華北電力大學電力電子技術原理

電力電子技術原理與應用第一章

緒論6/8/20231當前第1頁\共有48頁\編于星期日\20點第章關于本課程學習方式閱讀講授、討論實驗測驗、考試6/8/20232當前第2頁\共有48頁\編于星期日\20點第章關于本課程成績評定閱讀報告成績（20%）課上測驗成績（20%）實驗成績（30%）最終考試成績（30%）+總成績（100%）6/8/20233當前第3頁\共有48頁\編于星期日\20點第章關于本課程關于閱讀報告1000字左右（onereport）原創(chuàng)（注明參考文獻）綜述、分析、比較直接、簡潔的非文學文字修改與潤色6/8/20234當前第4頁\共有48頁\編于星期日\20點第章關于本課程本周閱讀報告（一周后提交）

“AC/DC換流器”郵件主題“Readingreport”6/8/20235當前第5頁\共有48頁\編于星期日\20點教學網頁：第章關于本課程電子郵件地址：6/8/20236當前第6頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電力電子技術：任務改變電能的形態(tài)控制電能的流量向用戶提供最佳的電壓和/或電流滿足工藝要求節(jié)約能源6/8/20237當前第7頁\共有48頁\編于星期日\20點電力電子技術：定義第一章緒論Definition:Powerelectronicsinvolvesthestudyofelectroniccircuitsintendedtocontroltheflowofelectricalenergy.Thesecircuitshandlepowerflowatlevelsmuchhigherthantheindividualdeviceratings.6/8/20238當前第8頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電力電子技術：示意框圖6/8/20239當前第9頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電力電子技術：示意框圖6/8/202310當前第10頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電力電子技術與信息電子技術處理的對象不同設計電路的出發(fā)點與準則不同源自相同的技術基礎技術發(fā)展的“分”與“合”6/8/202311當前第11頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電能：

主要用于傳輸的能源形態(tài)6/8/202312當前第12頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電能的優(yōu)點容易輸送與分配容易（且必須）與多種其它形式的能源相互轉換在某種程度上易于控制（通、斷；升、降壓）可滿足從毫瓦級（甚至更小）到G瓦級（甚至更大）功率源需求6/8/202313當前第13頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電能的生產、輸送與消費中面臨的問題不同能量形式的轉換難于直接以電的形式儲存能量電能形態(tài)的多樣性與各自的適用場合適合電力網輸電的電能形態(tài)與其它電能形態(tài)之間的轉換6/8/202314當前第14頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電能形態(tài)的多樣性與變換6/8/202315當前第15頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性6/8/202316當前第16頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性電能形態(tài)：能源形式；負載類型；轉換過程的優(yōu)劣6/8/202317當前第17頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性信息處理、電機、通信系統(tǒng)、遙感、制造業(yè)、等等6/8/202318當前第18頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性變壓器（磁耦合）：AC；化工過程：DC；交流電機：AC；直流電機：DC輸電：高電壓；用電：低電壓6/8/202319當前第19頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性遍及電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、配電、用電各環(huán)節(jié)6/8/202320當前第20頁\共有48頁\編于星期日\20點與電能形態(tài)轉換有關的問題第一章緒論電能總是與其它能量形式的相互轉換與幾乎所有“電類”工程師從事的工作有關不同的應用對不同電能形態(tài)的需求廣闊的應用領域實現的可能性足夠容量、足夠開關速度的電力電子器件已面世，提供了實用化電力電子裝置的基礎6/8/202321當前第21頁\共有48頁\編于星期日\20點換流器的功能第一章緒論DC/DC：改變、控制電壓高低AC/DC：變交流（市電）為可控直流DC/AC：變直流為可控（正弦）交流AC/AC：改變并控制電壓頻率和幅值6/8/202322當前第22頁\共有48頁\編于星期日\20點換流器效率第一章緒論高效率：低損耗的換流器低損耗：換流器體積小、重量輕低損耗：換流器可靠性高低損耗：某些場合決定裝置能否實現效率：換流器最重要的指標之一6/8/202323當前第23頁\共有48頁\編于星期日\20點構成換流器電路的元器件第一章緒論6/8/202324當前第24頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器：功能要求第一章緒論6/8/202325當前第25頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：電阻分壓器第一章緒論6/8/202326當前第26頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：串聯式線性穩(wěn)壓器第一章緒論6/8/202327當前第27頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：單刀雙擲開關第一章緒論6/8/202328當前第28頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：單刀雙擲開關第一章緒論6/8/202329當前第29頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：開關型電路原理圖第一章緒論低損耗低通濾波器開關型降壓換流器（Buck換流器）6/8/202330當前第30頁\共有48頁\編于星期日\20點例：DC/DC換流器實現：控制器（穩(wěn)壓輸出）第一章緒論6/8/202331當前第31頁\共有48頁\編于星期日\20點研究內容電力電子器件電力電子電路電力電子裝置與應用第一章緒論6/8/202332當前第32頁\共有48頁\編于星期日\20點與相關學科的關系電路理論信號處理系統(tǒng)與控制論電力系統(tǒng)電機學……第一章緒論6/8/202333當前第33頁\共有48頁\編于星期日\20點第一章緒論電力電子技術與其它學科6/8/202334當前第34頁\共有48頁\編于星期日\20點電力電子電路的特點第一章緒論非線性電路含有高速動作的開關電壓、電流的有效（有用）成分與其它成分損耗的影響與分析6/8/202335當前第35頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論非線性電路含有高速動作的開關電壓、電流的有效（有用）成分與其它成分損耗的影響與分析轉換成線性電路處理：不同時段應用不同的電路何時更換電路？6/8/202336當前第36頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論非線性電路含有高速動作的開關電壓、電流的有效（有用）成分與其它成分損耗的影響與分析重復平衡模式的概念電感元件的伏－秒平衡電壓（電流）的平均值近似6/8/202337當前第37頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論非線性電路含有高速動作的開關電壓、電流的有效（有用）成分與其它成分損耗的影響與分析器件模型的近似程度6/8/202338當前第38頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法：非重復模式第一章緒論6/8/202339當前第39頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論相對簡單的主電路與相對復雜的控制電路開關器件的多樣性開關器件特性的復雜性6/8/202340當前第40頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論相對簡單的主電路與相對復雜的控制電路開關器件的多樣性開關器件特性的復雜性認為控制器的工作是理想在電路圖中不畫出6/8/202341當前第41頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論相對簡單的主電路與相對復雜的控制電路開關器件的多樣性開關器件特性的復雜性用理想的抽象開關代替6/8/202342當前第42頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法：重復平衡模式下第一章緒論不同時段的不同線性電路忽略高頻成分理想開關忽略電阻電感元件的伏－秒平衡（電容元元件的安－秒平衡）6/8/202343當前第43頁\共有48頁\編于星期日\20點分析電力電子電路的方法第一章緒論KVL與KCL不能違反的電路定律：6/8/202344當前第44