第7章 電力電子技術(shù)應(yīng)用

電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)應(yīng)用第7章電力電子技術(shù)應(yīng)用隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。前面各章都已介紹了一些應(yīng)用及小型電力電子裝置實(shí)例。本章再介紹一些電力電子在新興領(lǐng)域上的應(yīng)用。7.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車7.2半導(dǎo)體照明技術(shù)7.3太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車7.1.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀7.1.2豐田的Prius系列的混合動(dòng)力系統(tǒng)7.1.3電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分電力電子裝置7.1.4混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)電力電子技術(shù)的要求圖7-1豐田新一代混合動(dòng)力電動(dòng)汽車PriusTHSⅡ7.1.2豐田的Prius系列的混合動(dòng)力系統(tǒng)豐田的Prius系列的混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的混聯(lián)工作方式，如圖7-2所示。圖7-2混聯(lián)工作方式7.1.3電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分電力電子裝置圖7-3PriusTHSⅡ整車電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下面主要介紹功率控制單元的結(jié)構(gòu)組成和主要作用。1．電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用逆變器單元2．DC-DC升壓變換器單元3．DC-DC降壓變換器單元圖7-4功率主回路示意圖圖7-5PriusTHSⅡ可變壓系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖7.1.4混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)電力電子技術(shù)的要求受實(shí)際運(yùn)用條件的限制，要求混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用電力電子技術(shù)及裝置應(yīng)具有成本低、體積小、比功率大、易于安裝的特點(diǎn)。除此之外，下面的技術(shù)細(xì)節(jié)需進(jìn)行重點(diǎn)考慮:(1)電力電子裝置密封問(wèn)題(2)電磁兼容/電磁干擾(EMC/EMI)問(wèn)題(3)直流母線電壓利用問(wèn)題(4)電力電子裝置控制問(wèn)題7.2半導(dǎo)體照明技術(shù)LED光源與傳統(tǒng)光源相比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：超長(zhǎng)壽命，可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)，傳統(tǒng)光源一般為幾千小時(shí)；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，沒(méi)有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，具有極高的抗震性能；響應(yīng)速度快，光通上升時(shí)間短；對(duì)點(diǎn)燈線路要求低，易實(shí)現(xiàn)調(diào)光和智能控制；耐開(kāi)關(guān)沖擊，適用于頻繁開(kāi)關(guān)場(chǎng)合；高效節(jié)能，現(xiàn)有光效已經(jīng)超過(guò)白熾燈，理論光效可達(dá)200lm/W；不含汞、鉛等有害物質(zhì)，沒(méi)有污染，綠色環(huán)保。以下介紹幾種常用的LED驅(qū)動(dòng)電路。(1)電容降壓電路圖7-6所示為一個(gè)使用的采用電容降壓的LED驅(qū)動(dòng)電路。(2)利用PWM控制的白光LED基本驅(qū)動(dòng)電路由開(kāi)關(guān)變換器構(gòu)成的LED基本驅(qū)動(dòng)電路如圖7-7所示。圖7-6采用電容降壓的LED驅(qū)動(dòng)電路圖7-7利用PWM信號(hào)控制LED亮度的驅(qū)動(dòng)電路(3)電荷泵驅(qū)動(dòng)LED的典型電路CAT3604的典型應(yīng)用電路如圖7-8所示。(4)開(kāi)關(guān)式DC/DC變換器驅(qū)動(dòng)LED的典型電路NCP5009的典型應(yīng)用電路如圖7-9所示。圖7-8CAT3604典型應(yīng)用電路圖7-9NCP5009的典型應(yīng)用電路7.3太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7.3.1光伏發(fā)電7.3.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)7.3.1光伏發(fā)電光伏發(fā)電是一種具有PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，在光照下能夠發(fā)出直流電能。圖7-10給出了光伏電池的伏安特性。圖7-10光伏電池伏安特性7.3.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-11所示，該系統(tǒng)中的能量能進(jìn)行雙向傳輸。在有太陽(yáng)能輻射時(shí)，由太陽(yáng)能電池陣列向負(fù)載提供能量；當(dāng)無(wú)太陽(yáng)能輻射或太陽(yáng)能電池陣列提供的能量不夠時(shí)，由蓄電池向系統(tǒng)負(fù)載提供能量。

圖7-11太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)(1)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)圖7-12所示為一種常用的太陽(yáng)能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池陣列、DC/DC變換器、蓄電池組、DC/AC逆變器和交直流負(fù)載構(gòu)成。圖7-12獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)(2)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)圖7-13所示一種常用的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池陣列、DC/DC變換器、DC/AC逆變器、交流負(fù)載、變壓器，另外該系統(tǒng)可根據(jù)需要在DC/DC變換器輸出端并聯(lián)蓄電池組，以用于提高系統(tǒng)供電的可靠性，但系統(tǒng)成本將增加。圖7-13并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)帶雙向變換器的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖7-14所示。該系統(tǒng)主要包括幾個(gè)部分：太陽(yáng)能電池陣列、BOOST變換器（升壓變換器）、負(fù)載、