电气工程概论第四章电力电子技术与电力传动

电气工程概论1第4章电力电子技术与电力传动

电气工程概论24.1电力电子技术的作用与发展简史电气工程概论3当今世界电力能源的使用约占总能源的40%。而电能中有40%需要经过电力电子设备的变换才能被使用。IEEE给出电力电子技术的定义：

Powerelectronicsisthetechnologyassociatedwiththeefficientconversion,controlandconditioningofelectricpowerbystaticmeansfromitsavailableinputformintothedesiredelectricaloutputform.

简单地说，电力电子技术就是以电子器件为开关，把能得到的电源变换为所需要的电源的一门科学应用技术，即电源变换技术。它是电子工程、电力工程和控制工程相结合的一门技术，以控制理论为基础、以微电子器件或计算机为工具、以电子开关器件为执行机构实现对电能的有效变换。电气工程概论4电力电子技术的基本工作框图：电气工程概论5容量为12kV/1.5kA的晶闸管电气工程概论6电力电子可控开关元件电气工程概论7安装在挪威的±160Mvar、42kV的无功发生器电力电子技术发展简史电气工程概论8电气工程概论9汞弧整流管硒整流器（硒堆）老式整流器电气工程概论104.2电力电子技术的特点它是从电气工程中3大学科领域（电力、控制、电子）发展起来的一门新型交叉学科。电力电子技术特点：弱电控制强电的学科交叉技术；所涉及的学科广泛，包括：基础理论（固体物理、电磁学、电路理论）、专业理论（电力系统、电子学、传热学、系统与控制、电机学及电力传动、通信理论、信号处理、微电子技术）以及专门技术（电磁测量、计算机仿真、CAD）等。传送能量的模拟-数字-模拟转换技术；多学科知识的综合设计技术。电气工程概论114.3电力电子技术的研究内容电力电子技术的研究内容：电力半导体器件；变换器电路结构与设计；控制与调节；电力电子技术中的储能元件；电子电路的封装与制造；电磁干扰和电磁兼容；电机控制；电力质量控制。电气工程概论12电力半导体器件—电力电子技术的核心常见的功率半导体器件有：二极管、晶闸管、GTO、VDMOS、BJT、IGBT、IGCT等。二极管及其符号电气工程概论13晶闸管及其符号电气工程概论14GTO及其符号GTO—门极可关断晶闸管电气工程概论15VDMOS及其符号VDMOS—垂直双扩散金属氧化物场效应管电气撕工程嚼概论16abBJ等T及其欧符号BJ域T—双极帽晶体鹿管电气四工程顾概论17IG夜BT及其撞符号IG男BT遗—绝缘扭栅双歇极晶掠体管电气颗工程蚕概论18IG满CT及其纽奉符号IG胞CT撇—集成累门极肥换向怪晶闸耳管电气绕工程君概论19变换夕器电间路结宫构与缠设计根据凳电能宾变换问的输甲入输竟出形剃式，妇可以杏分为稠四种滩形式抚：交流-直流桑变换亚器（AC积/D纤C）——整流恭器；直流-直流纹变换鞋器（DC叹/D膊C）——斩波离器；直流-交流碗变换稼器（DC烤/A胀C）——逆变超器；交流-交流州变换茫器（AC收/A县C）——交流毯调压避器、催周波恼变换膛器；一个客性能究良好敞的变定换装刘置设僚计，转大致些应包顺括功笼能指堂标设惕计、晒电磁密兼容久设计器、系浴统散纳热设匙计和衔结构蹄亲和家性设仅计等春几个蜘方面拿。输入输出最简欣单的俘半波殃整流也电路电气于工程阔概论20电气年工程身概论VVItE1234最简扶单的岁单相羊逆变询器原猫理基波送（正怕弦交纲流）直流发电源单相PW君M逆变不电路电气深工程济概论22电气乒工程情概论23控制筹与调宇节电力独电子炼的所多有应想用都谊包含明有控都制与巴调节旋问题创。如竿：静态秒电力舰变换切与控匆制；静态苍电力驼供应食；运动牙控制可等计算笼机用魂于电把力电滨子技治术的蛮控制怀与调缘瑞节电气风工程秋概论24电力袄电子扣技术落中的硬储能惊元件电力寄电子役技术度中的第储能用元件白有磁残性元葬件和尚电容金器两怀类。电力筛电子梦技术悲中的监磁性榆材料区的种炊类越培来越救多，汽如软篮磁合喘金（皂铁镍纷合金贼、铁坡铝合堡金、挺铁钴胀钒合里金等斧）、秧铁氧励体（抗锰锌奶铁氧俭体、汗镁锌筛铁氧顾体等愤）、湾新型漠非晶怀和微教晶软映磁材啊料（责铁基提非晶认、钴磁基非允晶等伐）。电容萝器是且与磁哄性元扑件对窝偶的糖一种倚储能拦和滤蝇波元汗件。印刷进板上艳的平摆面变肠压器超级刃电容疏器超级肿电容衣器又播叫双库电层第电容倍器(E诉le盛ct属ri怕ca持l醉Do沉ub孝le稳-L框ay咏er换C梢ap版ac穗it鸡or维)是一花种新害型储予能装裂置，长它具叶有充抹电时蜘间短痕、使涝用寿倍命长肌、温恢度特齐性好决、节较约能寨源和奔绿色双环保分等特片点。电气国工程便概论25电气易工程颤概论26电子祸电路垮的封倾装与脖制造电力晚半导链体器倾件的访封装烟技术国包括朴材料参、制倚造过恨程、默散热叔管理营，以吉及与元器件蜡电气币特性连有关朴的布速局优象化问翁题。智能猛化的IG看BT模块而封装电气阶工程女概论27电磁亦干扰盏和电伞磁兼托容电力泰电子错技术丝式是以du森/d垮t和di鹿/d柱t方式丙工作位，显丛然电振力电烤子系片统工纱作时滴，就宪是一菌个大业的电榜磁干赤扰源绍；电力宰电子设技术晕中研晴究电拥磁干绘扰和吃电磁柄兼容妹是重姿要的木内容灿之一传。电力故电子齐设备押在做葵电磁溪干扰意试验电气述工程胳概论28电机箩控制电力哥拖动对系统垦又称晕为电限力传搜动系营统或妇电机本调速喝系统锅。电打机调年速传骡动分筹为工新艺调吉速传积动、苹节能闹调速难传动财、牵谜引调虚速传校动和进精密岩、特强种调恼速传讯动四隶大类哪。交流底电机插及其促矢量线控制赞调速档变频疮器电气庭工程蒸概论29电力决稳定剂与电身能质寨量控草制电能巡寿质量惧包括雾几个妇方面水内容怜：电扰压质鼠量、强电流晋质量字、供麻电质酒量、驴用电源质量域。FA匠CT护S装置捡：静私止无方功补怨偿器祖（SV巾C）、妙晶闸痒管控肺制的骗串联锦投切网电容效器（TS俯SC）、陵可控洽串联责补偿缠电容胸器（TC脂SC）、跳统一很潮流饼控制矮器（UP它FC）等含。定制钞电力乖技术棕：AP孝F、DV倒R、SV析C、SS陪CB等采用SV料C、DV甩R和AP搬F的电谢能质数量控舱制示历意图电气层工程冈概论304.欲5电力中电子爽技术竟的主逐要应沫用领呢域电力测电子仍技术纱的主哨要应占用领挑域：电源歇设计楼中的巾电力熔电子检技术贩；电机逮传动顽中的拼电力桥电子狸技术译；电力嘉系统舒中的滥电力蛇电子姐技术和；汽车凤工业好中的介电力围电子险技术走；绿色足照明闻中的贪电力割电子脊技术恨；新能捉源开崭发中懂的电具力电绪子技岛术；电气瞧工程我概论314.药6电力予电子镇技术哗的发桨展方继向集成碍化模块水化智能泪化高频蜻化不断炎提高友装置岩效率不断绍拓展化电压夸应用忽范围电气梢工程钩概论324.丧7电力崇传动塌概况电机圣是电同气技产术所懒涉及共的重浇要对帮象之齿一。敢电能晋的生使产是渔由发笑电机摘完成回的；申电动搏机则估可拖虹动生妥产机洽械和欠各种莫负载辫运转孔，从选而实淡现生祸产的量自动困化和傍家用利电器城及办梅公设袖备的设智能摩化。电动筝机分浸为直估流电其机和而交流筹电机晃两种拿。在斯电机天的发柴展史裤上，齐直流钱电机挤发明贸较早鸭，它山的电肆源是浪电池足。后酬来才掉出现济了交归流电数机。直流脆电动牧机具搞有调遍速范描围广滚、易凤于平雷滑调套速；乞起动稍、制湿动和堡过载亿转矩慕大；炼易于晶控制它，可石靠性袜较高谅等优抱点。残但直困流电赴机有勿一个密突出奥的缺惠点——换流燥问题橡。它仓限制宿了直畅流电慰机的钞极限搜容量妥，又继增加胀了维津护的于工作热量。电气千工程气概论33人们蜡研究动了交跑流电浇机的州调速周，并臂取得糟了良序好的滩效果年，使闷这在喇某些娘调速慌场合兼代替联了直峡流电斧动机因。除了炸普通析的直谋流电衰机和忽交流幕电机辱外，俱还有芝各种认微控喊电机虾。微挑控电雄机广懂泛用锡于各稿种家章电、液办公络设备痕和伺把服控指制系牛统中防。微松控电刮机的罢发展卖和应墙用，严也是祸电机纲发展竿和应谅用的赠一个谷重要架方面伟。电力岔拖动庄系统购又称叼为电屋力传动动系立统或票电机恰调速戒系统电。电革机调钳速传浓动分话为工筝艺调替速传家动、夜节能貌调速其传动寸、牵世引调往速传船动和茂精密凳、特另种调劝速传此动四坏大类它。电气必工程荐概论34工艺耐调速抗传动指生姨产工声艺要鹅求必铃须调丧速的右传动绩，主田要用标于轧昌机、谈造纸州、化哈工等许场合述。节能贺调速睬传动是指骑一般填采用灶风机物、泵洲、压规缩机蜡等调佛节流暮量和双压力秩的场具合。电力壳牵引站调速芝传动则指杀用地狸电气康铁道哀、地骂铁，闻各种研电动崖车，宗工矿机牵引猛、矿位井卷浪扬及蚁电梯画等场灿合实江现运养输、怀牵引喘的传卸动。精密决、特卧种调动速传指动是指膨用于幻玉现代掉数控狗机床慨、机察器人越、雷捆达等峰场合湾对伺岂服、途运动塑控制贵要求议特别柜高的待传动将。电气牌工程售概论35正是很因为荷电力球传动病系统承具有柄如此格广泛掌的应变用背店景，鲁再加秒上电寸力电君子技玩术的肾飞速妻发民泳，近窑十年时来全挺球工芝业应鼠用的检电机星调速勉装置歼增长屿了25毒%，远电远超代过了寸前30年的录增长晓率。随着拢微电哨子技印术和盘自动辆控制括技术承的发瓦展，煎使全樱数字刑微机寒控制剑的电场力拖话动系尽统得诞以问融世并待迅速蛛发展侍起来死。微治机控派制技绳术在膛电力时拖动怠系统症中的摄应用会给这聋一领壤域注哥入了端新的展活力营，使夫之呈旱现现犹出蓬扰勃发华展的差新景烤象。电气虽工程楚概论364.纲7.页1电力华传动呀概述电机兰工作所时，听根据守其控订制的撑对象威不同卧，有府的需裳要在愧一定币宽范姨围内钳调速写，有使的需乎要一兰定负阿载变贸化范猪围内天稳速趋，有执的需经要以类一定除的要喊求加节速和陷减速垄等。压总之球，电雅机传切动需右要满搬足控围制对坛象机详械运照动的傻出力替和速势度要唤求。他电力顷传动太就是检利用船电力障电子赠变流科装置邮对电逼机的甲转矩敌和转芝速两密个主炸要参庙数进窄行调免节控停制，热以满跃足控帜制对骑象负逝载的中特性奖要求隙。电气觉工程释概论37典型介的电让力传聋动系重统框这图电气析工程迹概论384.钢7.纲2直流须电机超传动直流浓电机夫，既考可作剖发电缠机用穿，又踪蝶可作样电动建机用苏。通均以直早流电牙而产亮生转醋动机穷械能破的运赌行方绵式为道直流紧电动纠机工凡作方扭式；续施加忠转动国机械克能而衬发出菊直流副电的充运行蚕方式级为直搜流发仿电机赖工作奇方式部。直芹流电孕机传润动主叫要是恼电动财机运抖行方撕式，端即通哲以直唯流电唱，使客电机哑按照敞要求教输出肃转矩及和转慈速。置直流陡电机忙传动够在制伞动时脖，电浇机可手以是恐发电猴机运渠行方暂式，姑发出吵直流华电，津把旋敏转机蜜械能切变成盼电能额回馈室到直性流电该网中浮。电气绑工程必概论39DC醋-D矩C直流燃斩波肥主电厅路(a)(b)电气出工程趴概论404.牺7.访3交流泰电机识传动目前缘瑞交流仁电机军最为移普遍锁的调卷速方器法，奏无论弹是同双步电仿机还欠是异概步电别机，怠都是键通过头调节裳定子沫电压(电流)的频愧率fs来实杯现。电气芝工程肚概论414.益7.处4特殊耻电机碎传动4.澡7.职5脉宽吊调制裹技术咸对电射机传故动的暑影响在直朵流电绘压源邮供电乞的直台流传翻动中彼，通霉过PW册M技术瞧获得宜可变帅的直纲流电扰压幅芬值；在直梅流电技压源通供电妨的交狠流传粒动中灭，通填过PW闸M技术尽获得吹可变啄的交含流电价压幅艰值、牢频率巡寿和相单位。PW识M电压悦中除殃了要数求的离直流超电压纠或交能流正与弦基煌波电补压以颂外还巩含有裙丰富炊的谐滔波，涨电压辽的变篇化率只即dv/dt很大逢。电婶压型绩逆变宣器给