電力電子知識(shí)入門完整版本

1,電力電子知識(shí)入門（一）什么是電力電子,2011.09.15,2,目錄,什么是電力電子技術(shù)電力變換的種類電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),電力電子技術(shù)定義與電子技術(shù)的關(guān)系電力電子技術(shù)的兩大分支相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子技術(shù)的特點(diǎn),3,電力電子技術(shù)定義1：使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，即應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。電力電子技術(shù)定義2：有效地使用電子器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的高效率變換和控制的一門技術(shù)。,（一）電力電子技術(shù)定義,一什么是電力電子技術(shù),4,電力電子學(xué)中，電力電子器件總是工作在開關(guān)狀態(tài)。,器件的工作狀態(tài)開、關(guān),一什么是電力電子技術(shù),5,（二）與電子技術(shù)的關(guān)系,同處理信息的電子器件相比的一般特征：能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。,一什么是電力電子技術(shù),6,（三）電力電子技術(shù)的兩大分支,電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理電力電子器件應(yīng)用技術(shù)（變流技術(shù)）電力電子技術(shù)的核心、理論基礎(chǔ)是電路理論。用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對(duì)其進(jìn)行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。,一什么是電力電子技術(shù),7,模擬電路設(shè)計(jì)功率器件控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)磁性元器件電機(jī)（及其控制器）數(shù)字控制（DSP、FPGA應(yīng)用）計(jì)算機(jī)仿真（仿真軟件）熱設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（四）相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域,一什么是電力電子技術(shù),8,電力電子學(xué)(PowerElectronics)名稱60年代出現(xiàn)。1974年，美國(guó)的W.Newell用圖1的倒三角形對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，被全世界普遍接受。,圖1描述電力電子學(xué)的倒三角形,一什么是電力電子技術(shù),（五）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,9,都分為器件和應(yīng)用兩大分支。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。應(yīng)用的理論基礎(chǔ)、分析方法、分析軟件也基本相同。信息電子電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。二者同根同源。,與電子學(xué)（信息電子學(xué)）的關(guān)系,一什么是電力電子技術(shù),（五）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,10,電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中高壓直流輸電靜止無(wú)功補(bǔ)償電力機(jī)車牽引交直流電力傳動(dòng)電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源國(guó)內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè)分支。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個(gè)分支。,與電力學(xué)（電氣工程）的關(guān)系,一什么是電力電子技術(shù),（五）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,11,控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中。電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電的接口；控制理論是這種接口的有力紐帶。電力電子裝置是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。,與控制理論（自動(dòng)化技術(shù)）的關(guān)系,一什么是電力電子技術(shù),（五）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,12,一什么是電力電子技術(shù),（六）電力電子技術(shù)的特點(diǎn),電力電子技術(shù)的發(fā)展受功率半導(dǎo)體器件的限制，例如，由于缺乏高壓大功率器件阻礙了高電壓大功率變換器(例如GW級(jí))容量的擴(kuò)大；電力電子不被重視的原因之一是成本太高，費(fèi)用高阻礙了電力電子的推廣應(yīng)用；電力電子是一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)，產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)前需要做大量實(shí)驗(yàn)。一般需要幾年時(shí)間才能使電力電子的某種應(yīng)用成為主導(dǎo)技術(shù)，使產(chǎn)品占市場(chǎng)90%以上；電力電子技術(shù)迫切需要有效的理論指導(dǎo)，要開發(fā)綜合性的分析設(shè)計(jì)方法，以求成本最小、可靠性最高。,WilliamE.Newell，IEEE電力電子專家會(huì)議(PESC73,Pasadena,California)，1973年6月,13,電力交流和直流兩種,二電力變換的種類,電力變換四大類交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流,電力變換的種類,進(jìn)行電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù),14,二電力變換的種類,15,二電力變換的種類,16,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,電解電鍍電源計(jì)算機(jī)開關(guān)電源網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)電源打印機(jī)、MP4等電源不間斷電源（UPS）感應(yīng)加熱：加熱、熔煉、淬火電子鎮(zhèn)流器電熱控制電源蓄電池充電電源（儲(chǔ)能變流器）磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng),太陽(yáng)能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電分布式發(fā)電、微電網(wǎng)航空航天電源通訊系統(tǒng)電源高壓直流輸電（HVDC）柔性交流輸電（FACTS）定制電力技術(shù)（CP）伺服驅(qū)動(dòng)電氣牽引。,17,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,18,軋鋼機(jī),數(shù)控機(jī)床,冶金工業(yè),電解鋁,一般工業(yè),三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,19,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,感應(yīng)加熱電源,20,交通運(yùn)輸,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,21,電力系統(tǒng),SVC,高壓直流裝置HVDC,柔性交流輸電FACTS,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,22,家用電器,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,23,其他,大型計(jì)算機(jī)的UPS,航天技術(shù),新型能源,三電力電子技術(shù)的應(yīng)用,24,四電力電子技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),21世紀(jì)電力電子產(chǎn)業(yè)或電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)可歸納如下幾點(diǎn)：進(jìn)一步提高電能變換效率，降低待機(jī)損耗；避免電力公害，盡量減少網(wǎng)側(cè)電流諧波，并使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近；提高電源裝置和系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）；高性能：隨各種用電器而不同，如帶非線性負(fù)載能力、無(wú)線均流、直流側(cè)諧波抑制、智能化以及各種性能高指標(biāo)等。上述要求表明，國(guó)際上電力電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的這種發(fā)展趨勢(shì)：用于電力系統(tǒng)的電能變換設(shè)備、服務(wù)于環(huán)保和人類