电力电子技术_基础知识

1、电力电子技术电力电子技术绪绪 论论 一、什么是电力电子学一、什么是电力电子学o电力电子学电力电子学（Power Elctronics）的概念的概念n有效利用电力半导体器件、应用电路和设计理论、分析有效利用电力半导体器件、应用电路和设计理论、分析开发工具，实现开发工具，实现对电能的高效变换和控制对电能的高效变换和控制的一门技术，的一门技术，包括电压、电流、频率和波形的变换。包括电压、电流、频率和波形的变换。n应用于电力技术领域的电子学应用于电力技术领域的电子学，是电气工程、电子科学，是电气工程、电子科学与技术、控制理论三大学科的交叉科学。与技术、控制理论三大学科的交叉科学。n在在工程应用中通常称

2、为电力电子技术工程应用中通常称为电力电子技术。一、什么是电力电子学一、什么是电力电子学o电力电子技术的特征电力电子技术的特征n在电能的产生与使用之间建立一种联系；在电能的产生与使用之间建立一种联系；n电路中的电路中的电力半导体器件工作于开关状态电力半导体器件工作于开关状态（模拟电子技（模拟电子技术也可以实现变换，但电力半导体器件工作于线性放大术也可以实现变换，但电力半导体器件工作于线性放大状态，损耗大效率低）；状态，损耗大效率低）；n电路变换效率高。电路变换效率高。一、什么是电力电子学一、什么是电力电子学o电力电子系统的组成电力电子系统的组成n主电路：完成电能变换主电路：完成电能变换n控制电路

3、：协调整个系统正常工作控制电路：协调整个系统正常工作n缓冲电路：在主电路中保护半导体器件缓冲电路：在主电路中保护半导体器件n驱动电路：传递控制信号，控制半导体器件开关驱动电路：传递控制信号，控制半导体器件开关n保护电路：分为两部分，一部分在主电路中实现故障保保护电路：分为两部分，一部分在主电路中实现故障保 护，多为熔断器与机械开关；另一部分融合护，多为熔断器与机械开关；另一部分融合 于控制电路中，通过电子检测实现故障保护。于控制电路中，通过电子检测实现故障保护。一、什么是电力电子学一、什么是电力电子学电力电子技术与电能控制的关系电力电子技术与电能控制的关系一、什么是电力电子学一、什么是电力电子

4、学o典型的电力电子系统典型的电力电子系统电流采样二、电力电子技术的发展与现状二、电力电子技术的发展与现状o电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展n1957年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的 诞生，相控变换技术广泛应用；诞生，相控变换技术广泛应用；n20世纪世纪70年代后期，年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速发迅速发 展，展，PWM控制技术推广应用；控制技术推广应用；n20世纪世纪80年代后期，年代后期，IGBT开始推广应用，大功率变换进开始推广应用，大功率变换进 入以入以IGBT

5、+PWM技术为主流的时代；技术为主流的时代；n20世纪世纪90年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推 广应用；广应用；二、电力电子技术的发展与现状二、电力电子技术的发展与现状n进入进入2121世纪以后世纪以后o为了实现高频和低为了实现高频和低EMI的大功率变换，多电平变换的大功率变换，多电平变换技术逐步推广应用；技术逐步推广应用；o电力电子系统集成化研究成为热点，目前主要集中电力电子系统集成化研究成为热点，目前主要集中于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集成两大块。成两大块。三、电力电子技术的应用三

6、、电力电子技术的应用o电源电源n弧焊电源弧焊电源n电解、电镀电源电解、电镀电源n不停电电源（不停电电源（UPS）n恒频恒压电源恒频恒压电源n直流开关电源直流开关电源n充电电源充电电源n感应加热电源感应加热电源n脉冲电源、激光电源脉冲电源、激光电源n。数码产品广泛应用各类开关电源数码产品广泛应用各类开关电源手机电脑数码相机复印打印机摄像机平板电视超导储能电源超导储能电源感应加热电源感应加热电源塑料薄膜加工等离子体放电装置塑料薄膜加工等离子体放电装置人工心脏电源人工心脏电源三、电力电子技术的应用三、电力电子技术的应用o电力传动电力传动n风机、泵类节能调速风机、泵类节能调速n精密调速与特种调速精密调

7、速与特种调速n牵引传动牵引传动n电气化轨道交通电气化轨道交通电气化轨道交通电气化轨道交通电动汽车电动汽车三、电力电子技术的应用三、电力电子技术的应用o电力系统电力系统n高压直流输电技术高压直流输电技术n大型发电机的静止励磁控制大型发电机的静止励磁控制n水力、风力发电机的变速恒频励磁控制水力、风力发电机的变速恒频励磁控制n无功补偿与谐波抑制无功补偿与谐波抑制n柔性交流输电与分布式智能供电系统柔性交流输电与分布式智能供电系统o新能源应用新能源应用n风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用电网电源常见问题波形示意图电网电源常见问题波形示意图未来电力系统将大量应用电力电子未

8、来电力系统将大量应用电力电子技术以提高电力品质和供电效率技术以提高电力品质和供电效率风力、太阳能发电系统风力、太阳能发电系统风力发电风力发电太阳能发电太阳能发电三、电力电子技术的应用三、电力电子技术的应用o照明照明n各类气体放电灯各类气体放电灯 电子镇流器电子镇流器nLED照明驱动器照明驱动器杭州湾大桥西湖夜景面向军事应用领域举例面向军事应用领域举例标准电力电子模块标准电力电子模块双向逆变器储能辅助系统功率源交流发电机双向逆变器双向逆变器传送带发动机能量管理和控制集中运行中心功率控制模块分区配电系统船用操作变流器模块船用操作变流器模块船用操作逆变器模块燃料电池发电模块发电模块 配电模块配电模块永磁马达永磁马达耐故障的固态配电系统耐故障的固态配电系统电抗冰装置电抗冰装置电动制动电动制动发动机发动机固态功率控制器固态功率控制器电传动辅助设备；电传动辅助设备；环境控制系统；环境控制系统；发动机辅助设备发动机辅助设备固态遥固态遥控端口控端口备用功率单备用功率单元发电机元发电机电动飞行电动飞行执行机构执行机构电源电源负载负载功率功率端口端口功率端口功率端口控制控制系统控制系统控制电动机控制器电动机控制器备用负载配电和控制备用负载配电和控制四、本课程主要教学内容四、本课程主要教学内容o绪绪 论论o第一章第一章 电力电子器件及其应用电力电子