《新能源汽车电力电子技术》课件 任务一 电力电子技术的认知

《电力电子技术的认知》

导入飞速发展的信息时代，电工电子技术无处不在，小到生活中的手机、计算机、电视、音响等家电设备，大到生产机械、人工智能以及神舟飞天、嫦娥探月、北斗导航、蛟龙探海、航母出征、高铁飞驰、量子通信等，电工电子技术在改变着我们的生活，创新着我们的未来。目录1《电力电子技术的认知》相关理论2《电力电子技术的认知》任务实施保障机制《电力电子技术的认知》知识充电站1第一部分

学习目标知识目标能力目标1.了解电力电子技术的发展。2.了解电力电子技术的应用。1.能概括说出电力电子技术的发展与应用。

一、电力电子技术的定义

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流、逆变、斩波、变频、变相等）两个分支。

二、电力电子技术的简介

利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。

二、电力电子技术的简介电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅，它的理论基础为半导体物理学，它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。

二、电力电子技术的简介电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段，整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现代电力电子技术属于变频器时代，同时又与微电子技术有效地进行了结合，这不仅使其应用范围十分广泛，而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。

三、电力电子技术的应用现代电力电子技术的功能具有多样性的特点，其在多个领域都有着广泛的应用，如电源、电力系统、有源滤波器、新能源技术、节能技术等。

三、电力电子技术的应用电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。电源包括不间断电源(图1-1-1)、电解电源、电镀电源、开关电源、航空电源及通信电源；交流电子稳压电源、脉冲功率电源；电力牵引及传动控制(如电力机车、矿井提升机、轧钢机传动)用电源。图1-1-1不间断电源1.电源

三、电力电子技术的应用电力电子技术在电力系统中的应用，主要包括变压器各设备(图1-1-2)、四小器(电压互感器、电流互感器、耦合电容器、避雷器)、开关类设备、无功补偿设备、其他变电设备(阻波器、绝缘子、高压套管、导引线、防雷接地装置、二次设备、直流设备)、输电线路、配电设备等。图1-1-2变压器2.电力系统

三、电力电子技术的应用针对电网谐波“公害”，人们采用电力电子技术进行了有效的解决，这就是使用有源滤波器，如图1-1-3所示。它是由电压源型或电流源型PWM变流器和一个基准器构成的谐波发生器，可以产生大范围动态谐波和无功功率，重新“修补”电网波形。有源滤波器不但可用来滤波，还可作为无功功率补偿器、电压稳定器及不对称负载的电压调节器。图1-1-3有源滤波器3.有源滤波器

三、电力电子技术的应用在新能源开发中，如太阳能、风能、地热能等，都需要将其转换为电能才能供应给人们使用，这就需要电力电子技术来进行转换处理。图1-1-4光伏发电4.新能源技术（1）光伏发电系统在独立光伏系统中，电力电子技术用于将太阳电池发出的直流电力直接供给负载使用，或者通过逆变器转换为交流电供负载使用。并网光伏系统中，电力电子技术用于将太阳电池方阵发出的直流电力转换为交流电，并与电网并联输送电力。

三、电力电子技术的应用（2）风力发电系统电力电子技术用于风力发电机与其它发电装置互补运行或独立运行时进行储能管理，例如使用蓄电池进行短时储能，以避免因风力及负荷变化造成的发电机频繁启停。超导储能器(SMES)的研究和应用也在进行中，旨在进一步提高风力发电系统的效率和稳定性。图1-1-5风力发电

三、电力电子技术的应用（3）新能源发电技术的推动电力电子技术通过电力转换、控制和优化等方面，对新能源发电技术的发展具有重要意义。它不仅提高了新能源系统的效率，还改善了电力变换的质量，并降低了成本，从而推动了新能源发电技术的进步。综上所述，电力电子技术在新能源技术中的应用广泛且深入，从光伏和风力发电系统的能量转换到储能管理，再到新能源发电技术的整体推动，都体现了电力电子技术的重要性和价值。

三、电力电子技术的应用电力电子技术的节能作用是利用电力电子器件进行电力变换、传送和控制，涉及半导体、电路、电动机、微处理器和微机、控制理论等。其主要作用包括:（1）电力电子器件本质上是一种开关器件，利用它进行电能变换和控制时，导通损耗小，关断时几乎不消耗能量。（2）应用电力电子装置进行供电，响应速度快，调节精度高，能使设备效率显著提高(如风机和泵)，从而节省了能源和物料。（3）电力电子设备和传统机电设备相比，制造、运输、安装和维护等所耗能量明显降低。总之，电力电子技术已经渗透到航天、国防、工农业生产、交通、文教卫生、办公自动化乃至于家庭的各个角落。5.节能技术保障机制