用可关断的电力电子器件，可以免除换相失败的弊病，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。电力电子技术在电力系统上的应用主要在发电、输电、配电、节能环节巾方面和发展，未来其必将更快更好地促进电力系统的发展。(小4号字，宋体，固定间距20磅)2.3电力电子在太阳能发电上的应用目前全球范围内资源紧缺，煤，石油、天然气等化石燃料均为不可再生，并且煤、石油等燃料燃烧时排放有害气体，所以人类急切需要开发新的洁净能源，太阳能就是其中之一，太阳能干净无害，是一种理想的能源。目前开发太阳能转换为可利用的电能已成为可能，而这其中少不了电力电子技术的应用。利用太阳能发电早就成为现实，但是太阳能发电好多地方需要改进，例如，利用太阳能发出的电能不是标准的工频电，不适合利用；另外，太阳能电池板发电有一个最大效能的问题，如何随着太阳能强弱充分发电也要深入研究。大功率太阳能发电不管使用独立或并网的系统，都需要利用最大功率跟踪功能的逆变器将太阳能阵列发电的直流电转化成交流电，为使太阳能在我们电力资源中发挥更大作用，我国预计2020年新能源总装机容量耍达到占全国总装机容量的20％，新能源发电和并网离不开电力电子技术的支持[5]。三、心得体会及展望3.1心得体会经过老师短短几次课程的讲解和介绍，我对于电气工程的了解从有限的书本知识拓展到了更深更尖端的领域，知道了许多有关电气工程前沿的知识，受益匪浅。并在写报告的过程中，查阅了许多资料和文献，自学到许多关于电子电力技术的前沿应用和发展前景。因此，这个课程的设计对于我们电气工程专业的同学来说意义非凡。3.2展望“电气工程前沿”课程综合设计报告9对于这个课程的一些想法：觉得课时可能比较少了，所以老师在各个方面的介绍都浅尝即止，同学们都意犹未尽，如果能加一些实验和展示就更好了。四、参考文献[1]李建丽，李黎黎．风力发电与电力电子技术[J]．能源与环境，2006(05)[2]王琦,陈小虎,吴正伟．电力电子技术在风力发电中的应用综述[J]．南京师范大学学报(工程技术版)，2005(12)[3]张超．电力电子技术的发展及在电力系统中应用[J]．能源环境，2006（5）[4]赵梦雅．电力电子技术在电力系统中的应用[J]．商情，2011（51）[5][6]王曦，吕晨，马松．电力电子技术在新能源中的应用[J]．中国科技博览，2010(36)[7]徐煜金，刘翀．浅谈电力电子技术在绿色照明中的应用[J]．高新技术产业发展．2010