湖南大學(xué)現(xiàn)代電力電子技術(shù)PPT課件

1、 現(xiàn)代電力電子技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù)教學(xué)參考書(shū)第1頁(yè)/共16頁(yè) 現(xiàn)代電力電子技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù)教學(xué)參考書(shū)第2頁(yè)/共16頁(yè) 現(xiàn)代電力電子技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù)教學(xué)參考書(shū)第3頁(yè)/共16頁(yè) 現(xiàn)代電力電子技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù)教學(xué)參考書(shū)第4頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論一、電力電子學(xué)（一、電力電子學(xué)（Power Electronics)美國(guó)學(xué)者美國(guó)學(xué)者W. Newell認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。電力電子技術(shù)與電力電子學(xué)并無(wú)實(shí)質(zhì)的不同，只不過(guò)前者從工程技術(shù)角度而后者從學(xué)術(shù)角度來(lái)稱(chēng)呼所研究的學(xué)科。通常把電

2、力電子技術(shù)歸屬于電氣工程學(xué)科第5頁(yè)/共16頁(yè) 二、電力電子技術(shù)的研究?jī)?nèi)容半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)：功率處理器，實(shí)現(xiàn)電能變換（電力電子主電路）電力電子控制系統(tǒng)：信息處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率處理器的控制，電力電子裝置和負(fù)載組成閉環(huán)系統(tǒng)。1、電力電子裝置的組成 第第1章章 緒論緒論第6頁(yè)/共16頁(yè) 2、電力電子裝置類(lèi)型AC/DC 變換器（整流器）：具有不控、半控、全控等控制方式以及橋式、雙半波等結(jié)構(gòu)。具有不控、半控、全控等控制方式以及橋式、雙半波等結(jié)構(gòu)。 傳統(tǒng)的不控和相控整流方式，控制簡(jiǎn)單、效率高，但具有滯后的功率傳統(tǒng)的不控和相控整流方式，控制簡(jiǎn)單、效率高，但具有滯后的功率 因數(shù)因數(shù) ，且輸入電流中低次諧波含量較高

3、，對(duì)電網(wǎng)污染大。，且輸入電流中低次諧波含量較高，對(duì)電網(wǎng)污染大。使輸入電流波形接近正弦、功率因數(shù)接近使輸入電流波形接近正弦、功率因數(shù)接近1 1的高頻整流器以及各種功的高頻整流器以及各種功 率因數(shù)校正（率因數(shù)校正（PFCPFC）器正逐步應(yīng)用于整流裝置中。）器正逐步應(yīng)用于整流裝置中。DC/DCDC/DC變換器變換器 將一種電壓、電流規(guī)格的直流電變換為另一種規(guī)格的直流電的裝置。將一種電壓、電流規(guī)格的直流電變換為另一種規(guī)格的直流電的裝置。 主要用在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)電源中。主要用在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)電源中。 諧振和準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)諧振和準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)DC/DCDC/DC變換器是目前研究的熱點(diǎn)。提高工作頻率變換

4、器是目前研究的熱點(diǎn)。提高工作頻率 和功率密度，是主要的目標(biāo)和功率密度，是主要的目標(biāo)DC/ACDC/AC變換器變換器( (逆變器逆變器) )用于將直流電變換成交流電。根據(jù)輸出電壓及頻率的變化情況，可分為用于將直流電變換成交流電。根據(jù)輸出電壓及頻率的變化情況，可分為恒頻恒壓（恒頻恒壓（CVCFCVCF）及調(diào)頻調(diào)壓（）及調(diào)頻調(diào)壓（VVVFVVVF）兩類(lèi)。）兩類(lèi)。研究熱點(diǎn)集中在輸出量控制技術(shù)、高頻鏈技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)及多電平變研究熱點(diǎn)集中在輸出量控制技術(shù)、高頻鏈技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)及多電平變換器上。換器上。 第第1章章 緒論緒論第7頁(yè)/共16頁(yè)AC/ACAC/AC變換器變換器用于將一種規(guī)格的交流電變換為另一

5、種規(guī)格的交流電。輸入和輸出頻率相同用于將一種規(guī)格的交流電變換為另一種規(guī)格的交流電。輸入和輸出頻率相同的稱(chēng)為的稱(chēng)為交流調(diào)壓器，頻率發(fā)生變化的稱(chēng)為，頻率發(fā)生變化的稱(chēng)為周波變換器或變頻器。AC/ACAC/AC變換變換器目前仍以相控方式為主，主要用于調(diào)光、調(diào)溫及低速大容量交流調(diào)速系統(tǒng)器目前仍以相控方式為主，主要用于調(diào)光、調(diào)溫及低速大容量交流調(diào)速系統(tǒng)。中、小容量電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器大多采用。中、小容量電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器大多采用交直交間接變換?；凇；赑WM理論理論的的矩陣變換器和許多高頻鏈變換方式近來(lái)相繼被提出，目前正處在研究階段和許多高頻鏈變換方式近來(lái)相繼被提出，目前正處在研究階段。靜態(tài)開(kāi)關(guān)靜態(tài)開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)

6、開(kāi)關(guān)，可控電力開(kāi)關(guān)。又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可控電力開(kāi)關(guān)。靜態(tài)開(kāi)關(guān)通、斷時(shí)沒(méi)有觸點(diǎn)動(dòng)作，從而消除了電弧的危害。且靜態(tài)開(kāi)關(guān)靜態(tài)開(kāi)關(guān)通、斷時(shí)沒(méi)有觸點(diǎn)動(dòng)作，從而消除了電弧的危害。且靜態(tài)開(kāi)關(guān)由電子電路控制，自動(dòng)化程度高。由電子電路控制，自動(dòng)化程度高。 第第1章章 緒論緒論第8頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論3、電力電子技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容第9頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論第10頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論第11頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論第12頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論三、電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)三、電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1、絕緣柵晶體管（、絕緣柵晶體管（IGBT）的崛起和功率晶體管（）

7、的崛起和功率晶體管（GTR)的淡出的淡出 晶閘管（SCR）、功率晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）、 絕緣柵晶體管（IGBT）、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、集成門(mén)極換流 晶閘管（IGCT）、2、模塊化和功率集成電路（、模塊化和功率集成電路（PIC）的出現(xiàn)）的出現(xiàn)u 模塊化： MOSFET、IGBT、IGCT屬于功率集成器件，按照電路拓?fù)?安置在一起構(gòu)成功率模塊u 智能功率模塊：模塊除主電路功率器件外，還包含相應(yīng)的接口電路、 保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路。u 功率集成電路：在智能功率模塊電路基礎(chǔ)上，增加控制電路第13頁(yè)/共16頁(yè) 第第1章章 緒論緒論3、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（P

8、WM）的廣泛應(yīng)用）的廣泛應(yīng)用u 維持開(kāi)關(guān)周期恒定，通過(guò)控制功率器件的占空比控制輸出量大小u 特點(diǎn)：兼具壓控和頻控功能、降低諧波含量，提高響應(yīng)速度u 應(yīng)用領(lǐng)域：DC/DC 、AC/DC、DC/AC 、 AC/ACu PWM技術(shù)不斷進(jìn)步：4、高頻化趨勢(shì)和、高頻化趨勢(shì)和PWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的提出軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的提出u 高頻化帶來(lái)的好處：提高開(kāi)關(guān)頻率使電路具有更高的功率密度、 可靠性、低 噪聲和快速響應(yīng)、提高最低次諧波次數(shù)和降低諧波含量u 高頻化帶來(lái)的問(wèn)題：器件開(kāi)關(guān)損耗增加、電路效率降低、電磁干擾增 強(qiáng)、環(huán)境污染加重。u 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)：控制型軟開(kāi)關(guān)、緩沖型軟開(kāi)關(guān)、直流諧振軟開(kāi)關(guān)5、PWM多電平電路在大功率領(lǐng)域的應(yīng)用多電平電路在大功率領(lǐng)域的應(yīng)用u 大功率領(lǐng)域：大功率交流調(diào)速（中壓驅(qū)動(dòng)）、有源濾波、電力系統(tǒng) 控制、新能源發(fā)電等。u