第一章电力电子应用技术绪论

1、电力电子应用技术第一章 绪论 课前说说 办事和学习前必须考虑和注意的事项： 办什么事情 为什么办原因是什么、有什么目的 怎么办办法、措施 达到什么目标 存在什么问题 有什么效益如何实现综合效果最佳1.1 电力电子技术的概念一、什么是电力电子技术 利用电力电子器件对电能的形式进行变换和控制的技术。通俗说法IEEE给出的定义： 把电子电路应用到电能变换中的技术。美国电力电子学会前主席Thomas G Wilson 给电力电子技术重新所下的定义： 电力电子技术是通过静止的手段对电能进行有效地变换、控制和调节，从而把可以利用的输入电能形式变成所希望输出电能形式的技术。 生活中所接触的电力电子技术应用例

2、： 电动自行车、手机充电器电池充电电源 变频空调 电梯电动机变频驱动装置 自来水水泵变频控制柜 采暖设备的变频调速控制装置 不间断供电电源（UPS）、应急电源（EPS） 风光发电路灯电力电子技术的作用：电是目前应用最为广泛的人造能量发电厂发出的电未加工的粮食、肉电力电子技术食品加工技术电力电子设备食品加工机械用电设备所用的电食品以前所学的电的变换： 变压器改变交流电压的大小 整流电路把交流电变为直流电二、电能形式的变换电能的种类：交流电、直流电电能形式的变换： 交流直流（AC/DC）：整流 直流交流（DC/AC）：逆变 直流直流（DC/DC）：调节电压值 交流交流（AC/AC）：改变电压值、

3、频率、相数变换电的目的：满足用电设备的需求，提高效率，减小电器。发电的最佳频率： 5060赫兹，但不是用电的最佳频率。提高用电频率的好处： 减小磁路的截面积，从而减小电器的体积。器件频率每提高一个数量级，用电设备体积可减小一半； 减小噪音。设备工作频率高于20KHZ时，会减少噪音（人的听觉分辨能力的最高频率是20KHZ）。1.2 变流原理开关变流食品加工食品加工： 把粮食通过机械设备制成面粉状，然后根据需求做成希望的食品。比如把小麦制成面粉，然后再加工为馒头、面条等食物。开关变流开关变流： 利用开关的通断把发电厂送来的电分割为小的易于重新组合的电，并组合为所希望波形的电分时分段切片组合分时分段

4、切片组合开关电力电子器件1.2.1 一个开关的变流电路 1.2.2 单相桥式变流电路（四个开关） 交流变直流 AB 两端为正弦交流电，交替成对控制开关S1、S4和S2、S3的通断，在交流电正半波，使S1、S4导通S2、S3关断，则P、Q两端电压与AB 两端电压相等；在交流电负半波，使S2、S3导通S1、S4关断，则P、Q两端电压与AB 两端电压相反；因AB 两端电压为负，故P、Q两端电压仍为正。按照这样的方法进行控制， P、Q两端电压总为正。这样实现了从交流到直流的变换。直流变交流 直流变交流 PQ两端为直流电，通过控制S1、S4和S2、S3的通断，可以在AB两端得到正负交变的交流电。使S1、

5、S4导通S2、S3关断，则AB 两端电压与 PQ两端电压相等，为E；使S2、S3导通S1、S4关断，则AB 两端电压与 PQ两端电压相反。周期性地对四个开关进行控制，可以得到正负极性交变的交流电压。1.2.3 三相桥式变流电路（六个开关） 一个周期中的六个电路工作状态 直流变交流 一个周期中的六个电路工作状态 说明：1、上述开关变流电路只列举了三个例子。实际上，变流电路可以是任意数量的开关组成的电路，根据变换的要求和成本等综合因素决定。2、基本的变流电路： 一个开关的变流电路最基本的电路； 两个开关的变流电路； 三个开关的变流电路； 四个开关的变流电路单相桥式电路； 六个开关的变流电路三相桥式

6、电路。 2、这里所述开关为理想开关，即开关导通时电流可双向流通、电阻为0、压降为0、动作时间为0；开关断开时，电流为0。3、开关采用电力电子器件的原因：最接近理想开关。1.3 电力电子技术的主要应用领域1.3.1 电气传动和电力牵引 调速场合：轧钢机、造纸机、印染机、数控机床等工艺要求调速；风机、泵类实现节能；高速列车、动车机车、电动汽车、电动自行车、电梯等的驱动。1.3.2 电力系统和可再生能源 发电风力、太阳能等可再生能源发电 输电典型应用为高压直流输电，灵活交流输电等 配电有源电力滤波器、统一电能质量调节器 用电各环节1.3.3 各种电源装置 开关电源、UPS、EPS、电解电源、感应加热

7、电源1.4 本课程的主要内容及学习方法主要内容：电力电子器件：不可控、半控、全控 从器件原理、参数、特性、特点进行介绍。变流电路及其应用： 四大基本变换电路及应用举例、所带负载。 四类基本负载：电阻、电感、电容、电势。变流技术： 相位控制、PWM斩波控制、软开关技术、周期通断比控制。电磁兼容性：能正常运行的电磁兼容能力。电力电子技术在自动化专业中的地位比方： 自动化专业人 计算机等课程人的头脑 控制理论、软件人的思想 传感器等人的感知系统（包括眼、鼻 子、耳朵、皮肤感知等） 电能食物 电机及拖动手脚等可以动的器官 电力电子技术肠胃等消化系统和心脏 血管等血液循环系统电能食物（包括植物性粮食和动物性食 物）电力电子技术食品加工技术（粮食加工、 肉类加工等） 人、动物对食物的需求不同，为了满足各自的需求，需要对食品进行加工。 机器设备对电的需求也不相同，为了满足机器设