电力电子第0章_绪论

1、3IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)的电力电子学会对电力电子技术的定义：电力电子技术是一种电力电子技术是一种电能处理技术电能处理技术(Electrical Energy Processing)，即采用功率半导体器件，即采用功率半导体器件（电力电子器件）和线路对电能进行（电力电子器件）和线路对电能进行转换转换(conversion)、控制控制(control)和和高效利用高效利用(efficient use)的一门技术。广泛应用于各种电源的一门技术。广泛应用于各种电源系统、电气传动自动化系统及电力系统等工业生系统、电气传

2、动自动化系统及电力系统等工业生产和民用部门。产和民用部门。4500WDC-DC变换器方法1方法2方法3 的原理图变换器的输出电压波形方法3 具有低通滤波器变换器的原理图功功率率输输出出电力电力电子学电子学电子学电子学电力学电力学控制控制理论理论连续、离散 电路、器件静止器、旋转电机描述电力电子学的倒三角形8模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术561011电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的晶闸管问世，(公元元年)IGBT出现 功率集成器件晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代电子管问世全控型器件迅速发展史前期（黎明期）190419301947195719701980

3、1990 2000t(年)晶体管诞生15电力拖动系统中的应用电力拖动系统中的应用电源装置：电源装置：电力系统：电力系统：17p工业领域工业领域大功率电力电子变频调速已经广泛应用在冶金、煤炭、机械大功率电力电子变频调速已经广泛应用在冶金、煤炭、机械等工业领域的轧钢机、矿井提升机、机械加工等机械传动。等工业领域的轧钢机、矿井提升机、机械加工等机械传动。p以燃机驱动的传统交通，汽车、轨道列车、舰船正在向以以燃机驱动的传统交通，汽车、轨道列车、舰船正在向以电力电子变频为核心的电力驱动迅速转变，形成新一代电动电力电子变频为核心的电力驱动迅速转变，形成新一代电动汽车、电气牵引列车、电力推进舰船。汽车、电气

4、牵引列车、电力推进舰船。p新能源新能源风力发电、太阳能光伏发电、生物质发电等成风力发电、太阳能光伏发电、生物质发电等成为当前国内外技术和产业的热点，电力电子变换器是新能源为当前国内外技术和产业的热点，电力电子变换器是新能源发电的关键设备。发电的关键设备。p全国高校电力电子与电力传动学科全国高校电力电子与电力传动学科95%以上都开始有关新以上都开始有关新能源发电中的电力电子技术的应用。能源发电中的电力电子技术的应用。p风力发电是今年来世界新能源的热点。风力发电是今年来世界新能源的热点。2010年全球风电装年全球风电装机达到机达到194.4GW，年增长，年增长22.6%。p2010年，我国新增风电

5、装机年，我国新增风电装机18.9GW，总装机达到，总装机达到44.7GW，居全球第一。，居全球第一。2020年将建成年将建成7个个10GW级风电场。级风电场。p电力电子变换器是风力发电的关键环节，电能需要通过电电力电子变换器是风力发电的关键环节，电能需要通过电力电子逆变器输送到电网。力电子逆变器输送到电网。p2009年全球新装置的太阳能发电容量为年全球新装置的太阳能发电容量为7.2GW，2009年中年中国光伏安装总量国光伏安装总量160MW，是上一年的，是上一年的4倍，比以往累计安装倍，比以往累计安装总量还要多。总量还要多。pMW级光伏逆变器是研发热点。级光伏逆变器是研发热点。p国家已启动国家

6、已启动“十二五十二五”特高压直流输电的建设，对特高压直流输电的建设，对 800kV直直流特高压的投资达流特高压的投资达2357亿元，同时建设亿元，同时建设 660kV、 400kV、 500kV 直流输电工程，投资规模达到直流输电工程，投资规模达到3312亿元。亿元。p到到2020年，中国将建成年，中国将建成15个特高压直流输电工程，成为世界拥个特高压直流输电工程，成为世界拥有直流输电工程数量最多、输送线路最长、容量最大的国家。有直流输电工程数量最多、输送线路最长、容量最大的国家。p直流输电采用直流输电采用5-6英寸的大功率高压晶闸管阀组，变流器容量数英寸的大功率高压晶闸管阀组，变流器容量数千

7、千MW。p新能源的电能存储是重大的科研难题。新能源的电能存储是重大的科研难题。p各类电池（铅酸电池、锂电池、液流电池）充电和发电需要通各类电池（铅酸电池、锂电池、液流电池）充电和发电需要通过电力电子变换器实现。过电力电子变换器实现。p通过大型液流电池（通过大型液流电池（10MW）对风、光电能的存储，解决新能）对风、光电能的存储，解决新能源的连续供电。源的连续供电。p国家将在主要大中城市电动汽车充电桩等智能充换电网络。国家将在主要大中城市电动汽车充电桩等智能充换电网络。p电力电子在配电系统中大量应用，当前配电领域研究热点电力电子在配电系统中大量应用，当前配电领域研究热点电力电子变压器。电力电子变

8、压器。p“未来配电网未来配电网”设想设想直流供电网直流供电网+电力电子变化器。电力电子变化器。p电能存在电能质量问题。电能存在电能质量问题。电网无功冲击（电炉，轧机）电网无功冲击（电炉，轧机）谐波（电力电子应用的负面影响）谐波（电力电子应用的负面影响）p采用电力电子变换技术解决电能质量控制。采用电力电子变换技术解决电能质量控制。无功补偿无功补偿SVC（晶闸管阀组，（晶闸管阀组，10-500MVA）有源滤波有源滤波STATCOM（采用（采用IGBT/IGCT）27电路电子技术基础电力电子技术电力拖动自动控制系统28考试成绩：70%实验成绩：20%平时成绩：10%MATLAB在电力电子中的应用在电

9、力电子中的应用MATLAB/SIMULINK简介简介MATLAB是国际公认的优秀科技应用软件。1993年出现了SIMULINK,这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模型框图进行仿真和计算。Simulink提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大的便利。在MATLAB的Simulink平台上，用户只要将所需的功能模块从工具箱中拖曳入工作窗口，连线及设置参数，就很容易构建出所需的模型，并对其进行分析。SIMULINK模块库模块库电力系统模型库电力系统模型库Connectors:连接件模

10、块库连接件模块库包括接地端，中性点，连接点等。电力系统工具箱包括：电力系统工具箱包括：连接件模块库电源模块库电器元件模块库电机模块库电力电子元件模块库测量仪器模块库其它电气模块库电力系统模型库电力系统模型库Electrical Source:电源模块库电源模块库包含了电路和电力系统中使用的交流、直流电源。电力系统模型库电力系统模型库Elements:电器元件模块库电器元件模块库包含了各种常用的电器和电路元件的模型，如开关、变压器、电阻、电感、和电容等。其中电阻、电感和电容是以串联或并联的组合形式给出的。电力系统模型库电力系统模型库Extra library:其它模块库其它模块库控制模块库：内有

11、6脉冲发生器，PWM发生器，时钟等。离散化的测量模块库：各种离散测量模块。离散化的控制模块库：离散PI,PID控制器，离散PWM发生器和二阶滤波器测量模块库：有交流调速中的abc到dqo的坐标变换等。三相模块库：包括三相串联，并联的RLC支路或负载，各种接法的三相变压器等。电力系统模型库电力系统模型库直流电机模块库Machines:电机模块库电机模块库包含了多种直流电机、交流异步电机和同步电机的模型。电机的参数单位有标么值单位和标准单位制两种。电力系统模型库电力系统模型库Measurements:测量模块库测量模块库包括电流、电压测量模块。电力系统模型库电力系统模型库Power Electro

12、nics:电力电子元件模块库电力电子元件模块库包括二极管，晶闸管，GTO，IGBT等电力电子器件，还有通用桥，它可设定成不同电力电子器件的单臂，双臂和三臂桥。电力系统模型库电力系统模型库Powergui:电力系统图形化用户接口电力系统图形化用户接口Powergui模块模块可以显示系统稳定状态时的电流和电压及电路所有的状态变量值，并可以进行FFT分析。电力系统模型库电力系统模型库创建仿真文件创建仿真文件AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸管相控电路AC/DC晶闸管相控电路晶闸