电力电子技术绪论

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1、电力电子技术基础赵克15846511268@163.com制造楼616室电气工程系专业平台课第一章绪论1.1什么是电力电子技术1.2电力电子技术的发展史1.3电力电子技术的应用20世纪人类最伟大的20项科技成果不同程度地应用了电力电子技术--电气化、汽车、飞机、自来水供水系统、电子技术、无线电与电视、农业机械化、计算机、电话、空调与制冷、高速公路、航天、互联网、成像技术、家电、保健科技、石化、激光与光纤、核能利用、新材料21.1什么是电力电子技术■1.1.1电力电子技术的概念◆电力电子技术--应用于电力领域的电子技术。☞电力电子技术中所变换的“电力”

2、有区别于“电力系统”所指的“电力”，后者特指电力网的“电力”，前者则更一般些。☞电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。3从工程的对象和内容及手段几方面理解：对象：能量中的电能内容：对电能的变换和控制手段：利用电力电子器件（半导体器件）问题：为什么要对电能进行变换和控制？■1.1.2电力电子技术定义使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。4例1.1：电车（地铁等）用设置在车底下的变流装置控制来自架空线的直流电流，对电动机进行调速。图1.1电车的调速方式5例1.2：自然能发电（太阳能和

3、风能）在采用自然能发电时，必须控制变化的发电功率。图1.2太阳能发电能量流程图1.3风能发电能量流程6■1.1.3电能变换的种类逆变直流斩波交流电力控制变频、调功整流直流交流交流直流输出输入电能变换的含义：在输入与输出之间，将电压、电流、频率（含直流）、相位、相数中的一项以上加以改变。电力变换四大类型问题：如何实现电能变换？7■1.1.4电能变换的基本原理◆变换类型1：AC-DC利用S1～S4的导通与关断的组合，可由交流形成直流。同时，控制开关导通的时间，可控制直流电压大小。图1-4AC-DC电路结构与波形在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率

4、，应采用开关型变换器。因为器件只有工作在开关状态，才能降低变换过程中的电能损耗。单方向直流8利用S的导通和关断，控制负载上的直流电压。图1-5DC-DC电路结构与波形◆变换类型2：DC-DC平均电压改变9利用S1～S4的导通与关断的组合，将负载电压值控制在正负范围。同时，可控制负载上交流电压的频率。图1-6DC-AC电路结构与波形◆变换类型3：DC-AC交变电压10控制S1,S2开关导通的时间，可控制交流电压大小。图1-7AC-AC电路结构与波形问题：开关型变换器中的开关器件应如何选取？将电能任意地、高效率地变换和控制，应采用开关型变换器。◆变换类型

5、4：AC-AC11■1.1.5.电能变换用的开关器件理想开关应满足的条件（以斩波电路为例）:图1-8斩波电路结构与波形12电能变换电路中理想开关应满足的条件：（1）开关处于关断状态时能承受高的端电压，并且漏泄电流为零（2）开关处于导通状态时能流过大电流，而且这时的端电压为零（3）导通、关断切换时所需开关时间为零（4）长期反复地开关也不损坏（寿命长）开关损耗为零电能变换电路中开关的选择：机械开关：（1）和（2）--yes，（3）和（4）--no半导体开关：较好满足（3）和（4）基本满足（1）和（2）13理想开关半导体开关结论：使用功率半导体器件，即电力

6、电子器件，作为电力变换电路中开关。所以，电力电子技术定义为：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术14■1.1.6电力电子器件的种类按照其控制通断的能力分类:不控型、半控型和全控型。1516变流技术（电力电子器件应用技术）是电力电子技术的核心。包括：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。电力电子器件制造技术是电力电子技术的基础。本课程的重点是变流技术。（1）研究内容包括两大分支：■1.1.7.电力电子技术的特点17电力电子技术是应用在电力变换领域的电子技术。（2）与电子技术的关系18电力电子

7、技术广泛应用于电气工程中，是电气工程这个学科中最活跃的一个分支。20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的边缘技术学科。（3）学科特点191.2电力电子技术的发展史图1-9电力电子技术的发展史◆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研制出第一个晶闸管为标志的。20☞1904年----电子管，开启了电子技术用于电力领域的先河。☞20世纪30年代到50年代----水银整流器，广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。☞1947年----晶体管(贝尔实验室)，引发了电子技术的一场革命。◆晶闸管出现前-

8、---史前期或黎明期。21◆晶闸管时代电气性能控制性能水银整流器旋转变流机组取代电力电子技术的概念和基础晶闸