第1章-电力电子导论..ppt

1、电力电子电力电子转换和控制技术，第一章电力电子转换和控制技术介绍，电力电子工程，形成电力电子转换和控制的技术和经济意义开关电力电子转换的基本原理和控制方法开关电力电子转换器基本特性开关电力电子转换器的应用领域，2，1.1电力电子学科的形成，电力技术在电力设备(发电机、变压器、输电线路、电动机、电力系统)其应用所依赖的元件包括电的参数(电压、电流的频率、波形、振幅、相位等)，即与电动机、变压器、反应器、电容器、开关等3，1.1电力电子的形成(继续)，电子技术：电子元件(电子管、半导体元件、开关等)该应用所依赖的元件是电子装置(二极管、晶体管、MOS管、集成电路、微处理器等)的研究对象，包含信息的

2、剩余电信号，与4，1.1电力电子的形成(续2)，电力电子技术将现代电子技术和控制技术引入现有电力技术领域，并利用半导体电源开关装置、半导体集成电路和微处理器进行电力转换和控制，5，与电力电子的形成(继续3)，20世纪40年代，随着电力技术的发展，人们开始探索用电力、变压器以外的设备进行电气转换控制；1948年晶体管的出现直接触发了电子技术革命。1957年在晶体管基础上发明了晶闸管，宣布了电气电子技术的诞生。基于晶闸管的电力电子电路自20世纪60年代以来开始广泛使用。从20世纪70年代末开始，基于不断出现的各种前提设备的电力电子电路开始逐渐普及。目前，电力电子设备仍在发展中，并主导着电力电子技术

3、的应用范围的扩大(扩大电力范围，降低成本)。而且，半导体器件的发展是电力电子发展的关键。微电子技术的发展，电力电子装置的控制性能不断提高；在很多研究人员的努力下，电力电子电路的拓扑结构在不断改建。6，1.2电力电子转换和控制的技术经济意义，通用电网的恒定频率，恒定压电能源通过适当转换和处理后负荷使用，可以获得更好的技术特性和更大的经济效益，节能风扇、泵调速、照明(代替普通镇流器)节约材料大小、重量降低铜、铁的使用，环保节能，地方材料提高环保特定性能产品质量和快速)改进自动化设备提高电力系统本身的运行质量和可靠性发电机励磁，灵活传输，HVDC传输，谐波控制，无功补偿，7，1.3开关电力电子转换的

4、基本原理和控制方法，电力转换可分为4种基本转换类型，相应地有4种电力转换电路或电力转换器。 还可以使用上述四种基本转换电路合并成许多复合电气电子电路。8，现有电源技术如何将交流转换为直流？利用转换器单元进行交流/直流转换，9，现有电源技术如何将一种频率的交流电源转换为另一种频率的交流电源？10，如何使用电力电子开关设备实现电力转换？在分析中，我们经常认为图片的开关是理想的开关。: v0=svi (S称为开关函数)，图1.4，11，1。AC/DC基本整流电路，工作方式：相位控制，斩波分析方法：傅立叶分解，积分注意事项：开关时间，过滤器，图1.5，12，2。DC/AC基本逆变电路，工作原理：方波，

5、PWM波分析方法：傅立叶分解注意事项：开关时间，过滤，13，3。交流/交流直接变频、变压器电路、工作方式：周期控制思维方式：等本考虑：开关瞬时，14，4。DC/DC直接转换电路(buck)，工作方式：占空比控制(PWM，PFM，混合调制)分析方法：傅立叶分解，15，4。DC/DC直接转换电路(boost)、16，1.4开关电源电子转换器的基本特性、开关电源电子转换器的核心部分是开关电气电子转换电路的输出、输入部分附加滤波电路组(通常是LC滤波器)、能够提高输出电压和输入电流的波形高频PWM控制是提高开关电路输出电压、输入电流波形的最有效的技术措施(随着频率的增加，滤波电路大小大幅增加) 按顺序

6、进行阻塞状态，使电源电子开关电路的输出电压接近理想的直流或正弦交流，一般在一个周期中接近另一开关状态和持续时间，17，1.5开关电源电子转换器的应用领域，开关电源电子转换电源开关电源电子补偿控制器，18，1.5.1开关电源电子转换电源，电力系统中的直流远距离传输直流电动机变速控制交流电动机变速驱动器控制变速恒频发电系统电解， 多种高性能不间断电源(UPS，不间断电源)多种恒频、恒压通用变频器、19，1.5.1交换机电气电子转换电源(续)、照明用高频电力电子转换器(电子镇流器)。所有类型的低压直流开关电源。电池充电电源。中频或高频感应加热电源。高功率脉冲电源，激光电源。燃料电池或太阳能-电气转换

7、系统输出的恒压直流或恒频、恒压交流电源。抽水蓄能电站、超导磁体储能、磁悬浮搬运工具等高压超大容量电力电子转换电源。20，1.5.2开关电源电子补偿控制器，电压，电流(有源电力，无功)补偿控制器阻抗补偿控制器。21，(1)电压、电流(有效功率、无功)补偿控制器可以通过高频过滤获得转换器输出端所需的任意波形的周期或非周期电压，因此开关功率电子转换器将成为所有波形的电压源，图1.6(a)所示的开关电路中的四个开关设备通过电压较大的电感连接到外部电路，可以输出任意波形的周期性或非周期性电流，此时可以将其视为任意波形的电流源。22，(2)阻抗补偿控制器由可控制的开关设备s对交流电网进行并行访问或串行访问，如图1.6(b)所示。通过对开关设备的实时、自适应开、关控制，可以改变电网的等效负载阻抗或等效线路阻抗，从而补偿控制电网、负载的电压、电流、功率。了解23，1.5课程的学习要求，了解典型电力半导体器件的工作