電氣工程前沿報告.docx

“電氣工程前沿”課程綜合設(shè)計報告報告成績： 重慶郵電大學(xué)2015-2016學(xué)年2學(xué)期“電氣工程前沿”課程綜合設(shè)計報告電氣工程電子電力的發(fā)展及應(yīng)用 姓 名： 鄧君霖 班 級： 0831305 學(xué) 號： 2013212520 題目要求(必須打印)閱讀一定數(shù)量（不低于10份）的電氣工程前沿相關(guān)文獻，上網(wǎng)查詢相關(guān)資料，結(jié)合討論的情況與結(jié)果，圍繞電氣工程某一研究前沿方向，撰寫一份綜合報告。要求每個學(xué)生要有個人見解（分析、總結(jié)），不照搬書本內(nèi)容，應(yīng)獨立完成，正文字數(shù)不少于2000字，格式規(guī)范，參考文獻要在正文中引用，參考文獻引用得當，電子版打印，打印后，由各班學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一交到自動化學(xué)院電氣工程系辦公室。格式規(guī)范參考如下：“電氣工程前沿”課程綜合設(shè)計報告成績評定標準(必須打印)綜合報告成績評定標準：A. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究內(nèi)容的把握情況；B. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究的關(guān)鍵技術(shù)的了解情況，重點難點的把握情況；C. 對所撰寫的電氣工程某一前沿方向研究的未來發(fā)展方向的展望情況；D. 格式是否規(guī)范；E. 參考文獻格式是否規(guī)范；F. 參考文獻是否在正文中引用；G. 參考文獻是否實際引用；H. 是否有錯別字和低級錯誤；I. 是否文不對題；J. 是否抄襲其他同學(xué)。4摘 要電力電子技術(shù)是采用功率半導(dǎo)體器件對電能進行轉(zhuǎn)換、控制和優(yōu)化利用的技術(shù)，在電氣工程的大范疇里，它廣泛應(yīng)用于電力、電氣自動化及各種電源系統(tǒng)等工業(yè)生產(chǎn)和民用部門，是目前發(fā)展非常迅速的一門學(xué)科。電力電子技術(shù)的核心是電源變換技術(shù)，主要應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電、電機傳動、電力系統(tǒng)、綠色照明、新能源開發(fā)、汽車工業(yè)這些領(lǐng)域中。由于電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域眾多，影響范圍廣，對未來科技和生活有重大意義，我們需要大力發(fā)展并創(chuàng)新電力電子技術(shù)。 本文簡單地介紹了什么是電力電子技術(shù)以及電子電力技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：電子電力技術(shù)；能源；發(fā)展及前景目 錄摘 要4一、電力電子技術(shù)的介紹6二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用6三、心得體會及展望8四、參考文獻95一、電力電子技術(shù)的介紹 電力電子是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百MW甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。從20世紀50年代中到70年代末，以大功率硅二極管、雙極型功率晶體管和晶閘管應(yīng)用為基礎(chǔ)（尤其是晶閘管）的電力電子技術(shù)發(fā)展比較成熟。70年代末至今，這兩個方面的發(fā)展對電力電子技術(shù)引起了巨大的沖擊。其一為微機的發(fā)展對電力電子裝置的控制系統(tǒng)、故障檢測、信息處理等起了重大作用；其二為微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等滲透到電力電子器件中，開發(fā)出更多的新一代電力電子器件。這些新器件均具有門極關(guān)斷能力，且工作頻率可以大大提高，使電力電子電路更加簡單，使電力電子裝置的體積、重量、效率、性能等各方面指標不斷提高，它將使電力電子技術(shù)發(fā)展到一個更新的階段。進入21世紀，隨著新的理論、器件、技術(shù)的不斷出現(xiàn)，特別是與微控制器技術(shù)的日益融合，電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也必將不斷地得以擴展，隨之而來的必將是智能電力電子時代，各方面應(yīng)用必會超出當前領(lǐng)域。 二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用2.1 電力電子在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為風(fēng)電系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，無論對與風(fēng)電機組的控制、電能的轉(zhuǎn)換還是電能質(zhì)量的改善都起到關(guān)鍵作用，缺少了電力電子技術(shù)，風(fēng)電無法實用。風(fēng)力發(fā)電既可獨立運行，也可并網(wǎng)運行。獨立運行的風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性不如并網(wǎng)運行的風(fēng)電，因此風(fēng)電并網(wǎng)運行是主要研究方向。風(fēng)電并網(wǎng)運行與電力電子技術(shù)有著密切的關(guān)系。通常有兩種與電網(wǎng)連接方式：一是直接與電網(wǎng)相連，二是通過電力電子器件組成的變換器與電網(wǎng)聯(lián)接1。對于通過電力電子變換器與電網(wǎng)聯(lián)接的風(fēng)電場，其中采用的風(fēng)力發(fā)電機的類型，目前研究最多的是變速雙饋異步發(fā)電機和變速同步發(fā)電機，由于它們本身構(gòu)造上的特點和技術(shù)上要求，與電網(wǎng)連接時都需要電力電子技術(shù)的支持。 風(fēng)電的輸送方式有兩種：（1）交流輸電目前風(fēng)力發(fā)電廠并網(wǎng)供電普遍采用交流輸電加靜止無功補償器( SVC )形式. 安裝SVC 對風(fēng)力發(fā)電廠并網(wǎng)供電有兩點意義: 對電網(wǎng)側(cè)安裝SVC 可以提供無功支持并且減小振蕩。對風(fēng)力發(fā)電機側(cè)安裝SVC可以實現(xiàn)動態(tài)電壓控制和增加阻尼2。（2）直流輸電基于電壓源換流器(VSC )技術(shù)的直流輸電被稱為輕型直流輸電(HVDC light)， 其潛在的用途包括: 發(fā)電廠之間的連接、大城市內(nèi)多端直流輸電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流配電網(wǎng)和將有可能被用到大型海上風(fēng)電場2。 這種輸電方式的優(yōu)點之一就死，允許海上風(fēng)電場的交流網(wǎng)絡(luò)與陸上電網(wǎng)不保持同步運行, 一旦輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障, 可以迅速恢復(fù)到故障前的狀態(tài)，不至于發(fā)生更大故障。2.2 電力電子在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用電力系統(tǒng)由發(fā)電設(shè)備、輸配電線路和用電設(shè)備三大部分組成。電力系統(tǒng)是歷史上逐步擴建、 聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來的, 是地域分布廣闊、設(shè)備眾多運行參數(shù)相互影響、瞬變很快的大系統(tǒng), 電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、高效、優(yōu)質(zhì)運行具有重大意義。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展, 電力電子設(shè)備已開始進入電力系統(tǒng)并為解決電能質(zhì)量控制提供了技術(shù)手段。據(jù)估計, 發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中,有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電子變流裝置的處理3。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中, 電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一，可以毫不夸張地說, 如果離開電力電子技術(shù), 電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。以FACTS和輕型直流輸電為例介紹這方面應(yīng)用：（1）柔性交流輸電(FACTS)技術(shù)FACTS技術(shù)的概念出現(xiàn)在20世紀8O年代后期，是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活控制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平4。目前，國外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS技術(shù)用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應(yīng)用。FACTS技術(shù)發(fā)展迅速，隨著FACTS控制器的成本將繼續(xù)降低，未來大規(guī)模地使用FACTS技術(shù)已成為大勢所趨。（2）新型直流輸電技術(shù)直流輸電已經(jīng)是成熟技術(shù)，由于其造價較高，無法與交流輸電競爭。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設(shè)備、減少換流站的占地、降低造 價的技術(shù)。直流輸電性能創(chuàng)新的典型例子是輕型直流輸電系統(tǒng)（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關(guān)斷的器件組成換流器，由于采用可關(guān)斷的電力電子器件，可以免除換相失敗的弊病，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)的供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用主要在發(fā)電、輸電、配電、節(jié)能環(huán)節(jié)巾方面和發(fā)展，未來其必將更快更好地促進電力系統(tǒng)的發(fā)展。 (小4號字，宋體，固定間距20磅)2.3 電力電子在太陽能發(fā)電上的應(yīng)用目前全球范圍內(nèi)資源緊缺，煤，石油、天然氣等化石燃料均為不可再生，并且煤、石油等燃料燃燒時排放有害氣體，所以人類急切需要開發(fā)新的潔凈能源，太陽能就是其中之一，太陽能干凈無害，是一種理想的能源。目前開發(fā)太陽能轉(zhuǎn)換為可利用的電能已成為可能，而這其中少不了電力電子技術(shù)的應(yīng)用。利用太陽能發(fā)電早就成為現(xiàn)實，但是太陽能發(fā)電好多地方需要改進，例如，利用太陽能發(fā)出的電能不是標準的工頻電，不適合利用；另外，太陽能電池板發(fā)電有一個最大效能的問題，如何隨著太陽能強弱充分發(fā)電也要深入研究。大功率太陽能發(fā)電不管使用獨立或并網(wǎng)的系統(tǒng)，都需要利用最大功率跟蹤功能的逆變器將太陽能陣列發(fā)電的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，為使太陽能在我們電力資源中發(fā)揮更大作用，我國預(yù)計2020年新能源總裝機容量耍達到占全國總裝機容量的20，新能源發(fā)電和并網(wǎng)離不開電力電子技術(shù)的支持5。 三、心得體會及展望3.1 心得體會經(jīng)過老師短短幾次課程的講解和介紹，我對于電氣工程的了解從有限的書本知識拓展到了更深更尖端的領(lǐng)域，知道了許多有關(guān)電氣工程前沿的知識，受益匪淺。并在寫報告的過程中，查閱了許多資料和文獻，自學(xué)到許多關(guān)于電子電力技術(shù)的前沿應(yīng)用和發(fā)展前景。因此，這個課程的設(shè)計對于我們電氣工程專業(yè)的同學(xué)來說意義非凡。3.2 展望對于這個課程的一些想法：覺得課時可能比較少了，所以老師在各個方面的介紹都淺嘗即止，同學(xué)們都意猶未盡，如果能加一些實驗和展示就更好了。四、參考文獻1 李建麗，李黎黎風(fēng)力發(fā)電與電力電子技術(shù)J能源與環(huán)境，2006(05)2 王 琦, 陳小虎, 吳正偉