| 出版日期：2000-07-24 总期号：941 本年期号：53 |
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高质量供电是信息社会的需求（摘要）
赵良炳 前言 近日，中国电源学会与清华大学联合组织召开了“电力调节装置与ups新技术”专题报告会，来自电力主管部门、设备制造厂商、应用研究部门、ups设备经销商的技术人员以及我国重要应用领域的领导和技术专家等100多人参加了会议。 中国电源学会的组织者介绍说，这次会议的主题是“介绍国际先进的电力电子新技术与新工艺，加强产（生产）、学（教学）、研（科研）、用（应用）的联合，提高我国国民经济重要领域的应用水平”。会上清华大学赵良炳教授、中科院计算所张广明研究员分别作了题为《串联、并联和串并联式电路结构的多种应用》和《高频双向变换技术在ups电路中的应用——性能更优越的在线式ups》的学术报告。美国apc公司的客户经理洪航庆先生介绍了该公司运用该项技术生产的相关产品情况。整个报告会围绕着电力电子工程的可持续发展战略展开，并着重介绍了世界电力电子工程的新思想、新技术、新工艺和高性能器件。 可持续发展战略是面向二十一世纪保证我国经济健康、持续发展的最重要国策之一。二十一世纪电力电子学的发展与应用，必需考虑我国二十一世纪经济发展、高新技术和电力电子学自身发展的需要，因而电力电子学的发展也必须同我国可持续发展战略密切相关。专家们认为，应当根据电力电子学的历史与当今发展趋势，结合二十一世纪我国电力电子学的发展方向对下面几个问题加以分析和研究： 1. 加速研究解决各种电能变换装置或系统在投入运行时引起的电力公害（电力污染）、电磁污染（emi）和环境污染（如噪音等）所需的基础理论与关键技术，为在二十一世纪大力发展我国的绿色（高效节能，无公害或低公害）电力电子产品、装置和系统奠定坚实的发展基础。 2. 从发、输、配和用四个层面的高度来研究电力电子这一高效节能的应用问题，同时针对在上述四方面的典型应用中所遇到的技术关键进行攻关，形成产业，使国家在大面积、大幅度提高能源利用率方面得到真正的实效，更为有力地推动企业高耗能用电设备的技术改造工作。 3. 从电力电子技术角度出发，大力推动“洁净发电技术”研究工作的开展。 4. 高度重视直接服务于环保的电力电子装置的研究工作。 5. 开展为适应国防尖端、高新技术产业、计算机产业、通信事业和家用电器发展所需要的高可靠、高性能、高效率、高功率密度和高功率因数等“五高”的智能电力电子产品、装置和系统。 国际上有关电力电子技术的前沿热门研究课题，如upfc、svg、apf、apfc、custompower、矩阵变换器、零排放电动汽车、太阳能发电等，都具有高效节能、减少环境污染、降低电力公害以及合理利用资源和能源的特点，同时开辟了无污染自然能源的利用途径，这些都是可持续发展战略需要解决的问题。中国电源学会的专家学者认为，高频双向逆变和串并联补偿电路技术可广泛应用在电子调节装置、交流稳压和ups设备中，并相信随着这种技术的不断应用，各种高性能、高可靠、低价位的新型供电装置必然会应运而生。 
图1传统ups结构 会议组织者表示，为了加速我国电力电子学和电力电子工程的发展，中国电源学会将加强与世界著名厂商的合作，会同有关部门，广泛联合高等学校、研究部门和新闻单位向我国电源界和有关部门介绍这一技术。 在信息社会和网络时代迅猛发展的今天，计算机及其系统、网络设备和通信系统等都对供其能源的电能质量提出了极高的要求。归纳起来，有如下要求： （1） 供电不能中断，那怕是一周波的中断； (2) 供电电压幅度波动必须控制在一定范围内，如±（4～5）%； 
图2串并联补偿式ups结构 (3) 各种电磁干扰须加抑制，以保证敏感电子设备及其系统的正常工作。 为了避免因信息丢失、中断和混乱而造成的重大损失，如何全面和合理地解决信息社会的供电质量问题，已成为人们关注的焦点之一。目前，对于极重要的敏感负载，人们普遍采用传统（级联）的不间断电源供电方案，以解决上述问题，如图1。ups制造商也是围绕如何最好地解决上述问题而展开激烈的竞争。根据当前的技术发展，还有两种方案可供选择： （1） 串并联补偿式ups，如图2； （2）动态电压恢复器（dvr—dynamic voltage restorer）,如图3。 
图3 dvr结构 目前正研究的电能质量综合调节器(custom power), 如图4，也是将来可选择的一种好方案。 传统ups方案只是从用户的角度去解决供电质量问题，而动态电压恢复器和串并联补偿式ups方案，特别是电能质量综合调节器方案是从配电网层面去解决供电质量问题。还有一个更大的层面，就是从输电网方面去解决供电质量问题。若把这三个方面协调起来处理，信息社会的供电质量问题就能得到更有效、更全面和更经济的解决。 
图4 电能质量综合调节器结构 随着研究的深入和瞬时功率理论的不断完善，人们进一步认识了串联、并联和串并联混合式电路结构的特点、功能和性能，其应用范围也进一步扩大了。其中具有典型应用意义的有，动态电压恢复器、并联补偿式交流稳压电源、区别于传统的串并联补偿式ups、静止无功发生器（static var generator—svg）、串联/并联型有源滤波器（active power filters—apfs）、综合潮流控制器（unified power flow controller—upfc）以及电能质量综合调节器等。这些新型电力电子装置，有的已经商用化，如美国西屋公司的dvr、德国西门子公司的sipconp/s系列电能质量调节器产品、美国apc公司的串并联补偿式ups（silcon dp300e系列）以及许多海外公司生产的并联型有源滤波器；有的已经投入现场运行多年，如日本（±50，80mva）和美国（±100mva）的svg、美国的upfc（±160mva）。上述所列举的装置以及目前正在研究的电能质量综合调节器均为解决信息社会供电质量问题提供了强有力的物质基础。 用于输电系统的静止无功发生器和综合潮流控制器的功能在于提供电力系统接入点的电压支撑、提高电力系统的动态和暂态稳定、增加系统的输电能力、阻尼系统的功率振荡。对于upfc，还可以控制有功潮流。电力系统有了这些先进、快速的调控手段，便大大提高了电力系统的安全、可靠和经济的运行水平与防灾变能力，从而降低了系统的事故发生机率，缩小了停电事故范围，提高了电能利用率和供电质量。 在配电网装设电能质量综合调节器，对提高配网的供电质量有着重要的作用。该装置具有如下功能：（1）在原侧电压波动或2—3周波短时停电的条件下，维持负载侧电压恒定；（2）在原侧电压不平衡且谐波条件下，维持负载侧三相电压平衡；（3）可补偿负载侧电流谐波和无功，使网侧只提供有功电流；（4）可补偿负载侧不平衡的电流谐波，使网侧电流为三相平衡；（5）当装置内部备有电池或其它储能元件时，还可起到有功调节和夜间储能的作用，若电网中断供电，它相当一个并联型ups，继续向重要用户供电。这是灵活交流输电系统在配电系统的一个合理延伸。它从另一个层面为解决供电质量问题提供了另一条实现的途径。由此看来，动态电压恢复器和串并联补偿式ups只是突出电能质量综合调节器某些方面的功能而又为用户感兴趣的电力调节器。 总之，高质量供电是信息社会的需求。当前电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展，已为电力部门综合、协调和经济地处理供电质量问题创造了条件。眼前需要的是，认真研究、全面规划、加大科技投入，以推进多层次方案的实施，达到综合、高效和经济地提高供电质量的目的。 |
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