新能源中电力电子技术.ppt

1、在新能源中，电力电子技术和能源是人类生存的基本要素，是国民经济和社会发展的主要物质基础，而能源安全是国家经济安全的基本支撑。能源短缺，尤其是优质能源的短缺，一直困扰着中国经济的快速发展，日益成为制约中国经济发展的瓶颈。目前，中国的能源生产总量居世界第三，能源消费总量和温室气体排放量仅次于美国。2004年，中国石油需求总量约为28亿吨，其中进口约12亿吨，相当于大庆两个半油田的年产量，仅提价就多支付了近90亿元。事实上，随着经济的快速发展，中国已经成为世界第二大能源消费国，约占世界能源消费的1l，对国外石油的依赖超过40%。近年来，随着国际石油价格的上涨，油田的竞争远远超出了单纯的商业范围，成为

2、世界大国之间经济、军事和政治斗争的武器。世界排名前20位的西方大型国际石油跨国公司占世界已探明高质量石油储量的81%，这直接导致了国际石油市场垄断的加剧。此外，他们凭借自身的经济实力，继续夺取更重要的产油区，中国的石油安全受到来自民众的潜在威胁。事实上，1993年，为了解决日益增长的能源需求，中国开始了漫长的海外石油寻找之旅，覆盖了非洲、拉丁美洲和中东。许多专家指出，解决中国能源短缺的根本途径在于发展可再生能源。中国有很长的海岸线，潮汐能资源为2亿千瓦时。每年有超过3亿吨的秸秆可以用作能源。陆地(10m高)风能理论可开发总量为32亿千瓦，实际可开发装机容量约为253亿千瓦，仅次于美国和俄罗斯，

3、居世界第三位，是中国目前总发电量的13倍。海上可开发风能资源达到75亿千瓦，具有商业化和大规模开发的潜力。可持续能源发展的目的是发展，关键是可持续性。开发和利用以太阳能和风能为代表的各种可再生能源已经成为人类解决生存问题的战略选择，也成为欧美发达国家最具创新性和技术性的领域之一。安装一台IMW容量的风力发电机，每年可节约2000吨CO2、10吨S02和6吨N02。什么是电力电子技术？电力电子技术是应用于电力领域的一项新的电子技术，即利用电力电子器件(如晶闸管、GTO、IGBT等)。)来转换和控制电能。现已成为现代电气工程及其自动化专业不可或缺的专业基础课，在该专业人才培养中发挥着重要作用。电力

4、电子技术分为两个分支：电力电子器件制造技术和交流技术(整流器、逆变器、斩波器、变频、相变等)。)。现已成为现代电气工程及自动化专业不可或缺的专业基础课，在该专业人才培养中发挥着重要作用。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司开发的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础是由晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。20世纪70年代末，以可关断晶闸管、功率双极晶体管和功率场效应晶体管为代表的全控器件飞速发展，使电力电子技术呈现出新的面貌，进入了一个新的发展阶段。20世纪80年代后期，以绝缘栅双极晶体管为代表的复合器件具有驱动功率低、开关速度快、导通压降小、电流容量大、性能优

5、越等优点，成为现代电力电子技术的领先器件。为了使电力电子装置的结构紧凑和减小体积，通常将几个电力电子装置和必要的辅助装置制成模块，然后驱动一般来说，它将一种形式的工业电能转换成另一种形式。例如，将交流电能转换成DC电能或将DC电能转换成交流电能；将工频电源转换为设备所需频率的电源；当正常交流电源中断时，逆变器(见电源转换器)用于将电池的DC功率转换为工作频率的交流功率。电力电子技术的应用也可以实现非电能和电能的转换。例如，太阳能电池被用来将太阳辐射能量转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术转化的电能是作为能量使用的，而不是作为信息传感的载体。因此，人们关注可以转换的电能。电力电子技术是以电子

6、学、电学原理和自动控制为基础的一门新兴学科。因为它是一种大功率电气技术，而且大部分服务于应用大功率电力的行业，所以它通常被归类为电工。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路、电力电子器件及其系统。半导体是电力电子器件的基础材料，最常用的材料是单晶硅。它的理论基础是半导体物理学。微电子技术已经广泛应用于现代新型电力电子器件中。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，并根据器件的特性和电力变换的要求，发展了许多电力变换电路。这些电路还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电器触点和其他次级电路以及外围电路。利用这些电路，根据不同的应用对象，形成一个具有多种用途的整机，称为电力电子装

7、置。这些设备通常与负载和支持设备形成一个系统。电子、电工、自动控制、信号检测和处理等技术通常广泛应用于这些设备和系统中。随着经济的快速增长和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染问题日益突出，开发利用新能源的需求更加迫切。电力电子技术作为新能源发电的关键技术，直接关系到新能源发电技术的发展和前景，与社会的进步和需求密切相关。因此，电力电子技术在能源发电技术中起着决定性的作用。其中，电力电子技术和可再生能源发电技术的发展和规模扩大，使其逐渐从补充能源向替代能源过渡。作为可再生能源应用的重要组成部分，与上述控制技术同等重要的电力转换装置的研发也成为一个重要的研究课题。可再生能源发电中使用的电力电

8、子技术主要包括逆变器、太阳能充电器、矩阵变频器、有源滤波器等。逆变器并网控制装置、太阳能充电控制器，为了提高太阳能发电的稳定性和可靠性，有必要配备一定容量的电池组。铅酸电池成本高，使用寿命有限。如果使用不当，将严重影响其使用寿命。蓄电池的成本已经成为太阳能光伏发电技术推广应用的主要障碍。常规充电方法，如恒流充电法、分段充电法、恒压充电法、脉冲充电法等。都是基于电池的充电特性曲线，但是充电控制精度容易受到外部环境的影响。自适应搜索算法可以很好地兼顾电池充电控制、太阳能电池最大功率跟踪控制、矩阵变换器和控制。矩阵变换器是实现变速恒频控制的重要电力电子变换器。它具有控制同步升降速运行中绕组所需的双向功率流的功能。九个双向开关排列成三行三列的矩阵，九个双向开关周期的占空比构成三个r的开关调制矩阵用于风力发电的矩阵变换器通过调节输出频率、电压、电流和相位，可以实现变速恒频控制、最大风能捕获控制以及有功功率和无功功率的解耦控制。目前，矩阵变换器的控