電力電子技術(shù)課件第7章

電力電子技術(shù)ppt課件第7章CATALOGUE目錄電力電子技術(shù)概述電力電子器件電力電子電路電力電子系統(tǒng)電力電子技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用電力電子技術(shù)的挑戰(zhàn)與展望01電力電子技術(shù)概述定義與特點定義：電力電子技術(shù)是一門研究利用半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換和控制的學(xué)科。它主要關(guān)注將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，例如從交流（AC）轉(zhuǎn)換為直流（DC），或從一個電壓級別轉(zhuǎn)換到另一個電壓級別。以電力電子器件為核心：電力電子技術(shù)主要依賴于具有特殊功能的電力電子器件，如晶體管、可控硅整流器（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）等。強(qiáng)調(diào)電能轉(zhuǎn)換：電力電子技術(shù)的核心目的是實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和控制，包括發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)。應(yīng)用范圍廣泛：電力電子技術(shù)在能源、交通、工業(yè)、家電等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，對現(xiàn)代工業(yè)和日常生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。能源領(lǐng)域交通領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域家用電器領(lǐng)域電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域01020304可再生能源發(fā)電系統(tǒng)（如太陽能逆變器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)）、智能電網(wǎng)、儲能系統(tǒng)等。電動汽車及充電設(shè)施、軌道交通、船舶推進(jìn)系統(tǒng)等。電機(jī)控制、自動控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等。變頻空調(diào)、變頻冰箱、洗衣機(jī)等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電力電子設(shè)備正朝著更高效率的方向發(fā)展，以減少能源損失和環(huán)境污染。高效化人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，使得電力電子設(shè)備具備更智能的控制和監(jiān)測功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。智能化將多個電力電子器件集成在一個芯片上，實現(xiàn)更小體積、更低成本、更高性能的電能轉(zhuǎn)換和控制。集成化將多個電力電子器件封裝在一個模塊中，方便使用和維護(hù)，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。模塊化電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢02電力電子器件

半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料硅和鍺是最常用的半導(dǎo)體材料，它們具有特殊的電學(xué)性質(zhì)，是制造電子器件的基礎(chǔ)。載流子半導(dǎo)體中的主要載流子有電子和空穴，它們在電場的作用下可以移動，從而形成電流。PN結(jié)通過在半導(dǎo)體中摻入不同雜質(zhì)，可以形成P型和N型半導(dǎo)體，它們之間的界面形成PN結(jié)。由兩個PN結(jié)組成，基極控制集電極和發(fā)射極之間的電流。雙極晶體管場效應(yīng)晶體管晶體管的放大作用通過電場效應(yīng)控制導(dǎo)電溝道的開啟和關(guān)閉，分為N溝道和P溝道兩種類型。通過控制基極電流，實現(xiàn)對集電極或發(fā)射極電流的放大，從而實現(xiàn)信號的放大。030201晶體管可控硅整流器是一種大功率開關(guān)器件，通過控制其導(dǎo)通角來控制輸出電壓和電流的大小。工作原理可控硅整流器需要一個觸發(fā)信號才能導(dǎo)通，可以通過控制觸發(fā)信號的相位和占空比來調(diào)節(jié)輸出。觸發(fā)方式可控硅整流器廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電機(jī)調(diào)速、電源等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域可控硅整流器功率MOSFET是一種單極性晶體管，通過控制柵極電壓來控制漏極電流，具有高速開關(guān)特性和低驅(qū)動功率。功率MOSFET絕緣柵雙極晶體管，是一種復(fù)合晶體管，由MOSFET和雙極晶體管組成，具有高電壓和大電流的特性。IGBT功率MOSFET和IGBT廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動、逆變器和開關(guān)電源等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域功率MOSFET和IGBT03電力電子電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為直流負(fù)載提供電能。整流電路的作用半波整流電路、全波整流電路、橋式整流電路等。整流電路的分類利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電的正?fù)半周轉(zhuǎn)換為直流電。整流電路的工作原理電源供應(yīng)器、充電器、逆變器等。整流電路的應(yīng)用整流電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為交流負(fù)載提供電能。逆變電路的作用電壓型逆變器、電流型逆變器等。逆變電路的分類利用晶體管的開關(guān)特性，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。逆變電路的工作原理無功補(bǔ)償裝置、有源濾波器、不間斷電源等。逆變電路的應(yīng)用逆變電路調(diào)節(jié)直流電壓或電流的幅度，實現(xiàn)直流電的調(diào)節(jié)和控制。直流斬波電路的作用直流斬波電路的分類直流斬波電路的工作原理直流斬波電路的應(yīng)用降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路等。通過快速開關(guān)晶體管或可控硅等器件，實現(xiàn)直流電壓或電流的快速調(diào)節(jié)。電動車驅(qū)動控制、開關(guān)電源、不間斷電源等。直流斬波電路交流調(diào)壓電路的作用調(diào)節(jié)交流電壓的幅度，實現(xiàn)交流電的調(diào)節(jié)和控制。交流調(diào)壓電路的分類可控硅調(diào)壓電路、晶體管調(diào)壓電路等。交流調(diào)壓電路的工作原理通過快速開關(guān)晶體管或可控硅等器件，實現(xiàn)交流電壓的快速調(diào)節(jié)。交流調(diào)壓電路的應(yīng)用燈光調(diào)節(jié)、電機(jī)調(diào)速、加熱控制等。交流調(diào)壓電路04電力電子系統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行電力系統(tǒng)的運(yùn)行需要保持穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)和可靠，通過調(diào)度和控制手段實現(xiàn)電力供需平衡和系統(tǒng)安全。電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量電能質(zhì)量包括電壓、頻率、波形和可靠性等指標(biāo)，對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。電力系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成，其中發(fā)電環(huán)節(jié)包括火電、水電、核電和新能源發(fā)電等。電力系統(tǒng)基礎(chǔ)03電力電子裝置的電路拓?fù)涑Ｒ姷碾娐吠負(fù)浒▎蜗喟氩ㄕ麟娐?、三相全波整流電路、三相橋式整流電路和三相半波整流電路等?1電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力電子裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，如可再生能源并網(wǎng)、無功補(bǔ)償、有功濾波、高壓直流輸電等。02電力電子裝置的分類按照功能和應(yīng)用領(lǐng)域，電力電子裝置可分為整流器、逆變器、斬波器、變頻器和無功補(bǔ)償裝置等。電力系統(tǒng)中的電力電子裝置分布式發(fā)電系統(tǒng)的概念分布式發(fā)電系統(tǒng)是指利用小型發(fā)電機(jī)組在用戶端實現(xiàn)分散式供電，具有高效、環(huán)保和可靠等優(yōu)點。分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子裝置分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子裝置主要包括逆變器和分布式電源控制器，用于實現(xiàn)分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行和功率控制。分布式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠提高供電可靠性和能源利用效率，但同時也面臨著并網(wǎng)技術(shù)、運(yùn)行控制和能源管理等方面的挑戰(zhàn)。分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子裝置05電力電子技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)總結(jié)詞：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)主要用于實現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換和控制系統(tǒng)，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。詳細(xì)描述：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)主要用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，并控制發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。通過電力電子技術(shù)，可以實現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲和轉(zhuǎn)換，提高發(fā)電效率。同時，電力電子技術(shù)還可以用于控制風(fēng)電機(jī)組的啟動、停止和變速運(yùn)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。風(fēng)能轉(zhuǎn)換：電力電子技術(shù)可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實現(xiàn)。常用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括恒速恒頻發(fā)電機(jī)和變速恒頻發(fā)電機(jī)，其中變速恒頻發(fā)電機(jī)可以通過電力電子技術(shù)實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲?？刂葡到y(tǒng)：電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中還用于控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。通過控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化，可以實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)總結(jié)詞：光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)主要用于實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換和控制系統(tǒng)，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。詳細(xì)描述：光伏發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)主要用于將光能轉(zhuǎn)換為電能，并控制光伏電池的運(yùn)行狀態(tài)。通過電力電子技術(shù)，可以實現(xiàn)光能的最大捕獲和轉(zhuǎn)換，提高發(fā)電效率。同時，電力電子技術(shù)還可以用于控制光伏電池的啟動、停止和最大功率跟蹤，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。光能轉(zhuǎn)換：電力電子技術(shù)可以將光能轉(zhuǎn)換為電能，通過光伏電池實現(xiàn)。光伏電池是一種利用光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其輸出電壓和電流受光照強(qiáng)度和方向的影響。控制系統(tǒng)：電力電子技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中還用于控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。通過控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化，可以實現(xiàn)光伏電池的最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)總結(jié)詞：燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)主要用于實現(xiàn)燃料電池的能量轉(zhuǎn)換和控制，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。詳細(xì)描述：燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)主要用于將燃料電池產(chǎn)生的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和控制。通過電力電子技術(shù)，可以實現(xiàn)燃料電池的能量最大轉(zhuǎn)換和利用，提高發(fā)電效率。同時，電力電子技術(shù)還可以用于控制燃料電池的啟動、停止和能量輸出調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。能量轉(zhuǎn)換：燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其輸出電壓和電流受化學(xué)反應(yīng)的影響。通過電力電子技術(shù)，可以將燃料電池產(chǎn)生的電能進(jìn)行整流、逆變和控制，以滿足不同負(fù)載的需求?？刂葡到y(tǒng)：電力電子技術(shù)在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中還用于控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化。通過控制系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化，可以實現(xiàn)燃料電池的最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。同時，還可以實現(xiàn)能源的分布式管理和調(diào)度，提高能源利用效率和管理水平。06電力電子技術(shù)的挑戰(zhàn)與展望能源轉(zhuǎn)換效率的挑戰(zhàn)隨著全球能源需求的增長，提高能源轉(zhuǎn)換效率是電力電子技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)。電力電子設(shè)備在高溫、高濕等惡劣環(huán)境下運(yùn)行時，如何保持其可靠性是一個挑戰(zhàn)。隨著電力電子設(shè)備在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對控制精度的要求也越來越高，提高控制精度是電力電子技術(shù)面臨的又一挑戰(zhàn)。隨著科技的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新的材料和工藝，如何將這些新材料和工藝應(yīng)用到電力電子設(shè)備中，提高設(shè)備的性能和可靠性，是電力電子技術(shù)面臨的又一挑戰(zhàn)。設(shè)備可靠性的挑戰(zhàn)控制精度的挑戰(zhàn)新材料和新工藝的挑戰(zhàn)電力電子技術(shù)的挑戰(zhàn)更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛，未來電力電子技術(shù)將在智能電網(wǎng)、新能源汽車、可再生能源等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。更高效率的能源轉(zhuǎn)換隨著新材