電力電子技術(shù)_基礎(chǔ)知識(shí)

1、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)緒緒 論論 一、什么是電力電子學(xué)一、什么是電力電子學(xué)o電力電子學(xué)電力電子學(xué)（Power Elctronics）的概念的概念n有效利用電力半導(dǎo)體器件、應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論、分析有效利用電力半導(dǎo)體器件、應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論、分析開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的高效變換和控制對(duì)電能的高效變換和控制的一門(mén)技術(shù)，的一門(mén)技術(shù)，包括電壓、電流、頻率和波形的變換。包括電壓、電流、頻率和波形的變換。n應(yīng)用于電力技術(shù)領(lǐng)域的電子學(xué)應(yīng)用于電力技術(shù)領(lǐng)域的電子學(xué)，是電氣工程、電子科學(xué)，是電氣工程、電子科學(xué)與技術(shù)、控制理論三大學(xué)科的交叉科學(xué)。與技術(shù)、控制理論三大學(xué)科的交叉科學(xué)。n在在工程應(yīng)用中通常稱

2、為電力電子技術(shù)工程應(yīng)用中通常稱為電力電子技術(shù)。一、什么是電力電子學(xué)一、什么是電力電子學(xué)o電力電子技術(shù)的特征電力電子技術(shù)的特征n在電能的產(chǎn)生與使用之間建立一種聯(lián)系；在電能的產(chǎn)生與使用之間建立一種聯(lián)系；n電路中的電路中的電力半導(dǎo)體器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)電力半導(dǎo)體器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)（模擬電子技（模擬電子技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)變換，但電力半導(dǎo)體器件工作于線性放大術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)變換，但電力半導(dǎo)體器件工作于線性放大狀態(tài)，損耗大效率低）；狀態(tài)，損耗大效率低）；n電路變換效率高。電路變換效率高。一、什么是電力電子學(xué)一、什么是電力電子學(xué)o電力電子系統(tǒng)的組成電力電子系統(tǒng)的組成n主電路：完成電能變換主電路：完成電能變換n控制電路

3、：協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)正常工作控制電路：協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)正常工作n緩沖電路：在主電路中保護(hù)半導(dǎo)體器件緩沖電路：在主電路中保護(hù)半導(dǎo)體器件n驅(qū)動(dòng)電路：傳遞控制信號(hào)，控制半導(dǎo)體器件開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路：傳遞控制信號(hào)，控制半導(dǎo)體器件開(kāi)關(guān)n保護(hù)電路：分為兩部分，一部分在主電路中實(shí)現(xiàn)故障保保護(hù)電路：分為兩部分，一部分在主電路中實(shí)現(xiàn)故障保 護(hù)，多為熔斷器與機(jī)械開(kāi)關(guān)；另一部分融合護(hù)，多為熔斷器與機(jī)械開(kāi)關(guān)；另一部分融合 于控制電路中，通過(guò)電子檢測(cè)實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。于控制電路中，通過(guò)電子檢測(cè)實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。一、什么是電力電子學(xué)一、什么是電力電子學(xué)電力電子技術(shù)與電能控制的關(guān)系電力電子技術(shù)與電能控制的關(guān)系一、什么是電力電子學(xué)一、什么是電力電子

4、學(xué)o典型的電力電子系統(tǒng)典型的電力電子系統(tǒng)電流采樣二、電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀二、電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀o電力電子器件的進(jìn)步推動(dòng)電力電子學(xué)的變革發(fā)展電力電子器件的進(jìn)步推動(dòng)電力電子學(xué)的變革發(fā)展n1957年通用電氣公司發(fā)明晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的年通用電氣公司發(fā)明晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的 誕生，相控變換技術(shù)廣泛應(yīng)用；誕生，相控變換技術(shù)廣泛應(yīng)用；n20世紀(jì)世紀(jì)70年代后期，年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速發(fā)迅速發(fā) 展，展，PWM控制技術(shù)推廣應(yīng)用；控制技術(shù)推廣應(yīng)用；n20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期，年代后期，IGBT開(kāi)始推廣應(yīng)用，大功率變換進(jìn)開(kāi)始推廣應(yīng)用，大功率變換進(jìn) 入以入以IGBT

5、+PWM技術(shù)為主流的時(shí)代；技術(shù)為主流的時(shí)代；n20世紀(jì)世紀(jì)90年代，為降低器件開(kāi)關(guān)損耗，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)開(kāi)始推年代，為降低器件開(kāi)關(guān)損耗，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)開(kāi)始推 廣應(yīng)用；廣應(yīng)用；二、電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀二、電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀n進(jìn)入進(jìn)入2121世紀(jì)以后世紀(jì)以后o為了實(shí)現(xiàn)高頻和低為了實(shí)現(xiàn)高頻和低EMI的大功率變換，多電平變換的大功率變換，多電平變換技術(shù)逐步推廣應(yīng)用；技術(shù)逐步推廣應(yīng)用；o電力電子系統(tǒng)集成化研究成為熱點(diǎn)，目前主要集中電力電子系統(tǒng)集成化研究成為熱點(diǎn)，目前主要集中于電力電子器件與控制電路的集成、磁性元件的集于電力電子器件與控制電路的集成、磁性元件的集成兩大塊。成兩大塊。三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用三

6、、電力電子技術(shù)的應(yīng)用o電源電源n弧焊電源弧焊電源n電解、電鍍電源電解、電鍍電源n不停電電源（不停電電源（UPS）n恒頻恒壓電源恒頻恒壓電源n直流開(kāi)關(guān)電源直流開(kāi)關(guān)電源n充電電源充電電源n感應(yīng)加熱電源感應(yīng)加熱電源n脈沖電源、激光電源脈沖電源、激光電源n。數(shù)碼產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各類開(kāi)關(guān)電源數(shù)碼產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各類開(kāi)關(guān)電源手機(jī)電腦數(shù)碼相機(jī)復(fù)印打印機(jī)攝像機(jī)平板電視超導(dǎo)儲(chǔ)能電源超導(dǎo)儲(chǔ)能電源感應(yīng)加熱電源感應(yīng)加熱電源塑料薄膜加工等離子體放電裝置塑料薄膜加工等離子體放電裝置人工心臟電源人工心臟電源三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用o電力傳動(dòng)電力傳動(dòng)n風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速n精密調(diào)速與特種調(diào)速精密調(diào)

7、速與特種調(diào)速n牽引傳動(dòng)牽引傳動(dòng)n電氣化軌道交通電氣化軌道交通電氣化軌道交通電氣化軌道交通電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用o電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)n高壓直流輸電技術(shù)高壓直流輸電技術(shù)n大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制n水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁控制水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁控制n無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制n柔性交流輸電與分布式智能供電系統(tǒng)柔性交流輸電與分布式智能供電系統(tǒng)o新能源應(yīng)用新能源應(yīng)用n風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮艿葢?yīng)用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮艿葢?yīng)用電網(wǎng)電源常見(jiàn)問(wèn)題波形示意圖電網(wǎng)電源常見(jiàn)問(wèn)題波形示意圖未來(lái)電力系統(tǒng)將大量應(yīng)用電力電子未

8、來(lái)電力系統(tǒng)將大量應(yīng)用電力電子技術(shù)以提高電力品質(zhì)和供電效率技術(shù)以提高電力品質(zhì)和供電效率風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用三、電力電子技術(shù)的應(yīng)用o照明照明n各類氣體放電燈各類氣體放電燈 電子鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器nLED照明驅(qū)動(dòng)器照明驅(qū)動(dòng)器杭州灣大橋西湖夜景面向軍事應(yīng)用領(lǐng)域舉例面向軍事應(yīng)用領(lǐng)域舉例標(biāo)準(zhǔn)電力電子模塊標(biāo)準(zhǔn)電力電子模塊雙向逆變器儲(chǔ)能輔助系統(tǒng)功率源交流發(fā)電機(jī)雙向逆變器雙向逆變器傳送帶發(fā)動(dòng)機(jī)能量管理和控制集中運(yùn)行中心功率控制模塊分區(qū)配電系統(tǒng)船用操作變流器模塊船用操作變流器模塊船用操作逆變器模塊燃料電池發(fā)電模塊發(fā)電模塊 配電模塊配電模塊永磁馬達(dá)永磁馬達(dá)耐故障的固態(tài)配電系統(tǒng)耐故障的固態(tài)配電系統(tǒng)電抗冰裝置電抗冰裝置電動(dòng)制動(dòng)電動(dòng)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)固態(tài)功率控制器固態(tài)功率控制器電傳動(dòng)輔助設(shè)備；電傳動(dòng)輔助設(shè)備；環(huán)境控制系統(tǒng)；環(huán)境控制系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備固態(tài)遙固態(tài)遙控端口控端口備用功率單備用功率單元發(fā)電機(jī)元發(fā)電機(jī)電動(dòng)飛行電動(dòng)飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源電源負(fù)載負(fù)載功率功率端口端口功率端口功率端口控制控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)控制器電動(dòng)機(jī)控制器備用負(fù)載配電和控制備用負(fù)載配電和控制四、本課程主要教學(xué)內(nèi)容四、本課程主要教學(xué)內(nèi)容o緒緒 論論o第一章第一章 電力電子器件及其應(yīng)用電力電子