电力电子在电力系统中有哪些应用?

电力电子变压器近年来是电力电子,以及电力系统中的一个研究热点之一。从电力电子学的角度来说,电力电子变压器其实就是AC和DC的相互变换组合而已。只是为了适应多种用电场合中电压变换而提出的一个新概念。目前电力电子变压器主要的研究和应用主要在AC/AC和DC/DC这两个方面。其实这两个方面的研究中,高频变压器都是技术瓶颈之一...

2020.12.26

电力电子变压器近年来是电力电子,以及电力系统中的一个研究热点之一。从电力电子学的角度来说,电力电子变压器其实就是AC和DC的相互变换组合而已。只是为了适应多种用电场合中电压变换而提出的一个新概念。目前电力电子变压器主要的研究和应用主要在AC/AC和DC/DC这两个方面。其实这两个方面的研究中,高频变压器都是技术瓶颈之一。其他的在拓扑、效率、控制策略等方面的研究都是电力电子和电力系统中比较常见的研究方向。AC/AC电力电子变压器目前无法取代传统变压器的主要原因在于效率。传统变压器效率基本在99%以上,甚至更高。但是电力电子变压器目前长时稳定效率也就在95%以上,使用宽禁带器件的话会高一些,但是许多文章和设备企业宣称以及写的97%,甚至98%以上的效率,基本是极限效率。但是电力电子变压器本身可以替代一部分断路器、隔离开关等的作用,对于电力系统的控制性是加强的,这也是电力电子变压器的主要优势。DC/DC电力电子变压器也就是现在很多文章说的直流变压器,主要用在直流输配用系统中。目前直流输电只是点对点输电,所以互联还比较遥远。但是直流配电以及直流用电等的网络已经有布局,也是直流变压器的主要应用场合。这一块儿是传统变压器无法触及的,因为传统变压器无法实现直流电压的变换。以上是电力电子变压器的研究现状,总结下来研究点大概是这么几条:

1)效率。是电力电子变压器的瓶颈,以及最重要的参数指标。

2)宽禁带器件的应用。宽禁带器件在电力电子变压器中的应用,能比较好的提升设备的各项指标。但是本身涉及到的驱动、保护等应用,也是主要研究点之一。

3)多端口的协调控制。在电力系统中会涉及到多端口的需求,其协调控制、功率潮流控制等都是相关的研究点。

4)具体场景应用。目前电力电子变压器的主要应用大致在新能源并网、直流配电网、电动汽车充电桩等场合。更具体的场景就分的更细。涉及到每个具体场景,都有需要考虑的电压、电流等变化需求。结合具体的应用场景,以及通过电力电子变压器接入电力系统中的影响,也是研究点之一。

5)保护及故障隔离。电力电子变压器主要采用全控型器件,结合具体的拓扑,绝大部分具有故障隔离与保护功能。配合电力系统中的各节点断路器,具体的多层保护需求,可以作为研究点。

6)建模。电力电子变压器本身的建模,结合其在电力系统中的应用的建模,都是可以作为研究点的内容。但是中高压电力电子变压器本身结构较为复杂,因此这一块儿目前都没有比较成熟的研究。应该是最难的研究点之一。目前我能想到的研究点大概就这么多。更具体的内容题主需要查阅相关文章,找寻最新的研究思路、研究现状、目前达到的指标等。