电力电子技术-1绪论课件.ppt

1、深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程电 力 电 子 技 术 王芸深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程绪绪 论论深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术1.1 电力电子与信息电子深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.2 两大分支深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程 电力交流和直流两种从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流表1 电力变换的种类逆变直流斩波直流交流电力控制变频、变相整流交流交流直流 输出 输入1.2 两大分支深圳大学机电与控制工程学院电

2、力电子技术课程 电力变换的类型：电力变换的类型：常见的电力变换种类常见的电力变换种类 深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程电力电子学电力电子学(Power Electronics)名称60年代出现。1974年，美国的W.Newell用图1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。电力电力电子学电子学电子学电子学电力学电力学控制控制理论理论连续、离散 电路、器件静止器、旋转电机图1 描述电力电子学的倒三角形1.3 与相关学科的关系深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 与相关学科的关系深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 与相关学科的关系深圳大学机电与控制工

3、程学院电力电子技术课程控制理论广泛用于电力电子系统中。电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口；控制理论是这种接口的有力纽带。电力电子装置是自动化技术的基础元件和 重要支撑技术。1.3 与相关学科的关系深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程开关器件IGCT驱动电路GCT4kA/4.5kV IGCT663A/4.5kV IGCTGCT分解部件1.1 1.1 什么是电力电子技术什么是电力电子技术-开关器件开关器件深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。晶闸管问世，(“公元元年”)IGBT及功率集成器件出现和发展时代晶闸管时代水银

4、（汞弧）整流器时代电子管问世全控型器件迅速发展时期史前期（黎明期）1904193019471957197019801990 2000t(年)晶体管诞生2 电力电子技术的发展史深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用电力电子技电力电子技术的广泛应术的广泛应用用深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1)一般工业一般工业 直流电动机（DC Electromotor）有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源（Controlled Rectifying Power Supply）或直流斩波电源（DC Chopping Power Supply）都

5、是电力电子装置直流电动机直流电动机可控整流电源可控整流电源1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用:一般工业一般工业 近年来电力电子变频技术（Frequency Inversion Technique）的迅速发展，使交流电机（AC Electromotor）的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术（AC Speed Control Technique）大量应用并占据主导地位。几百W到数千kW的变频调速装置，软起动装置等.交流电机交流电机电镀装置电镀装置 电化学工业大量使用直流电源（DC Power Sup

6、ply），电解铝、电解食盐水等都电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源（Rectifying Power Supply）。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-交通运输交通运输12)交通运输交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术；电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置（Frequency Inverter）。直流斩波器（DC Chopper）也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆

7、中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。磁悬浮列车磁悬浮列车深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-交通运输交通运输2 电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换（Power Conversion）和驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器（Frequency Inverter）和斩波器（Chopper）驱动并控制；飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-交通运输交通运输3 如果把电

8、梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速（AC Speed Control by Frequency Variation）已成为主流。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-电力系统电力系统13)电力系统电力系统 电力电子技术在电力系统中有非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中有60%以上至少经过一次电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。毫不夸张地说，离开电力电子技术，电力系统的现代化是不可想象的。深圳大学机电与控制工程学院电力电子

9、技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-电力系统电力系统2 直流输电（DC Transmission）在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电（Flexible AC TransmissionFACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用-电力系统电力系统3 无功补偿和谐波抑制（VAR Compensate and Harmonic Control）对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（Thysistor Contr

10、olled ReactorTCR）、晶闸管投切电容器（Thysistor Controlled CapacitorTSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（Static VAR GeneratorSVG）、有源电力滤波器（Active Power FilterAPF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿（VAR and Harmonic Compensate）的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量.在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。深圳大学

11、机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用4)电子装置用电源电子装置用电源 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源（DC Power Supply）供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源（Thysistor Rectifying Power Supply)，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源（High Frequency Switching Mode Power Supply）。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量

12、轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用5)家用电器家用电器 照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯和日光灯。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程LEDLED灯灯【light emitting diode light emitting diode 发光二极管发光二极管】深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力

13、电子技术的应用电力电子技术的应用 变频空调器（Frequency Conversion AirCondition）是家用电器中电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统，使之始终处于最佳的转速状态。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程6)其他其他 不间断电源（Uninterruptable Power SystemUPS）在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大。目前，UPS在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器（Sp

14、ace Flight Aerocraft）中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程 传统的发电方式是火力发电（Thermal power）、水力发电（Waterpower）以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源（New Energy）、可再生能源（Reproducible Energy）及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电（Solar Power）、风力发电（Wind

15、 Power）的发展较快，燃料电池（Fuel Cell）更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术离不开电力电子技术。1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程4 MW Solar Park,Hemau,Germany太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程风风 力力 发发 电电深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车深圳大学机电与控制

16、工程学院电力电子技术课程 为了合理地利用水力发电（Waterpower）资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术离不开电力电子技术。核聚变反应堆（Nucleus Fusion Pile）在产生强大磁场（Magnetic Field）和注入能量时，需要大容量的脉冲电源（Pulse Power Supply），这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源（Special Power Supply），这也是电力电子技术的用武之地。1.3 电力电子技术的应

17、用电力电子技术的应用脉冲电源在脉冲电镀过程中，当电流导通时，脉冲(峰值)电流相当于普通直流电流的几倍甚至几十倍。深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程1.3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程电力电子技术教材结构第二部分全书的主体第一部分全书的基础第三部分全书的深入第1章电力电子器件第2章整流电路第6章PWM控制技术第5章逆变电路第4章交流控制电路和交交变频电路第3章直流斩波电路第7章软开关技术第8章组合变流电路1.4 课程简介和说明课程简介和说明深圳大学机电与控制工程学院电力电子技术课程和其他课程的关系：授课+Matlab软件仿真；平时成绩（20%）+Matlab项目作业（20%）+期末考试（60%）；1.4 课程简介和说明课程简介和说明