電氣工程概論復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、電氣工程概論復(fù)習(xí)重點(diǎn)第一章緒論電氣工程專(zhuān)業(yè)代碼：0806在研究生學(xué)科專(zhuān)業(yè)目錄中，電氣工程包含的5個(gè)二級(jí)學(xué)科：電氣工程是工學(xué)門(mén)類(lèi)中的一個(gè)一級(jí)學(xué)科，包含電機(jī)與電器、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳 動(dòng)、電工理論新技術(shù)等5個(gè)二級(jí)學(xué)科。電氣工程的英文：Electrical Engineering電氣工程的定義：The branch of engineering science that studies the uses of electricity and theequipment for power generation and distribution and the con

2、trol of machines and communication.工程科學(xué)的一個(gè)分支，研究電氣的應(yīng)用和發(fā)配電設(shè)備 與機(jī)械的控制以及通信。電氣科學(xué)與工程學(xué)科分類(lèi)：電機(jī)電器學(xué)：普通電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、控制新型電機(jī)、微特電機(jī)高低壓電器PLC電力系統(tǒng)：新型輸配電系統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行與優(yōu)化電能質(zhì)量(電壓質(zhì)量和電流質(zhì)量)電工材料學(xué)：導(dǎo)電材料及其特性磁性材料及其特性電工半導(dǎo)體高電壓與絕緣：高電壓的生成與控制過(guò)電壓及其防護(hù)電力電子學(xué)：電力電子元器件及集成電力電子變流技術(shù)電力電子控制技術(shù)新能源與新發(fā)電技術(shù)：可再生能源發(fā)電節(jié)電新技術(shù) 電能儲(chǔ)存新技術(shù) 分布式電源系統(tǒng)與獨(dú)立電力系統(tǒng) 電氣工程師：應(yīng)掌握電工理論、電子技術(shù)

3、、自動(dòng)控制理論、信息處理、計(jì)算機(jī)及其控制、網(wǎng) 絡(luò)通信等寬廣領(lǐng)域的工程技術(shù)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。1 馬力(horsepower) =735.49875W電氣工程常用計(jì)算機(jī)程序：MATLAB :廣泛應(yīng)用于電氣工程領(lǐng)域，也可用于控制系統(tǒng)和信號(hào)處理。PSpice：更趨向于實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用面廣、易于掌握、有大量的可用器件模型庫(kù)。EMTP:用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析。第二章電機(jī)電器及其控制技術(shù)電機(jī)的原理：電機(jī)是以電磁剛硬現(xiàn)象為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換以及變換電能的機(jī)械，包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器兩大類(lèi)。電機(jī)的主要作用：1、電能的生產(chǎn)、傳輸和分配2、驅(qū)動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械和裝備3、作為各種控制系統(tǒng)和自動(dòng)化、智能化裝置的重要

4、元件 電機(jī)的分類(lèi)：電機(jī)是進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的點(diǎn)刺激些裝置的總稱(chēng)。 所應(yīng)用的電流種類(lèi)：直流電機(jī)和交流電機(jī)。在應(yīng)用中的功能：將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率一一發(fā)電機(jī)；將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率一一電動(dòng)機(jī)；將電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率一一輸出和輸入有不同的電壓一一變壓器；輸出與輸入有不同的波形 變流機(jī)； 輸出與輸入有不同的頻率一一變頻機(jī)； 輸出與輸入有不同的相位 移相機(jī)；在機(jī)電系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)、放大和控制作用一一控制電機(jī)。運(yùn)行速度：靜止設(shè)備一一變壓器；沒(méi)有固定的同步速度一一直流電機(jī)；轉(zhuǎn)子速度永遠(yuǎn)與同步速度有差異一一異步電機(jī)；速度等于同步速度一一同步電機(jī)；速度可以在寬廣范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)一一交流換向器電機(jī)。功

5、率大?。捍笮碗姍C(jī)、中小型電機(jī)和微型電機(jī)。發(fā)電機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C(jī)械。大型發(fā)電機(jī)主要是同步發(fā)電機(jī)。隱極同步電機(jī)：轉(zhuǎn)子周?chē)€速度極高，細(xì)長(zhǎng)的圓柱體轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)與加工工藝較復(fù)雜， 用于火力發(fā)電；凸極同步電機(jī)：極數(shù)多、直徑大、軸向長(zhǎng)度短、轉(zhuǎn)速較低、結(jié)構(gòu)與加工工藝較簡(jiǎn)單， 用于水力發(fā)電。電動(dòng)機(jī)：在生產(chǎn)上用的電動(dòng)機(jī)主要是三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、堅(jiān)固耐用。變壓器(transformer)：將一種電壓的電能變換為另一種電壓的電能的裝置。特種電機(jī)：永磁無(wú)刷電機(jī)： 永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)分為兩類(lèi)：Brushless DC Motor (BLDCM )和PermanentMagnet Synchronous

6、 Motor(PMSM)。使用位置傳感器及功率電子開(kāi)關(guān)代 替?zhèn)鹘y(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)中的電刷和換向器，是一種集永磁電動(dòng)機(jī)、電力電 子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)為一體的裝置。位置傳感器是無(wú)刷 電機(jī)的重要部件；無(wú)刷直流電機(jī)可以通過(guò)改變電壓調(diào)速；通過(guò)改變相 序轉(zhuǎn)向。直線電機(jī)：linear motor,將圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)相比，直線電機(jī)傳動(dòng)主要具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)直線電機(jī)由于不需要中間傳動(dòng)機(jī)械，因而使整個(gè)機(jī)械得到簡(jiǎn)化，提高了精度， 減少了振動(dòng)和噪音；(2)快速響應(yīng)：用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于不存在中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量和阻力矩的影響，因而加速和減速時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和正反向運(yùn)行；(3)儀表用的直

7、線電機(jī)，可以省去電刷和換向器等易損零件，提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：Stepping Motor ,把電脈沖信號(hào)變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，在自動(dòng)控制裝置中作為執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)型號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒(méi)有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率 成正比。 步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。改變脈沖的順 序，可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人, 等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。超導(dǎo)電機(jī)：超聲波壓電電動(dòng)機(jī)：Ultrasonic Motor ,簡(jiǎn)稱(chēng)為USM ,實(shí)現(xiàn)了電能與摩擦力之間的轉(zhuǎn)化。 特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。（2）無(wú)

8、需齒輪減速機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)直接 驅(qū)動(dòng)。（3）動(dòng)作響應(yīng)快（毫秒級(jí)），控制性能好。（4）不產(chǎn)生磁場(chǎng)，也不 受外界磁場(chǎng)干擾。（5）運(yùn)行噪聲小。（6）摩擦損耗大，效率低，只有 10% 40%。（7）輸出功率小，目前實(shí)際應(yīng)用的只有10W左右。汽輪發(fā)電機(jī)：用于火力發(fā)電廠和核電廠，同步電機(jī)的一種，隱極式同步發(fā)電機(jī)。水輪發(fā)電機(jī)：用于水力發(fā)電廠，同步電機(jī)的一種，凸極式同步發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)：永磁無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇： 從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面考慮。 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)：鼠籠異步電動(dòng)機(jī)：直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)。直流電機(jī)：直接啟動(dòng)、串聯(lián)電阻啟動(dòng)、軟啟動(dòng)。同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)本

9、身沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)采用異步啟動(dòng)法，當(dāng)啟動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)再投入勵(lì)磁，牽入同步運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速：直流調(diào)速、交流調(diào)速。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)。不同種類(lèi)電機(jī)形成的原因： 電磁轉(zhuǎn)矩由氣隙中勵(lì)磁磁場(chǎng)與被感應(yīng)部件中電流所建立的磁場(chǎng)相 互作用產(chǎn)生。如果兩個(gè)磁場(chǎng)均由直流電流產(chǎn)生，則形成直流電機(jī)； 如果兩個(gè)磁場(chǎng)分別由不同頻率的交流電流產(chǎn)生，則形成異步電機(jī)； 而如果一個(gè)磁場(chǎng)有直流電流產(chǎn)生，另一磁場(chǎng)由交流電流產(chǎn)生，則 形成同步電機(jī)。同一臺(tái)電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)又可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。電器的定義：電器指所有用電的器具，但是在電氣工程中，電器特指用于對(duì)電路進(jìn)行接通、 分?jǐn)?、?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，以實(shí)

10、現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、 檢測(cè)和保護(hù)等作用的電工裝置、設(shè)備和組件。電機(jī)（包括變壓器）屬生產(chǎn)和 變換電能的機(jī)械，習(xí)慣上不包括在電器之列。電器的分類(lèi)：按功能可分為：1、用于接通和分?jǐn)嚯娐返碾娖?，主要有刀開(kāi)關(guān)、接觸器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、斷路 典堂 o2、用于控制電路的電器，主要有電磁起動(dòng)器、星-三角起動(dòng)器、自耦減壓起動(dòng)器等。3、用于切換電路的電器，主要有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、主令電器等。4、用于檢測(cè)電路系數(shù)的電器，主要有互感器、傳感器等。5、用于保護(hù)電路的電器，主要有熔斷器、斷路器、限流電抗器、避雷器等。低壓電器：工作交流電壓在1000V及以下，直流電壓在 1500V及以下。高壓電器：工作交流電

11、壓在1000V以上，直流電壓在 1500V以上。高壓電器：斷路器（Circuit-breaker）：電力網(wǎng)正常工作和發(fā)生故障時(shí)關(guān)合和開(kāi)斷電路，具有滅弧裝 置。隔離開(kāi)關(guān)（Disconnector）：將高壓設(shè)備與電源隔離，以保證檢修工作人員的安全。熔斷器（Fuse）:電路發(fā)生故障或短路時(shí)，依靠熔件的熔斷來(lái)開(kāi)斷電路?；ジ衅鳎夯ジ衅魇抢米儔浩鞯碾姶鸥袘?yīng)原理，將大電量信號(hào)變換為小電量信號(hào)以方便測(cè)量的一種設(shè)備，可分為電流互感器和電壓互感器。電流互感器二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許開(kāi)路。電流互感器的二次側(cè)繞組和外殼必須可靠接地，以防止因絕緣擊穿而危害人身安全。電壓互感器的二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許短路。電壓互感器的二次側(cè)

12、繞組和鐵芯必須可靠接地。 電壓互感器的二次側(cè)負(fù)載不易接太多， 以 免降低負(fù)載阻抗，影響測(cè)量準(zhǔn)確性。避雷或稱(chēng)避雷器實(shí)質(zhì)上是一種叫量產(chǎn)品可優(yōu)先丁被保鼻電器放電動(dòng)作，舟端由線路傳來(lái)的雷電沖斷靖學(xué)金屬擊鍛堂叫施、榻W疊飆 吸貓麻碗器尿有里繇過(guò)%調(diào)或欠壓保護(hù)、*炮戴阿翱贏路器用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)；漏電斷路器用于漏電保護(hù)電包器：熔斷器半封閉插入式、有埴料蜿旋式，有填料 管式快速，有填料封閉式、保護(hù)半導(dǎo)體胃用于交、宜流電路和電氣設(shè)箸的短路、過(guò)電件熔斷器、無(wú)墻料封閉管式得刀刑1熔斷器式、大電流刀開(kāi)關(guān)，倒荷開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn) 摸用F電路隔離.也可不顆鬻接通和分?jǐn)嚯娏鬓D(zhuǎn)操組合開(kāi)關(guān)、摸向開(kāi)關(guān)主要用于兩種及以上電源或負(fù)毅的轉(zhuǎn)趣和開(kāi)

13、關(guān)線路功能切換：下頻繁接通和分?jǐn)囝~定電流接觸器交流接觸器、直流接觸器、真空接觸器、用于遠(yuǎn)跑離頻密啟動(dòng)或控制交直流電動(dòng)機(jī)及半導(dǎo)體接觸器接通、分?jǐn)嗾９ぷ鞯闹饕娐泛涂刂齐娐?控制電流繼電器.電壓繼電器、中間繼電£用于控制系統(tǒng)中，作控制或保護(hù)用繼電器時(shí)間辨電器、熱琲電器,速度繼電器控制啟動(dòng)器電超啟動(dòng)器、手動(dòng)啟動(dòng)器、自耦變壓器 扃動(dòng)器、Y-啟動(dòng)器用于交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電控制器背輪控制器，平而控制器用于電動(dòng)機(jī)扇動(dòng)、換向和調(diào)速器1主令按鈿、行程開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、主令用于接通或分?jǐn)嗫刂齐娐芬约鞍l(fā)布命令或電器控制器用作程序控制電阻器鐵及合金電阻耕用于改變電路參數(shù)或變電能為熱能受阻眼勵(lì)磁變阻器、啟動(dòng)變

14、阻靜、頻繁變阻器用于發(fā)電機(jī)調(diào)壓及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速電磁鐵起至電隨鐵、牽引電磁鐵,制動(dòng)艙既用于起重?cái)f縱或牽引*IM裝置、雷慟電動(dòng)機(jī)第三章 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)一次能源：可直接提供熱、光、動(dòng)力等，主要包括植物能源、礦物能源、可再生能源、核能。二次能源：由一種或多種一次能源經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換或加工得到的能源產(chǎn)品，二次能源更具有優(yōu)越性，其利用效率高、清潔、方便。電力工業(yè)的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：發(fā)電，輸電，變電，配電，用電。電力系統(tǒng)的概念： 電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求組成的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性：能更經(jīng)濟(jì)合理的開(kāi)發(fā)利用各種一次能源，能解決能源資源與負(fù)荷分

15、布地區(qū)間的不平衡問(wèn)題；可以錯(cuò)開(kāi)用電高峰低谷，減少裝機(jī)和備用；有利于采用標(biāo)準(zhǔn)化大型設(shè)備，節(jié)省投資和提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；便于故障時(shí)相互支援，提高運(yùn)行安全性；便于集中管理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和電力合理分配。一次設(shè)備：發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備成為電力主設(shè)備，主要有發(fā)電機(jī)、變壓器、架空線路、電纜、斷路器、母線、電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備、電熱設(shè)備等。一次系統(tǒng)：由主設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱(chēng)為主系統(tǒng)或一次系統(tǒng)。二次設(shè)備：測(cè)量、監(jiān)視、控制、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、通信、以及各種自動(dòng)化系統(tǒng)等用 于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行的設(shè)備稱(chēng)為二次設(shè)備。二次系統(tǒng)：二次設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱(chēng)為輔助系統(tǒng)或二次系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的基本要求：滿(mǎn)足用戶(hù)需求

16、（數(shù)量和質(zhì)量需求）；安全可靠性要求；經(jīng)濟(jì)性要求；環(huán)保和生態(tài)要求。電力系統(tǒng)技術(shù)上發(fā)展的特征：大機(jī)組、大電網(wǎng)、大電廠、高電壓、高度自動(dòng)化。中國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展格局：西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。電力負(fù)荷的分級(jí)：一級(jí)負(fù)荷：對(duì)一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將可能造成生命危險(xiǎn)、損壞設(shè)備、破壞生產(chǎn)過(guò)程，使 大量產(chǎn)品報(bào)廢，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失，使市鎮(zhèn)生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)二級(jí)負(fù)荷停止供電，將造成大量減產(chǎn)，交通停頓，使城鎮(zhèn)居民生活受到影響。三級(jí)負(fù)荷：不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷。HVDC我國(guó)的電壓等級(jí)：超高壓輸電電壓（EHV）: 330KV,500KV,750KV ,1000KV高壓輸電電壓（HV）: 220KV高壓配電

17、電壓（HV）: 35110KV中壓配電電壓（MV）: 135KV低壓配電電壓（LV）: 1KV以下（380/220V）電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析：又稱(chēng)為靜態(tài)分析，主要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的性能，包括潮流分析、靜態(tài)穩(wěn)定性分析和功率分析。電磁暫態(tài)分析（故障分析）：主要研究電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的電磁暫態(tài)過(guò)程，計(jì)算故障電流、電壓及其在電網(wǎng)中的分布。機(jī)電暫態(tài)分析（暫態(tài)穩(wěn)定性分析）：主要研究電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，研究受到大擾動(dòng)后的暫態(tài)穩(wěn)定。暫態(tài)分析的目的： 掌握暫態(tài)過(guò)程的本質(zhì)，充分了解系統(tǒng)的暫態(tài)特性，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性評(píng)估、 控制設(shè)備及保護(hù)設(shè)備的參數(shù)整定等提供依據(jù)。最終目標(biāo)是確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。引起暫

18、態(tài)過(guò)程的因素： 斷路器操作引起過(guò)電壓破壞絕緣。 短路故障：引起比正常電流大得多的短路電流，引起熱效應(yīng)損壞設(shè)備，或使發(fā)電機(jī)輸入輸出 功率不平衡，使機(jī)組失去同步。 保護(hù)誤動(dòng)作引起（短路電流引起熱效應(yīng)）。火電廠包含的三個(gè)系統(tǒng)：1、燃燒系統(tǒng)：燃料化學(xué)能在鍋爐里燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變成蒸汽；2、汽水系統(tǒng)：鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，沖動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；3、電氣系統(tǒng)：由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī) 械能變?yōu)殡娔?。火電廠的特點(diǎn)：1、布局靈活；2、建造投資少，發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)較高；3、發(fā)電成本高，運(yùn)行費(fèi)用高；4、啟動(dòng)慢，跟蹤負(fù)荷需要附加耗用燃料，不宜用于調(diào)

19、峰、調(diào)頻或事故備用；5、環(huán)境污染比較嚴(yán)重。水電廠：水力發(fā)電廠是利用河流、 水庫(kù)的水位能來(lái)發(fā)電的電廠。按照取水方式的不同，分為徑流式、壩后式、河床式、抽水蓄能電廠。核電廠：原子能發(fā)電廠是用核燃料在反應(yīng)堆中受控核裂變轉(zhuǎn)化為熱能，將水變?yōu)檎羝苿?dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的電廠。（英文）新能源發(fā)電：1、太陽(yáng)能發(fā)電；2、地?zé)岚l(fā)電；3、風(fēng)力發(fā)電；4、潮汐發(fā)電。發(fā)電設(shè)備最基本的控制 主要是頻率調(diào)節(jié)（調(diào)頻，主要實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)有功功率控制）和電壓調(diào)節(jié)（調(diào)壓，主要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率控制）。無(wú)功功率調(diào)節(jié)設(shè)備：發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、電力電容器、并聯(lián)電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置等。 電力網(wǎng)絡(luò)：由不同電壓等級(jí)的電力線路、變壓

20、器和相應(yīng)的配電裝置構(gòu)成。電力網(wǎng)絡(luò)的功能： 是輸送和分配電能并進(jìn)行電壓變換。電力網(wǎng)可分為： 輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，大型電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)通常以電壓等級(jí)進(jìn)行分層。電力線路：分為架空線路和電纜線路。架空線路（cub）:主要由導(dǎo)線、避雷線（架空地線）、桿塔、絕緣子串合金具等部分組成。電纜：將導(dǎo)電芯線用絕緣層及防護(hù)層包裹，敷設(shè)于地下、水中、溝槽等處的電力線路。變電站（substation）：是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電 壓的電力設(shè)施，它通過(guò)變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。一一樞紐、中間、地區(qū)、終端。變電站主要設(shè)備：1、變換電壓的變壓器；2、開(kāi)閉電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備；3、匯集和分配電能的母線

21、；4、計(jì)量和控制用的互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置（二次設(shè)備） ；5、 防御過(guò)電壓的防雷裝置，如：避雷器、避雷針等；6、通信裝置；7、無(wú)功補(bǔ)償裝置。配電系統(tǒng)的構(gòu)成： 低于1KV （380V, 220V）低壓；135KV中壓；35110KV高壓。電力系統(tǒng)調(diào)度管理：指對(duì)電力系統(tǒng)全局安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和事故處理的問(wèn)題進(jìn)行計(jì)劃、指揮、控制、協(xié)調(diào)等工作的總稱(chēng)。電力系統(tǒng)調(diào)度管理的任務(wù)：1、保證電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)；2、安全可靠運(yùn)行；3、提供合格的電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)分層調(diào)度管理：1、國(guó)家調(diào)度控制中心一一國(guó)調(diào)；2、大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度控制中心一一網(wǎng)調(diào)；3-省電網(wǎng)調(diào)度控制中心一一省調(diào)； 4、地市電網(wǎng)調(diào)度控制中 心一一地調(diào)；5、縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控

22、制中心一一縣調(diào)。 調(diào)度基本原則： 統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理，分層控制。電力系統(tǒng)故障：主要包括單相接地短路、兩相接地短路、兩相短路、三相短路、斷線等。電力市場(chǎng)：是采用經(jīng)濟(jì)、法律等手段，本著公平競(jìng)爭(zhēng)、自愿互利的原則，對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)電、 輸電、供電、用電等各組成員協(xié)調(diào)運(yùn)行的管理機(jī)制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場(chǎng)的基本特征：計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性，開(kāi)放性和競(jìng)爭(zhēng)性。電力市場(chǎng)是一種管理機(jī)制，電價(jià)是電力市場(chǎng)的杠桿和核心內(nèi)容，轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)是電力市場(chǎng)重要的貿(mào)易形式?；灸康氖谴蚱茐艛?、引入競(jìng)爭(zhēng)。最基本的原則是公平。為保證電力市場(chǎng)公平競(jìng)爭(zhēng)的原則，必須做到：電力市場(chǎng)要有公開(kāi)性（包括成本、定價(jià)、計(jì)量、計(jì)劃等），以便監(jiān)督；一一公開(kāi)性；擴(kuò)大自

23、由選擇權(quán)力，保證電網(wǎng)的開(kāi)放；一一開(kāi)放性；必須建立有關(guān)法律 法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)約，使競(jìng)爭(zhēng)規(guī)范化。規(guī)范性。我國(guó)發(fā)展能源的指導(dǎo)方針（guide line）：大力（優(yōu)先）發(fā)展水電，繼續(xù)發(fā)展火電，適當(dāng)發(fā)展 核電，積極發(fā)展新能源發(fā)電，同步發(fā)展電網(wǎng)，促進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。電能儲(chǔ)存技術(shù)：1、直接儲(chǔ)存電磁能，如超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能系統(tǒng)、超級(jí)電容器；把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存，如新型的電池；3、把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，如壓縮空氣、高速飛輪、抽水蓄能。FACTS :靈活（柔性）交流輸電系統(tǒng)，核心環(huán)節(jié)是采用大功率電子器件作為大功率高壓開(kāi) 關(guān)，與其他電力設(shè)備組成FACTS,以實(shí)現(xiàn)更靈活的調(diào)控，從而大幅度提高輸電線路傳輸能力，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，

24、降低輸電損耗。主要設(shè)備：靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC,可控串聯(lián)補(bǔ)償器 TCSC,靜止調(diào)相機(jī) STATCON等。應(yīng)用于高壓輸電技術(shù)。Customer Power：用戶(hù)電力，又稱(chēng)定制電力（DEFACTS ）,以電力電子技術(shù)、 微機(jī)處理技術(shù)、 控制技術(shù)等高新技術(shù)為基礎(chǔ)，都是用來(lái)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電量質(zhì)量，以獲得大量節(jié)電效應(yīng)的新型綜合技術(shù)。主要設(shè)備有靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC,配電靜止補(bǔ)償器 D-STATCON,有源電力濾波器 APF ,動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器 DVR,晶閘管投切電容器 TCR,應(yīng)用于低中壓配電系統(tǒng)，主要任務(wù)是改善供電質(zhì) 量。第四章電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)電力電子技術(shù)定義：以電子器件

25、為開(kāi)關(guān)，把能得到的電源變換為所需要的電源的一門(mén)科學(xué)應(yīng) 用技術(shù)。它是電子工程、電力工程和控制工程相結(jié)合的一門(mén)技術(shù)，以控制理論為基礎(chǔ)，以微電器件或微計(jì)算機(jī)為工具、以電子開(kāi)關(guān)器件為執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的有效變換。另一種定義：電力電子技術(shù)室通過(guò)靜止的手段對(duì)電能進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換、控制和調(diào)節(jié)，從而把能得到的輸入電源形式變成所希望得到的輸出電源形式的科學(xué)應(yīng)用技術(shù)。Power electronics is the technology associated with the efficient conversion ,control and conditioning of electric power by st

26、atic means from its available input form into the desired electrical output form.電力電子技術(shù)的基本工作框圖：電力電子技術(shù)的根本特性是：節(jié)約能源GTO :門(mén)極可關(guān)斷晶閘管BJT:雙極晶體管IGBT :絕緣柵雙極晶體管IPM :智能功率模塊IPEM :電力電子模塊Cool MOS器件：耐壓600V,通態(tài)電阻只有普通功率MOS管的五分之一。電力變換的四種形式：AC/DC 整流；DC/AC 逆變；DC/DC 斬波；AC/AC 交流調(diào)壓或周波變換。Fly-Back:反激變換器；Forward ：正激變換器；Push-Pul

27、l：推挽變換器；Half-Bridge :半橋 變換器；Full-Bridge :全橋變換器。軟開(kāi)關(guān)：和硬開(kāi)關(guān)工作不同，理想的軟關(guān)斷過(guò)程是電流先降到零，電壓在緩慢上升到斷態(tài)值，所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零，解決了感性關(guān)斷問(wèn)題。理想的軟開(kāi)通過(guò)程是電壓先降到零，電流在緩慢上升到通態(tài)值， 所以開(kāi)通損耗近似為零，器件結(jié)電容的電壓亦為零，解決了容性開(kāi)通問(wèn)題。電力電子裝置高頻化：濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小型化、輕量化。開(kāi)關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)：降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率。電力電子技術(shù)的特點(diǎn)：1、弱電控制強(qiáng)電的學(xué)科交叉技術(shù)；2、傳送能量的

28、模擬-數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)；3、多學(xué)科知識(shí)的綜合設(shè)計(jì)技術(shù)。電磁干擾的本質(zhì)是電壓變化率和電流變化率，所以電力電子裝置工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。散熱設(shè)計(jì)是電力電子設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。電力電子開(kāi)關(guān)工作時(shí)通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)過(guò)程損耗產(chǎn)生大量的熱量，需要通過(guò)散熱器散發(fā)掉。電力電子技術(shù)的研究?jī)?nèi)容：1、電力半導(dǎo)體器件；2、變換器電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；3、控制與調(diào)節(jié)；4、電力電子技術(shù)中的儲(chǔ)能元件； 5、電力電子電路的封裝與 制造；6、電磁干擾和電磁兼容； 7、電機(jī)控制；8、電力質(zhì)量控制。器件名稱(chēng)全/半控方式控制方式頻率范圍功率范圍THY半控流控50百 HzmaxGTO全控流控百 HzkHzGTR全控流控kHzMOS

29、FET全控壓控kHzMHzIGBT全控壓控kHzminAC/DC變換器：?jiǎn)蜗郆oost功率因數(shù)矯正(Power Factor Correction , PFC)整流器，三相脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation , PWM ) Boost PFC 整流器，三相 Buck PFC 整流器。一個(gè)性能良好的變換裝置設(shè)計(jì)，大致應(yīng)該包括功能指標(biāo)設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)親和性設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。控制電路的電磁兼容設(shè)計(jì)考慮的五個(gè)方面：1、導(dǎo)線傳導(dǎo)耦合；2、公共阻抗耦合；3、電感性耦合；4、電容性耦合；5、電磁場(chǎng)耦合。電力電子技術(shù)中的儲(chǔ)能元件：磁性元件和電容器。 電力電子技術(shù)中的磁性

30、材料的種類(lèi)越來(lái)越多，如軟磁合金(鐵銀合金、鐵鋁合金、鐵鉆機(jī)合金等)、鐵氧體(鎰鋅鐵氧體、鎂鋅鐵氧體等)、新型非晶和微晶軟磁材 料(鐵基非晶、鉆基非晶等)。電容器是與磁性元件對(duì)偶的一 種儲(chǔ)能和濾波元件。各種新型磁性材料和電容器的開(kāi)發(fā)，使得電力電子裝置不斷向小型化發(fā)展，EMI濾波器技術(shù)不斷進(jìn)步，提高了電磁兼容EMC (Electro Magnetic Compatibility )性能。電磁干擾和電磁兼容：電力電子技術(shù)是以 du/dt和di/dt方式工作，顯然電力電子系統(tǒng)工作時(shí)， 就是一個(gè)大的電磁干擾源， 原因是大功率器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很高 的di/dt和du/dt,其頻譜范圍非常寬；電力電子

31、技術(shù)中研究電磁干擾和電磁兼容是重要的內(nèi)容之一。電能質(zhì)量包括：電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量、用電質(zhì)量。FACTS裝置：靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器（ TSSC）、可控串聯(lián) 補(bǔ)償電容器（TCSC）、統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）等。FACTS工作原理：通過(guò)控制電力系統(tǒng)電壓、阻抗、相位、有功功率和無(wú)功功率等基本參數(shù) 來(lái)靈活的控制潮流， 突破靜態(tài)穩(wěn)定極限，使傳輸容量更接近線路的傳輸極 限，提高傳輸容量。定制電力技術(shù)裝置：APF、DVR、SVC等。靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器：提高配電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平；動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器：抑制配電系統(tǒng)的電壓擾動(dòng)對(duì)敏感負(fù)荷的影響；有源濾波器：消除用戶(hù)側(cè)諧波。電力電子技

32、術(shù)的發(fā)展方向：集成化；模塊化；智能化；高頻化；不斷提高裝置效率；不斷拓展電壓應(yīng)用范圍。（理解，書(shū)150）交流電機(jī)傳動(dòng)：?jiǎn)蜗嗄孀兤?；三相逆變器；脈寬調(diào)制技術(shù)。PWM控制的基本思想lllllllll0 八SPWXI 波O'LiMlKu用稅（評(píng)量）相等 中點(diǎn)而介 寬度技正蓬規(guī)律變化如何用一系列等幅不等宏的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波若要改變等效輸出正 弦波幅值，按同一比例 改變備脈沖寬翩1可。矢量控制：Vector Control ( VC)直接力矩控制： Direct Torque Control (DTC )第五章高電壓與絕緣技術(shù)高電壓與絕緣技術(shù)：以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，主要研究在高電壓作

33、用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類(lèi)型的放電現(xiàn)象，高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高電壓實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的設(shè)備及方法， 電力系統(tǒng)的過(guò)電壓、 高電壓或大電流產(chǎn)生的強(qiáng) 電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)或電磁波對(duì)環(huán)境的影響和防護(hù)措施，以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。高電壓是相對(duì)于低電壓來(lái)說(shuō)的。電力系統(tǒng)：1KV以上至220KV稱(chēng)為高壓，220KV至800KV稱(chēng)為超高壓（EHV）, 1000KV以上稱(chēng)為特高壓（UHV）。絕緣材料：氣體，液體，固體（有機(jī)，無(wú)機(jī)）。電氣設(shè)備的絕緣： 發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣；變壓器采用油-紙，樹(shù)脂和六氟化硫等；斷路器采用空氣，油，和六氟化硫等；電容型設(shè)備采用套管和油 -紙等絕緣；架空輸電線路-絕緣子和分

34、裂導(dǎo)線；地下輸電線路-電力電纜；氣體絕緣金屬封閉組合電器：六氟化硫氣體。電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)：1-絕緣缺陷：集中性缺陷一一發(fā)展速度快，電氣設(shè)備在制造過(guò)程中形成的絕緣局部缺 損；分布性缺陷一一演變速度慢，指高壓電氣設(shè)備整體絕緣性能下降。2、試驗(yàn)方法分為兩類(lèi)：非破壞性試驗(yàn)：較低電壓下或用其他不損傷絕緣的方法來(lái)測(cè)定電氣設(shè)備絕緣的某些特性及其他變化情況，測(cè)量絕緣電阻、電容比值、介質(zhì)損耗因數(shù)；破壞性試驗(yàn)：又稱(chēng)耐壓試驗(yàn)，模擬設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際可能碰到的危險(xiǎn)過(guò)電壓狀況，對(duì)絕緣加上與之等價(jià)的高電壓來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，從而考核絕緣的耐壓強(qiáng)度。 電力系統(tǒng)過(guò)電壓：直擊雷讖壓內(nèi)施ifflg踴E1 SlfiWAE工頻過(guò)電壓：工頻過(guò)電壓在暫時(shí)過(guò)電壓中的重要性：它是確定超高壓遠(yuǎn)距離輸變電設(shè)備絕緣水平的重要依據(jù)，其幅值影響保護(hù)電器的工作條件和