《电力电子技术的应用》.docVIP

电力电子技术的应用 讲稿--第1节 课程导入 同学们，咱们在前面的讲课内容中已经将电力电子技术涉及的功率变换四大类别、基本原理及控制技术作了详细的阐述和分析。从这节课我们将开始介绍电力电子技术的主要应用领域。那么电力电子技术主要涉及哪些应用领域呢？ 归纳起来起来，电力电子技术涉及的应用领域主要包括： （一）交流用电设备中的应用：电力拖动系统、不间断电源、开关电源、电子镇流器、焊机电源、功率因数校正技术。 （二）电力系统中的应用：高压直流输电、无功功率控制、谐波抑制、灵活交流输电、定制电力技术。 （三）移动式用电设备中的应用：电动及混合动力汽车的电力驱动技术、舰船发电及电力推进技术、航空航天飞行器电源系统、国防武器装备特种电源系统。 事实上，电力电子技术的应用十分广泛，现在已经渗透到了工业乃至民生的每一个角落。时至今日，如果要找出一个完全不用电力电子技术的用电领域已经很困难了。电力电子技术的应用范围如此之广，因此上面所归纳的应用领域也只是电力电子技术应用最多的主要部分。本章将分别讲述电力电子技术在固定式交流设备、电力系统及移动用电设备中的应用。 本节课要给大家讲解的主要内容则包括电力电子技术在电力拖动系统、不间断电源、开关电源、电子镇流器、焊机电源、功率因数校正技术、高压直流输电等领域的应用。 电力电子技术在交流设备中的应用 电力拖动系统 ▲直流传动系统的变流器装置: 提供可调直流电源对电机进行驱动和调速。 ▲交流传动系统的变频器装置：提供变频交流电源对电机进驱动和调速。1.2 不间断电源 ▲不间断电源（UPS）：指当交流输入市电发生异常或断电时，能保证负载不受市电异常断电影响，能确保负载供电不间断，并保证供电质量的装置。 ▲UPS的整流器和逆变器装置：在市电发生异常或断电时进行电能变换，将蓄电池的储备电能供给负载使用，直到后备电源启动，以确保负载供电不间断。 ▲实例：以柴油发电机为后备电源的UPS系统 1.3 开关电源 ▲用途：为各种电子设备电路提供多路稳恒直流电压。比如数字电路需要5V、3.3V、2.5V，模拟电路需要±12V、±15V等。 ▲线性电源：工频变压器降压→整流滤波→线性调压器稳压→稳恒直流电压。 ▲开关电源：整流滤波→高频逆变→高频变压器降压→整流滤波→稳恒直流电压。 ▲开关电源优点：在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源。这都归功于开关电源采用了电力电子技术中的高频电能变换技术，即PWM控制技术。 ▲实例：分布式电源系统---通信电源系统介绍。 1.4 电子镇流器 1.6 功率因数校正技术（PFC） ▲交流电力电子设备的共性问题：谐波污染与低功率因素. ▲技术解决方案：电路中引入应用电力电子技术实现的功率因数校正电路，即功率因数校正技术。 ▲交流用电设备采用有源PFC技术的好处：高功率因数，低谐波电流，对电网的干扰降低，满足谐波限制标准； 降低了对线路、开关、连接件等电流容量的要求；可实现宽范围电压输入，能适应世界各国不同的电网电压；整流电压波动减小，有利于提高了电路输出的控制精度和效率。 ▲技术现状：单相PFC技术已广泛应用，三相PFC技术仍是研究热点。 二．电力电子技术在电力系统中的应用 2.1 高压直流输电（HVDC） ▲技术原理： 发电厂输出交流电→变压器交流升压→经整流器变为高压直流→直流输电线路→经逆变器变回交流→变压器降压→配送到各个用户。电力电子技术的发展带来了可靠的高压大功率交直流转换技术。 ▲优势：成本优势（投资少，损耗小）；技术优势（有利于改善系统的稳定性）。 ▲适用领域：地下或水下电缆；远距离大容量输电；交流系统非同步联网。 ▲我国的能源分布：能源集中在西部，负荷中心则在东部。必须建立长距离、大容量的输电工程，即通常所说的“西电东送”。 ▲直流输电工程介绍：云南—广东，四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程。 ▲我国已投运的直流输电工程列表：截止2010年。 ▲国外直流输电工程介绍：早期代表性直流输电工程。 ▲直流输电换流站外景：上海南桥换流站外景，葛洲坝（宜昌宋家坝）换流站外景。 本节课小结（提问，总结） 一. 电力电子技术在交流设备中的应用 ☆ 领域：电力传动系统、不间断电源、开关电源、电子镇流器、焊机电源等固定式交流用电设备。 ☆ 共性问题：谐波污染与低功率因素问题。 ☆ 技术解决方案：功率因数校正技术。 ☆ 电力电子技术本领域应用：构建高性能、高可靠性、高效节能电源。 二. 电力电子技术在电力系统中的应用 ☆ 领域：高压直流输电（HVDC）。 ☆ 优势：投资少，损耗小；有利于改善系统的稳定性。 ☆ 适用领域：远距离大容量输电；地下及水下海底电缆输电；非同步交流系统互连。