《電力電子》第1章導(dǎo)論

第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

1電力電子學(xué)—電力電子變換和控制技術(shù)（第三版）陳堅(jiān)編著華中科技大學(xué)2第一章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論1.1電力電子學(xué)科的形成1.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義1.3開關(guān)型電力電子變換基本原理及控制方法1.4開關(guān)型電力電子變換器的基本特性1.5開關(guān)型電力電子變換器的應(yīng)用領(lǐng)域第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

3第一章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論1.1電力電子學(xué)科的形成1.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義1.3開關(guān)型電力電子變換基本原理及控制方法1.4開關(guān)型電力電子變換器的基本特性1.5開關(guān)型電力電子變換器的應(yīng)用領(lǐng)域第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

4電力電子學(xué)科的形成第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

1.電力技術(shù)所用設(shè)備：電機(jī)開關(guān)變壓器電感電容輸電線完成功能：發(fā)電輸電配電用電基礎(chǔ)理論：電路磁路電磁場

5電力電子學(xué)科的形成第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

2.電子技術(shù)所用器件：晶體管場效應(yīng)管集成電路微處理器電感電容完成功能：信號(hào)產(chǎn)生、變換、存儲(chǔ)、發(fā)送、接受基礎(chǔ)理論：電路磁路電磁場

3.控制技術(shù)模擬（連續(xù)）控制技術(shù)。數(shù)字（離散）控制技術(shù)。理論與技術(shù)的進(jìn)步，促使數(shù)字控制技術(shù)越來越多取代模擬控制技術(shù)。例：變頻器控制技術(shù)的發(fā)展史。自動(dòng)控制理論（含經(jīng)典和現(xiàn)代）、現(xiàn)代電機(jī)控制理論等等，是促進(jìn)電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的源泉之一。7電力電子學(xué)科的形成第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

.電力電子技術(shù)所用器件：晶體管場效應(yīng)管集成電路微處理器電感電容完成功能：發(fā)電輸電配電用電中的電能變換與控制基礎(chǔ)理論：電路磁路電磁場

典型的電力電子系統(tǒng)框圖返回本節(jié)9電力電子學(xué)科的形成第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

4.電力電子技術(shù)發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史以電力電子器件的發(fā)展史為綱19041930194719581970198019902000t(年)全控型器件迅速發(fā)展晶體管誕生晶閘管問世電子管問世史前期（黎明期）水銀（汞?。┱髌鲿r(shí)代晶閘管時(shí)代IGBT出現(xiàn)功率集成器件5.電力電子學(xué)的特點(diǎn)內(nèi)容涵蓋面寬，新知識(shí)、新概念多、實(shí)踐性強(qiáng)。需要善于歸納總結(jié)。電力電子學(xué)內(nèi)容主要包括：電力電子器件、電力電子電路（各類變換器）、電力電子應(yīng)用系統(tǒng)（裝置）三大部分，本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在電力電子電路。功率器件主要工作在開關(guān)狀態(tài)，以功率器件為主構(gòu)成的電路是一個(gè)離散的、非線性電路。學(xué)習(xí)中應(yīng)重點(diǎn)掌握電路定性的基本概念、善于利用波形圖分析電路的特性，理解必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。電路中功率器件的開關(guān)過渡過程是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，應(yīng)逐步適應(yīng)其分析方法。11第一章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論1.1電力電子學(xué)科的形成1.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義1.3開關(guān)型電力電子變換基本原理及控制方法1.4開關(guān)型電力電子變換器的基本特性1.5開關(guān)型電力電子變換器的應(yīng)用領(lǐng)域第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

121.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

公用電網(wǎng)的電能經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q和處理以后再供負(fù)載使用，可以獲得更好的技術(shù)特性和更大的經(jīng)濟(jì)意義：節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速、照明（取代普通鎮(zhèn)流器）省材設(shè)備體積、重量減小使銅、鐵的使用量減少環(huán)保節(jié)能、省材是環(huán)保的具體表現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高供電可靠性、高速高精度電氣傳動(dòng)提高電力系統(tǒng)自身的運(yùn)行質(zhì)量和穩(wěn)定性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、柔性輸電、諧波治理、無功補(bǔ)償131.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

經(jīng)過變換處理后再供用戶使用的電能，占全國發(fā)電總量的百分比的高低，已成為衡量一個(gè)國家技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)志之一；預(yù)計(jì)到2020~2030年，美國發(fā)電站生產(chǎn)的全部電能都將經(jīng)變換和處理后再供負(fù)載使用；2003年美國制定了“國家電力傳輸路線圖”計(jì)劃，電力電子被列為5大關(guān)鍵技術(shù)之一；電力電子技術(shù)還是近年來受到各國關(guān)注的智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一；風(fēng)能、太陽能等新能源的利用幾乎都離不開電力電子技術(shù)的支撐；141.1電力電子學(xué)科的形成1.2電力電子變換和控制的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義1.3開關(guān)型電力電子變換基本原理及控制方法

1.4開關(guān)型電力電子變換器的基本特性1.5開關(guān)型電力電子變換器的應(yīng)用領(lǐng)域第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

第一章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論15開關(guān)型電力電子變換基本原理及控制方法第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

電源可分為兩類：直流電（D.C），頻率f=0交流電（A.C），頻率f

0電力變換按電壓/電流的大小、波形及頻率變換劃分為四類基本變換及相應(yīng)的四種電力變換電路或電力變換器。這四類基本變換可以組合成許多復(fù)合型電力變換器16傳統(tǒng)電力技術(shù)如何將交流電變?yōu)橹绷麟姡康?章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

17傳統(tǒng)電力技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)交流電頻率的變換？第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

18如何用電力電子開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)電能的變換？第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

圖中的開關(guān)設(shè)為理想開關(guān)

vo=S×vi

S為開關(guān)函數(shù)

191.AC/DC基本整流電路工作方式：相控、斬波分析方法：傅立葉分解、積分考慮問題：開關(guān)時(shí)刻、濾波第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

202.DC/AC基本逆變電路工作方式：方波、PWM波分析方法：傅立葉分解、積分考慮問題：開關(guān)時(shí)刻、濾波第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

213.AC/AC直接變頻、變壓電路工作方式：周期控制分析方法：等效考慮問題：開關(guān)時(shí)刻第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

224.

DC/DC直接變換電路（降壓）工作方式：占空比控制（PWM、PFM、混合調(diào)制）分析方法：傅里葉分解第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論

235.

DC/DC直接變換電路（升壓）第1章電力電子變換和控制技術(shù)導(dǎo)論