高艳玲《电力电子技术》绪论_高.ppt

,电力电子技术 Power Electronics,电气系 高艳玲 办公室:134栋108 电话84576246 Email：,绪2,考 核 方 式,上课：44学时 实验：12学时 书面作业：10% (作业+考试) 平时出勤：5% 实验成绩：5% 期末考试：80%,绪3,教材的内容简介,第2章 电力电子器件,第3章 整流电路,第7章 PWM控制技术,第4章 逆变电路,第6章 交流-交流变流电路,第5章 直流-直流变流电路,第8章 软开关技术,第9章 电力电子器件应用 的共性问题,绪4,1 什么是电力电子技术,绪 论,4 如何学好这门课程,2 电力电子技术的发展史,3 电力电子技术的应用,绪5,1.1 电力电子与信息电子 1.2 变流技术 1.3 与其他学科的关系,1 什么是电力电子技术,绪6,电力电子技术 使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。,1.1 电力电子与信息电子关系,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,绪7,电力电子技术,电力电子器件制造,变流技术,电路,控制,装置,绪8,变流技术即电力变换技术（电力电子器件应用技术） 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。 电力变换是电力电子技术的核心。,1.2 变流技术,电力电子器件制造技术 电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。,绪9,1.2 变流技术,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。,变流技术,电能的原始形态：固定频率的三相交流电 优点： 易于远距离大功率传输； 可直接驱动交流电动机（获得机械动力的主要动力形式） 缺点：频率固定，不能满足各方面的需要 例如：需要改变频率 交流调速 需要交流电转换成直流电需要整流,绪10,电力变换四大类 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,进行电力变换的技术称为变流技术。 变流技术是电力电子技术的核心 电力电子技术的基础是电力电子器件,1.2 变流技术,绪11,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。,图1 描述电力电子学的倒三角形,1.3 与相关学科的关系,绪12,与电子学（信息电子学）的关系,都分为器件与电路,电力电 子器件制造技术,电子器件 制造技术,理论基础、材料、制造工艺,分析方法、分析软件,电子电路,电力电子电路,Power Electronics,绪13,两者的区别：,信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态； 电力电子电路的器件一般只工作在开关状态，为了避免功率损耗过大。,信息电子电路的器件用于信息处理； 电力电子电路一般用于电力变换。,绪14,1.3 与相关学科的关系,电力电子技术广泛用于电气工程中 高压直流输电 静止无功补偿 电力机车牵引 交直流电力传动 电解、电镀、电加热、高性能交直流电源 国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。 电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。,与电力学（电气工程）的关系,绪15,控制理论,电力电子技术,弱电和强电接口,弱电控制强电,基础元件,支撑技术,实 现,广泛用于,电力电子装置是自动化的,Power Electronics,与控制理论（自动化技术）的关系,绪16,2 电力电子技术的发展史,电力电子器件的发展对电力电子技术的发展 起着决定性的作用。,分为四个阶段： 史前期（1957年以前） 晶闸管时代（195870年代） 全控型器件时代（70年代后期） 复合器件时代（80年代后期）,绪17,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。,1904,1930,1947,1957,1970,1980,1990,2000,t(年),2 电力电子技术的发展史,绪18,2 电力电子技术的发展史,1904年出现的电子管，能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。 30-50年代出现的水银整流器是通过引燃栅极来改变电子流方向获得电能传递方向的，对环境有污染，存在引燃不可靠的问题。 交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还有电动机直流发电机组，即变流机组，需要的电机太多是其缺点。 半控型器件晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件。 全控型器件可以通过门极（或栅极、基极）控制开通和关断。这些器件可以达到的开关频率均较高。,绪19,2 电力电子技术的发展史,80年代后期，复合型器件异军突起。 功率模块（Power Module）：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式。 功率集成电路（Power Integrated CircuitPIC）：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。 智能功率模块（Intelligent Power ModuleIPM）则专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。,绪20,3 电力电子技术的应用,1）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或直流斩波电源都是电力电子装置,国产200MW汽轮电动机,绪21,3 电力电子技术的应用,电力电子变频技术的迅速发展，使交流电机的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。,数控机床,电解铝,交流电机,绪22,3 电力电子技术的应用,2)交通运输 电气化铁道车辆广泛采用直流斩波器。 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。磁悬浮列车中，除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。 飞机、船舶需要很多不同要求的电源。,绪23,3 电力电子技术的应用,电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，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，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。 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已成为主流。,绪24,3 电力电子技术的应用,3）电力系统 直流输电在长距离、大容量输电时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。,绪25,3 电力电子技术的应用,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。 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。,SVG 静止无功补偿器,绪26,4）电子装置用电源,程控交换机,电子装置,微型计算机,绪27,5）家用电器 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”。,3 电力电子技术的应用,绪28,6）其他,大型计算机的UPS,3 电力电子技术的应用,航天技术,绪29,3 电力电子技术的应用,风力发电,绪30,太阳能光伏发电系统,4 MW Solar Park, Germany,绪31,总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。 电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。,3 电力电子技术的应用,绪32,4 如何