柔性电力技术1课件

柔性电力技术

—智能电网环境下的电力电子技术应用韩民晓华北电力大学柔性电力技术研究所2011.3.221精选ppt柔性电力技术

—智能电网环境下的电力电能利用在人类能量利用中的比例？电能的利用形态？电力工程30％－40％一百年来人类技术领域最杰出的成就？Questions!发电－输电－配电－用电2精选ppt电能利用在人类能量利用电能的利用形态？电力工程30％－40％当今世界所面临的主要问题？Questions!能源与环境问题！电能高效、高稳定性、高品质的产生、传输与利用重要解决方案：电力电子技术！3精选ppt当今世界所Questions!能源与环境问题！电能高效、高稳电力电子技术（PowerElectronics)基于功率器件构成的电路与系统能够对电能进行变换与控制的技术4精选ppt电力电子技术（PowerElectronics)基于功率器电能一次经过电力电子设备的比例？电力电子技术应用的功率范围和领域？计算机、TV、调光灯变频空调、冰箱高压直流输电、电气化铁道2000：50％2010：75％800GW×50％功率范围：mW－MW应用领域：身边的电力电子技术？Questions!5精选ppt电能一次经过电力电子电力电子技术应用的计算机、TV、调光灯2

电力电子技术的应用领域

电力电子器件技术的应用

电力系统

产业、交通领域

GTO

IGBT

MOSFET

晶闸管

100M

10M

1M

100k

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100k

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控制容量（VA）

工作频率（Hz）

信息处理领域

6精选ppt

电力电子技术的应用领域电力电子器件技术的应用电力系统ScopeandApplications电力系统：电能的产生、传输交通运输：电力机车、电动汽车航空航天：电源与动力系统节能与环保：照明、电机驱动工业自动化系统：电源与控制加工企业：电焊、电解、电镀、电加热7精选pptScopeandApplications电力系统：电能的传统电能的产生输配及应用8精选ppt传统电能的产生输配及应用8精选ppt传统的电力系统—特点发、供、用必需同时完成各机组必需严格同步潮流只能由系统阻抗决定供电模式单一电能质量只能实现静态调节负载电力调节特性差负载电能利用效率低9精选ppt传统的电力系统—特点发、供、用必需同时完成9精选ppt现代社会对电力需求的新特点控制灵活、形式多样的发电系统：出力动态调节的需求规模化可在生能源发电技术的发展潮流可控、安全稳定的输电系统:电力市场发展的需求远距离、大功率、高电压电能传输的需求模式多样、质量可控的配电系统：分布电源技术发展与应用的需求动态电能质量控制的需求可控性好、高效节能的用电系统：用电设备控制特性的需求节能与环保的需求10精选ppt现代社会对电力需求的新特点控制灵活、形式多样的发电系统：10传统电力技术应用及其局限传统电力技术的应用：新建电力传送线路；负荷中心建立电厂；局限：电力市场使投资风险增加；环境资源对新建线路与电厂的限制；无法应对非线性负荷的快速增长；无法应对分布电源的作用；无法满足高电能质量的要求；11精选ppt传统电力技术应用及其局限传统电力技术的应用：11精选ppt12精选ppt12精选ppt国外智能电网研究概况驱动因素

美国:２００３年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.(加州：RE-2010:20%,2020:33%,如达不到，罚款高达$10-55/MWh)

欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。

13精选ppt国外智能电网研究概况驱动因素AMR的效益总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动基本构架：电网基础、技术支撑、智能应用、标准规范应用环节:

发电、线路、变电、配电、用户、调度中国智能电网的定义2022/10/281414精选pptAMR的效益总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协电力电子技术是实现智能电网控制功能的执行单元柔性电力技术—可对电能进行变换与调节的技术15精选ppt电力电子技术是柔性电力技术15精选ppt智能电网控制技术的构成16精选ppt智能电网控制技术的构成16精选ppt柔性电力技术概念图17精选ppt柔性电力技术概念图17精选pptASPS－AdjustableSpeedPumpStorage,可变速抽水蓄能VFD－VariableFrequencyDrive,变频调速技术在火电厂中的应用风力发电的功率调控太阳能发电功率变换燃料电池应用中的功率变换微型燃气轮机发电中的功率变换发电系统的柔性化技术18精选pptASPS－AdjustableSpeedPumpSto输电系统的柔性化技术HVDC—HighVoltageDCtransmission,高压直流输电UPFC—UniformPowerFlowController,统一潮流控制器TCSC—ThyristorControlledSeriesCompensator,晶闸管控制串联补偿SVC—StaticVarCompensator,静止无功补偿器SVG—StaticVarGenerator(STATCOM),静止无功发生器SMES—Super-conductingMagneticEnergyStorage，超导储能19精选ppt输电系统的柔性化技术HVDC—HighVoltageDC配电系统的柔性化技术A.F.—ActiveFilter,有源电力滤波器DVR—DynamicVoltageRegulator,动态电压调节器SCB—Solid-stateCircuitBreaker,固态断路器D-SVC—DistributionVarCompensator配网静止无功补偿器D-SVG—DistributionVarGenerator(STATCOM)配网静止无功发生器HVDClight—轻型直流输电DSMES—DistributionSMES，配电系统用超导储能20精选ppt配电系统的柔性化技术A.F.—ActiveFilter,有用电设备的柔性化技术PQR—PowerQualityRegulator,电能质量调节器UPS—UninterruptablePowerSupply,交流不间断电源F.C.—FrequencyConverter,频率变换器VFD—VariableFrequencyDrive,电机变频调速技术EB—ElectronicBallast,照明电力电子电源IH－InductionHeating,感应加热21精选ppt用电设备的柔性化技术PQR—PowerQualityR短片FACTS&CustomPower22精选ppt短片22精选ppt电力电子技术的三个层面PE器件PE电路PE系统23精选ppt电力电子技术的三个层面PE器件PE电路PE系统23精选p电力电子器件的分类电力电子器件不可控器件(Diode)半控器件(Thyristor)全控器件电平触发(Leveltriggered)IGBTMOSFET脉冲触发(Pulsetriggered)GTO24精选ppt电力电子器件的分类电力电子器件不可控器件半控器件全控器件电平Si材料电力电子器件的发展状况25精选pptSi材料电力电子器件的发展状况25精选ppt光触发晶闸管LTT新型光敏区新型门－射极结构优化质子辐射技术8kV/3.6kALTT:导通压降：2.7V触发功率：8mWdv/dt:3000V/sdi/dt:300A/s26精选ppt光触发晶闸管LTT新型光敏区8kV/3.6kALTT:2全控器件发展历程27精选ppt全控器件发展历程27精选pptIGCT&IEGT晶体管的关断特性与晶闸管的导通特性相结合门极低电感设计、关断发生在变成晶体管之后无需吸收电路较IGCT导通电阻小，损耗小驱动控制更为简单28精选pptIGCT&IEGT晶体管的关断特性与晶闸管的导通特性相结Si--->SiCSi材料的物性极限SiC结晶体构造多样4H-SiC(4层6方体结构）能量禁制带幅高，特别适于电力控制29精选pptSi--->SiCSi材料的物性极限SiC结晶体构造多样2Si，SiC特性对照SiC材料的耐压水平比Si材料可提高10倍；SiC耐温水平提高2～3倍，这表明Si器件的通过电流的能力提高2～３倍；SiC材料器件散热设计简单，从而SiC材料器件的综合功率处理能力比Si材料器件可提高一个数量级；速度的提高及热传导性能的改善，工作频率可以提高6～10倍。30精选pptSi，SiC特性对照SiC材料的耐压水平比Si材料可提高10器件体积与损耗SiSiC1/5-1/1031精选ppt器件体积与损耗SiSiC1/5-1/1031精选pptSOURCECONVERTERSINKDCorACACorDCPEconverterAC/DCconverter(rectifier)DC/DCconverter(DCchopper)DC/ACconverterAC/ACconverter(VFDCyclo-converter)

电力电子电路32精选pptSOURCECONVERTERSINKDCorACAC

矩阵换流器33精选ppt 矩阵换流器33精选ppt

H桥式多电平换流器34精选ppt H桥式多电平换流器34精选ppt波形示例单元波形移相最优开关PWM相电压输出到电机的线电压35精选ppt波形示例单元波形移相最优开关输出到电机的线电压35精选ppt

模块化多电平换流器36精选ppt 模块化多电平换流器36精选ppt柔性电力依赖的技术之二能量存储技术能量缓冲能量平衡能量后备37精选ppt柔性电力依赖的技术之二能量存储技术能量缓冲37精选ppt

蓄能技术及其发展蓄能设备理论能量密度(Wh/kg)目前能量密度(Wh/kg)效率（%)目前寿命（充放电回数）铅酸电池16735801500NaS电池780100872250飞轮储能5-101.880>105超级电容10385-98>105超导储能30020090>107

38精选ppt

蓄能设备理论能量密度目前能量密度效率目前寿命铅酸电池167电池与飞轮储能39精选ppt电池与飞轮储能39精选ppt超导储能(SMES)及其应用40精选ppt超导储能(SMES)及其应用40精选ppt超级电容技术

－电气双层电容蓄能41精选ppt超级电容技术

－电气双层电容蓄能41精选ppt抽水蓄能技术概要：抽水蓄能电站的出现与发展特点：效率，地理条件，控制方式新进展：可变速抽水蓄能42精选ppt抽水蓄能技术概要：抽水蓄能电站的出现与发展42精选ppt调节方式定子频率调节方式调节范围大，容量大，造价高转子励磁调节方式调节范围有限，但容量小，造价低n±n2=n1=同步转速43精选ppt调节方式定子频率调节方式n±n2=n1=同步转速43精选柔性电力依赖的技术之三信息处理技术监测控制数据传输与共享44精选ppt柔性电力依赖的技术之三信息处理技术监测44精选ppt微控制器技术的发展处理能力的增强：1000MIPS资源的扩充：PWM嵌入式操作系统：RTOS硬件与软件的通融：CPLD45精选ppt微控制器技术的发展45精选ppt片上系统—SOPC软件硬件化：高可靠性并行处理：实现高速度现场可编程：高度灵活性CPLDFPGA46精选ppt片上系统—SOPC软件硬件化：高可靠性CPLD46精选ppt网络技术的发展单片机网络技术：LONWORKS局域网络技术：LANWORKS广域网络技术：INTERNET媒介多样化协议规范化47精选ppt网络技术的发展单片机网络技术：LONWORKS媒介多样化47智慧与力量的结合48精选ppt智慧与力量的结合48精选ppt感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！49感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，49柔性电力技术

—智能电网环境下的电力电子技术应用韩民晓华北电力大学柔性电力技术研究所2011.3.2250精选ppt柔性电力技术

—智能电网环境下的电力电能利用在人类能量利用中的比例？电能的利用形态？电力工程30％－40％一百年来人类技术领域最杰出的成就？Questions!发电－输电－配电－用电51精选ppt电能利用在人类能量利用电能的利用形态？电力工程30％－40％当今世界所面临的主要问题？Questions!能源与环境问题！电能高效、高稳定性、高品质的产生、传输与利用重要解决方案：电力电子技术！52精选ppt当今世界所Questions!能源与环境问题！电能高效、高稳电力电子技术（PowerElectronics)基于功率器件构成的电路与系统能够对电能进行变换与控制的技术53精选ppt电力电子技术（PowerElectronics)基于功率器电能一次经过电力电子设备的比例？电力电子技术应用的功率范围和领域？计算机、TV、调光灯变频空调、冰箱高压直流输电、电气化铁道2000：50％2010：75％800GW×50％功率范围：mW－MW应用领域：身边的电力电子技术？Questions!54精选ppt电能一次经过电力电子电力电子技术应用的计算机、TV、调光灯2

电力电子技术的应用领域

电力电子器件技术的应用

电力系统

产业、交通领域

GTO

IGBT

MOSFET

晶闸管

100M

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控制容量（VA）

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信息处理领域

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电力电子技术的应用领域电力电子器件技术的应用电力系统ScopeandApplications电力系统：电能的产生、传输交通运输：电力机车、电动汽车航空航天：电源与动力系统节能与环保：照明、电机驱动工业自动化系统：电源与控制加工企业：电焊、电解、电镀、电加热56精选pptScopeandApplications电力系统：电能的传统电能的产生输配及应用57精选ppt传统电能的产生输配及应用8精选ppt传统的电力系统—特点发、供、用必需同时完成各机组必需严格同步潮流只能由系统阻抗决定供电模式单一电能质量只能实现静态调节负载电力调节特性差负载电能利用效率低58精选ppt传统的电力系统—特点发、供、用必需同时完成9精选ppt现代社会对电力需求的新特点控制灵活、形式多样的发电系统：出力动态调节的需求规模化可在生能源发电技术的发展潮流可控、安全稳定的输电系统:电力市场发展的需求远距离、大功率、高电压电能传输的需求模式多样、质量可控的配电系统：分布电源技术发展与应用的需求动态电能质量控制的需求可控性好、高效节能的用电系统：用电设备控制特性的需求节能与环保的需求59精选ppt现代社会对电力需求的新特点控制灵活、形式多样的发电系统：10传统电力技术应用及其局限传统电力技术的应用：新建电力传送线路；负荷中心建立电厂；局限：电力市场使投资风险增加；环境资源对新建线路与电厂的限制；无法应对非线性负荷的快速增长；无法应对分布电源的作用；无法满足高电能质量的要求；60精选ppt传统电力技术应用及其局限传统电力技术的应用：11精选ppt61精选ppt12精选ppt国外智能电网研究概况驱动因素

美国:２００３年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.(加州：RE-2010:20%,2020:33%,如达不到，罚款高达$10-55/MWh)

欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。

62精选ppt国外智能电网研究概况驱动因素AMR的效益总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网主要特征：技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化基本内涵：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动基本构架：电网基础、技术支撑、智能应用、标准规范应用环节:

发电、线路、变电、配电、用户、调度中国智能电网的定义2022/10/286363精选pptAMR的效益总体发展目标：以特高压电网为骨干网架、各级电网协电力电子技术是实现智能电网控制功能的执行单元柔性电力技术—可对电能进行变换与调节的技术64精选ppt电力电子技术是柔性电力技术15精选ppt智能电网控制技术的构成65精选ppt智能电网控制技术的构成16精选ppt柔性电力技术概念图66精选ppt柔性电力技术概念图17精选pptASPS－AdjustableSpeedPumpStorage,可变速抽水蓄能VFD－VariableFrequencyDrive,变频调速技术在火电厂中的应用风力发电的功率调控太阳能发电功率变换燃料电池应用中的功率变换微型燃气轮机发电中的功率变换发电系统的柔性化技术67精选pptASPS－AdjustableSpeedPumpSto输电系统的柔性化技术HVDC—HighVoltageDCtransmission,高压直流输电UPFC—UniformPowerFlowController,统一潮流控制器TCSC—ThyristorControlledSeriesCompensator,晶闸管控制串联补偿SVC—StaticVarCompensator,静止无功补偿器SVG—StaticVarGenerator(STATCOM),静止无功发生器SMES—Super-conductingMagneticEnergyStorage，超导储能68精选ppt输电系统的柔性化技术HVDC—HighVoltageDC配电系统的柔性化技术A.F.—ActiveFilter,有源电力滤波器DVR—DynamicVoltageRegulator,动态电压调节器SCB—Solid-stateCircuitBreaker,固态断路器D-SVC—DistributionVarCompensator配网静止无功补偿器D-SVG—DistributionVarGenerator(STATCOM)配网静止无功发生器HVDClight—轻型直流输电DSMES—DistributionSMES，配电系统用超导储能69精选ppt配电系统的柔性化技术A.F.—ActiveFilter,有用电设备的柔性化技术PQR—PowerQualityRegulator,电能质量调节器UPS—UninterruptablePowerSupply,交流不间断电源F.C.—FrequencyConverter,频率变换器VFD—VariableFrequencyDrive,电机变频调速技术EB—ElectronicBallast,照明电力电子电源IH－InductionHeating,感应加热70精选ppt用电设备的柔性化技术PQR—PowerQualityR短片FACTS&CustomPower71精选ppt短片22精选ppt电力电子技术的三个层面PE器件PE电路PE系统72精选ppt电力电子技术的三个层面PE器件PE电路PE系统23精选p电力电子器件的分类电力电子器件不可控器件(Diode)半控器件(Thyristor)全控器件电平触发(Leveltriggered)IGBTMOSFET脉冲触发(Pulsetriggered)GTO73精选ppt电力电子器件的分类电力电子器件不可控器件半控器件全控器件电平Si材料电力电子器件的发展状况74精选pptSi材料电力电子器件的发展状况25精选ppt光触发晶闸管LTT新型光敏区新型门－射极结构优化质子辐射技术8kV/3.6kALTT:导通压降：2.7V触发功率：8mWdv/dt:3000V/sdi/dt:300A/s75精选ppt光触发晶闸管LTT新型光敏区8kV/3.6kALTT:2全控器件发展历程76精选ppt全控器件发展历程27精选pptIGCT&IEGT晶体管的关断特性与晶闸管的导通特性相结合门极低电感设计、关断发生在变成晶体管之后无需吸收电路较IGCT导通电阻小，损耗小驱动控制更为简单77精选pptIGCT&IEGT晶体管的关断特性与晶闸管的导通特性相结Si--->SiCSi材料的物性极限SiC结晶体构造多样4H-SiC(4层6方体结构）能量禁制带幅高，特别适于电力控制78精选pptSi--->SiCSi材料的物性极限SiC结晶体构造多样2Si，SiC特性对照SiC材料的耐压水平比Si材料可提高10倍；SiC耐温水平提高2～3倍，这表明Si器件的通过电流的能力提高2～３倍；SiC材料器件散热设计简单，从而SiC材料器件的综合功率处理能力比Si材料器件可提高一个数量级；速度的提高及热传导性能的改善，工作频率可以提高6～10倍。79精选pptSi，SiC特性对照SiC材料的耐压水平比Si材料可提高10器件体积与损耗SiSiC1/5-1/1080精选ppt器件体积与损耗SiSiC1/5-1/1031精选pptSOURCECONVERTERSINKDCorACACorDCPEconverterAC/DCconverter(rectifier)DC/DCconverter(DCchopper)DC/ACconverterAC/ACconverter(VFDCyclo-converter)

电力电子电路81精选pptSOURCECONVERTERSINKDCorACAC

矩阵换流器82精选ppt 矩阵换流器33精选ppt

H桥式多电平换流器83精选ppt H桥式多电平换流器34精选ppt波形示例单元波形移相最优开关PWM相电压