电力电子技术 第1章 绪论2014.pptVIP

30-1 电力电子技术基础 第一章 绪论 1.1 什么是电力电子技术 ■ 1.1.1 电力电子技术的概念 ◆电力电子技术--应用于电力领域的电子技术。 ?电力电子技术中所变换的“电力” 有区别于“电力系统”所指的“电力” ，后者特指电力网的“电力” ，前者则更一般些。 ?电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。 ■ 1.1.2 电力电子技术定义 1.3 电力电子技术的应用 ?电力电子照明电源------逐步取代白炽灯和日光灯。 ?空调、电视机、音响设备、家用计算机， 不少洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。 无功补偿装置 800kW电能补偿装置 ◆电子装置用电源 ?各种电子装置-----直流电源供电。 程控交换机-----高频开关电源。 微型计算机电源------高频开关电源。 ?大型计算机等场合-----不间断电源 （Uninterruptible Power Supply__ UPS） （典型的电力电子装置） ◆家用电器 电子镇流器 70w电子镇流器元件面 70w电子镇流器焊接面 图1-13 风场 新能源中应用 ?风能、太阳能发电 缓冲能量和改善电能质量 电力系统联网 ?核聚变反应堆 大容量的脉冲电源 产生强大磁场 34-1 国海峰163.com 1.1 什么是电力电技术 1.2 电力电子技术的发展史. 1.3 电力电子技术的应用 从工程的对象和内容及手段几方面理解： 对象：能量中的电能 内容：对电能的变换和控制 手段：利用电力电子器件（半导体器件） 问题：为什么要对电能进行变换和控制？ 使用电力电子器件对电能进行变换 和控制的技术。 例1.1：电车（地铁等）用设置在车底下的变流装置控制来自架空线的直流电流，对电动机进行调速。 图1.1 电车的调速方式 例1.2：自然能发电 （太阳能和风能） 在采用自然能发电时，必须控制变化的发电功率。 图1.2 太阳能发电能量流程 图1.3 风能发电能量流程 -1 ■ 1.1.3 电能变换的种类 逆变 直流斩波 交流电力控制 变频、调功 整流 直流 交流 交流 直流 输出 输入 电能变换的含义：在输入与输出之间，将电压、电流、频率（含直流）、相位、相数中的一项以上加以改变。 电力变换 四大类型 问题：如何实现电能变换？ ■ 1.1.4 电能变换的基本原理 ◆变换类型1：AC-DC 利用S1～S4的导通与关断的组合，可由交流形成直流。 同时，控制开关导通的时间，可控制直流电压大小。 图1-4 AC-DC电路结构与波形 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，应采用开关型变换器。因为器件只有工作在开关状态，才能降低变换过程中的电能损耗。 单方向直流 图1-4 AC-DC电路结构与波形 利用S的导通和关断，控制负载上的直流电压。 图1-5 DC-DC电路结构与波形 ◆变换类型2：DC-DC 平均电压改变 利用S1～S4的导通与关断的组合，将负载电压值控制在正负范围。 同时，可控制负载上交流电压的频率。 图1-6 DC-AC电路结构与波形 ◆变换类型3：DC-AC 交变电压 控制S1,S2开关导通的时间，可控制交流电压大小。 图1-7 AC-AC电路结构与波形 问题：开关型变换器中的开关器件应如何选取？ 将电能任意地、高效率地变换和控制，应采用开关型变换器。 ◆变换类型4：AC-AC ■ 1.1.5. 电能变换用的开关器件 理想开关应满足的条件（以斩波电路为例）: 图1-8 斩波电路结构与波形 电能变换电路中理想开关应满足的条件： （1）开关处于关断状态时能承受高的端电压，并且漏泄电流为零（2）开关处于导通状态时能流过大电流，而且这时的端电压为零（3）导通、关断切换时所需开关时间为零（4）长期反复地开关也不损坏（寿命长） 开关损耗为零 电能变换电路中开关的选择： 机械开关：（1）和（2）--yes，（3）和（4）--no 半导体开关：（3）和（4） ；（1）和（2）---yes 理想开关 半导体开关 结论：使用功率半导体器件，即电力电子器件，作为电 力变换电路中开关。 所以，电力电子技术定义为：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术 ■ 1.1.6 电力电子器件的种类 按照其控制通断的能力分类: 不控型、半控型和全控型。 变流技术（电力电子器件应用技术） 是电力电子技术的核心。 包括：用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。 电力电子器件制造技术 是电力电子