電力電子技術(shù)課件緒論

1、電力電子技術(shù)課件緒論緒緒 論論1. 什么是電力電子技術(shù) 2. 電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史 3. 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 4. 本課程的主要內(nèi)容1. 什么是電力電子技術(shù)1.1數(shù)字電子數(shù)字電子技術(shù)技術(shù)模擬電子模擬電子技術(shù)技術(shù)電力電子電力電子技術(shù)技術(shù)信息電子信息電子技術(shù)技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)：信息處理電力電子技術(shù)：電力變換直流直流電力電力交流交流交流變交流交流變交流直流變直流（斬波）直流變直流（斬波）直流變交流（逆變）直流變交流（逆變）交流變直流（整流）交流變直流（整流）電力變換電力變換電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)電力電子器件電力電子器件制造技術(shù)制造技術(shù)變流技術(shù)變流技術(shù)1.3 與其他學(xué)科的關(guān)系電電子子

2、學(xué)學(xué)電電力力學(xué)學(xué)控控制制理理論論l電電力力電電子子技技術(shù)術(shù)圖圖0-10-1描述電力電子學(xué)的倒三角形描述電力電子學(xué)的倒三角形邊緣學(xué)科邊緣學(xué)科1.3.1 與電子學(xué)的關(guān)系器件、電路器件、電路電力電電力電子器件制造技子器件制造技術(shù)術(shù)電子器件電子器件制造技術(shù)制造技術(shù)分析方法、分析軟件分析方法、分析軟件電子電路電子電路電力電子電力電子電路電路電力電子電路電力電子電路電力變換電力變換電子電路電子電路信息處理信息處理信息電子電路器件信息電子電路器件開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)放大狀態(tài)放大狀態(tài)電力電子電力電子電路器件電路器件開關(guān)狀開關(guān)狀態(tài)態(tài)功率損耗功率損耗1.3.2 與電力學(xué)的關(guān)系電力電子技術(shù)廣泛用于電力工程電力電子技術(shù)廣

3、泛用于電力工程電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)高高壓壓直直流流輸輸電電靜靜止止無無功功補(bǔ)補(bǔ)償償交交直直流流電電力力傳傳動(dòng)動(dòng)電電解解電電鍍鍍電電加加熱熱電電力力機(jī)機(jī)車車牽牽引引電力工程電力工程分支分支高性能交直流電源高性能交直流電源1.3.3 與控制理論的關(guān)系控制理論控制理論電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)弱電和強(qiáng)電接口弱電和強(qiáng)電接口弱電控制強(qiáng)電弱電控制強(qiáng)電實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)紐紐帶帶廣泛用于廣泛用于2. 電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史l2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代 低壓小電流、高壓大電流晶閘管低壓小電流、高壓大電流晶閘管系列化系列化 派生型晶閘管：雙向、逆倒、光控派生型晶閘管：雙向、逆倒、光控l半控型器件半控型器件l1958

4、 1958 工業(yè)用晶閘管問世、電力電子技術(shù)誕生工業(yè)用晶閘管問世、電力電子技術(shù)誕生 l8080年代后期年代后期 以以IGBTIGBT為代表的復(fù)合型器件異軍突為代表的復(fù)合型器件異軍突起起 MOSFETMOSFET與與GTRGTR復(fù)合復(fù)合 驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快；驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快；通態(tài)壓降小、載流能力大；主導(dǎo)器件通態(tài)壓降小、載流能力大；主導(dǎo)器件2.1 電力電子器件的發(fā)展l2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期年代后期 全控型器件迅速發(fā)展全控型器件迅速發(fā)展 GTOGTO、GTRGTR、MOSFET MOSFET 可通可斷、開關(guān)速度高于晶閘管可通可斷、開關(guān)速度高于晶閘管l全控型器件全控型器件l全控復(fù)合型

5、器件全控復(fù)合型器件l功率集成模塊功率集成模塊l把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助元件、電路把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助元件、電路模塊化，便于應(yīng)用。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧。盡管模塊化，便于應(yīng)用。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧。盡管功率較小，重要發(fā)展方向。功率較小，重要發(fā)展方向。l2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代以前，整流電路占有主導(dǎo)地位；年代以前，整流電路占有主導(dǎo)地位； 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代以后，逆變電路的應(yīng)用日益廣年代以后，逆變電路的應(yīng)用日益廣泛，但整流電路仍然占有重要地位。原因？泛，但整流電路仍然占有重要地位。原因？l整流電路、逆變電路應(yīng)用最為廣泛。整流電路、逆變電路應(yīng)用最為廣泛。 l常用：晶閘管相控

6、整流電路，消耗無功功率、常用：晶閘管相控整流電路，消耗無功功率、產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。治理：補(bǔ)償無功功率、抑產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。治理：補(bǔ)償無功功率、抑制諧波；有源電力濾波器制諧波；有源電力濾波器2.2 電力變換電路的發(fā)展l高功率因數(shù)整流電路，采用自關(guān)斷器件、高功率因數(shù)整流電路，采用自關(guān)斷器件、PWMPWM控制。功率因數(shù)可以達(dá)到控制。功率因數(shù)可以達(dá)到1 1，基本不消耗無功功，基本不消耗無功功率、不產(chǎn)生諧波。率、不產(chǎn)生諧波。l軟開關(guān)電路。降低電力電子器件的開關(guān)損耗、抑軟開關(guān)電路。降低電力電子器件的開關(guān)損耗、抑制電磁干擾。利用諧振原理，使電力電子器件在制電磁干擾。利用諧振原理，使電力電子器件在零電壓或零電

7、流的條件下開通、關(guān)斷，理論上可零電壓或零電流的條件下開通、關(guān)斷，理論上可將開關(guān)損耗降至零并抑制電磁干擾。將開關(guān)損耗降至零并抑制電磁干擾。2.2 電力變換電路的發(fā)展l新型電力變換電路：諧振型逆變電路新型電力變換電路：諧振型逆變電路 性能更佳。性能更佳。l晶閘管電路晶閘管電路 相位控制方式；全控型器件相位控制方式；全控型器件 PWMPWM控制方式；就異步電動(dòng)機(jī)而言，矢量控制、直控制方式；就異步電動(dòng)機(jī)而言，矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制；就控制理論而言，自適應(yīng)控制、接轉(zhuǎn)矩控制；就控制理論而言，自適應(yīng)控制、模糊控制。模糊控制。 2.3 控制技術(shù)的發(fā)展l2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期年代后期 高性能單片微機(jī)、

8、數(shù)字信高性能單片微機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器應(yīng)用于電力電子電路控制。模擬、號(hào)處理器應(yīng)用于電力電子電路控制。模擬、數(shù)字控制數(shù)字控制微機(jī)控制微機(jī)控制3.電力電子技術(shù)的應(yīng)用（1 1）一般工業(yè)）一般工業(yè)冶金工業(yè)中高頻感應(yīng)加熱電源設(shè)備冶金工業(yè)中高頻感應(yīng)加熱電源設(shè)備（2）交通運(yùn)輸交通運(yùn)輸DJ型交流電力傳動(dòng)機(jī)車型交流電力傳動(dòng)機(jī)車磁懸浮列車磁懸浮列車國(guó)內(nèi)外知名變頻器國(guó)內(nèi)外知名變頻器 西門子（西門子（Siemens）公司）公司施奈德公司施奈德公司 富士公司富士公司 安圣（華為電氣）變頻器系列安圣（華為電氣）變頻器系列ABB公司公司（3 3）電力系統(tǒng)）電力系統(tǒng)晶閘管變流裝置晶閘管變流裝置無功補(bǔ)償裝置無功補(bǔ)償裝置（4 4）電子裝置用電源）電子裝置用電源 開關(guān)、開關(guān)、UPSUPS電源電源電子裝置用電源電子裝置用電源（5 5）家用電器）家用電器交流變頻控制器的原理框圖交流變頻控制器