电力电子学-第1章.pdf

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1、电力电子学—电力电子变换和控制技术（第三版）多媒体教学课件华中科技大学1电力电子学—电力电子变换和控制技术（第三版）第一章电力电子变换和控制技术导论第二章半导体电力开关器件第三章直流/直流变换器第四章直流/交流变换器（逆变器）第五章交流/直流变换器（整流器）第六章交流/交流变换器第七章辅助元器件和系统第八章谐振开关型变换器第九章多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用第十章电力电子开关型电力补偿、控制器2第一章电力电子变换和控制技术导论3第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.

2、2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域4第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域51.1电力电子学科的形成1.电力技术•所用设备：电机、开关、变压器、电感、电容、输电线。•完成功能：发电、输电、配电、用电。•基础理论：电路、

3、磁路、电磁场。61.1电力电子学科的形成2.电子技术•所用器件：晶体管、场效应管、集成电路、微处理器、电感、电容。•完成功能：信号产生、变换、存储、发送、接受。•基础理论：电路、磁路、电磁场。71.1电力电子学科的形成3.电力电子技术•所用器件：晶体管、场效应管、集成电路、微处理器、电感、电容。•完成功能：发电、输电、配电、用电中的电能变换与控制。•基础理论：电路、磁路、电磁场。81.1电力电子学科的形成4.电力电子技术发展史电力电子技术的发展史以电力电子器件的发展史为纲史前期（黎明期）全控型器件

4、电子管晶体管晶闸管迅速发展问世诞生问世19041930194719581970198019902000时间/年水银（汞弧）IGBT出现晶闸管时代整流器时代功率集成器件9第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域101.2电力电子变换和控制的技术经济意义公用电网的电能经过适当的变换和处理以后再供负载使用，可以获得更好的技术特性和更大的经

5、济意义：•节能风机、水泵的调速、照明（取代普通镇流器）；•省材设备体积、重量减小，使铜、铁的使用量减少；•环保节能、省材是环保的具体表现；•提高产品质量和劳动生产率提高供电可靠性、高速高精度电气传动；•提高电力系统自身的运行质量和稳定性发电机励磁、柔性输电、谐波治理、无功补偿。111.2电力电子变换和控制的技术经济意义经过变换处理后再供用户使用的电能，占全国发电总量的百分比的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一；预计到2020~2030年，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再

6、供负载使用；2003年美国制定了“国家电力传输路线图”计划，电力电子被列为五大关键技术之一；电力电子技术是近年来受到各国关注的智能电网的关键技术之一；风能、太阳能等新能源的利用几乎都离不开电力电子技术的支撑。12第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域131.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法电源可分为两类：直流电（DC

7、），频率f=0交流电（AC），频率f0电力变换按电压/电流的大小、波形及频率变换划分为四类基本变换及相应的四种电力变换电路或电力变换器。这四类基本变换可以组合成许多复合型电力变换器141.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法传统电力技术如何将交流电变为直流电？传统电力技术如何实现交流电频率的变换？如何用电力电子开关器件实现电能的变换？AC/DC基本整流电路DC/AC基本逆变电路AC/AC直接变频、变压电路DC/DC直接变换电路15传统电力技术如何将交流电变为直流电？16传统电

8、力技术如何实现交流电频率的变换？17如何用电力电子开关器件实现电能的变换？图中的开关设为理想开关vO=S×vSS为开关函数18AC/DC基本整流电路工作方式：相控、斩波分析方法：傅里叶分解、积分考虑问题：开关时刻、滤波19DC/AC基本逆变电路工作方式：方波、PWM波分析方法：傅里叶分解、积分考虑问题：开关时刻、滤波20AC/AC直接变频、变压电路工作方式：周期控制分析方法：等效考虑问题：开关时刻21DC/DC直接变换电路（降压）SS13SS24工作方式：占空比控制（PWM、PFM