电力电子技术发展课件.ppt

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1、电力电子技术PowerElectronics自动化与电气工程学院电力电子学第一讲我国电力电子技术的发展主要内容1、引言（电力电子技术研究的必要性）2、电力电子技术研究的主要内容3、电力电子器件的发展4、电力电子研究的核心之一：高压大功率和低压大电流变换技术5、谐波抑制和电磁兼容问题6、现代电力电子技术和电源技术的发展1、引言电力电子研究的必要性为了高质量，有效地使用电能，生产的总电能中，越来越多的电能必须经过电力电子技术实行能量变换后，再用于工业和军事的需要(粗电变换为精电)它的应用领域几乎涉及

2、到国民经济的各个工业部门，它已经或正在显示出，对一个国家工业的发展，对一个国家在国际市场激烈竞争中的地位，均起着重要的作用（家用电器，冶炼业，交通运输，电力系统，电子装置电源）。从历史上看，功率器件像颗燃起电力电子技术革命的火种，因此，对新型电力电子器件及其相关新型半导体材料的研究，一直是该领域极为活跃的主要课题之一。主要内容1、引言（电力电子技术研究的必要性）2、电力电子技术研究的主要内容3、电力电子器件的发展4、电力电子研究的核心之一：高压大功率和低压大电流变换技术5、谐波抑制和电磁兼容问题

3、6、现代电力电子技术和电源技术的发展2、电力电子技术研究的主要内容是功率变换技术A、研究的目标主要是：节约能源，提高效率同时减小变换器的大小和减轻变换器的重量，降低谐波失真和成本;而在电气传动应用中，有时还要求高的精度，快速响应，宽的输出电压、电流或频率的调节范围等。B、功率变换器可以实现四种形式的电能变换：AC—DC，DC—DC/AC的各种电能转换，在同一频率下的AC—AC转换（交流调压）和在不同频率下的AC—AC转换（变频）等。C、功率变换技术的发展大致可分为三个阶段：第一阶段：是基于电子管

4、、离子管的发展与应用，当时把这一学科称作工业电子学。这一阶段的研究工作，主要是集中在整流、逆变和变频技术的开发上。变流技术的应用领域主要是直流传动、直流牵引、电化、电冶、中频、高频淬火、加热、高压直流输电等。由于直流传动、直流牵引、电化电冶在变流技术应用中占有压倒的优势。因此，那时将直流传动、牵引、电化称作变流行业的三大支柱。C、功率变换技术的发展大致可分为三个阶段：第二阶段是基于硅整流管、晶闸管的发展与应用，主要是晶闸管。这一阶段主要是针对硅整流管、晶闸管取代电子管、离子管以后出现的新问题．诸

5、如：触发电路的研究、器件并联均流措施的研究、器件串联均压措施的研究、器件换相过程中防止开通过电流、关断过电压的缓冲电路的研究、变流装置过电压保护、过电流保护、过热保护的研究等。C、功率变换技术的发展大致可分为三个阶段硅整流管、晶闸管在变流技术中的应用与发展，很快便取代了汞弧整流器在变流技术中的地位，使我国进入了电力电子技术的开发与应用阶段。它不仅在所谓变流技术三大支柱产业中完全取代了汞弧整流器，并且功率更大。除此以外，它还取代了用于电镀、蓄电池充电、发电厂站与变电站直流系统的电动机一发电机组；取

6、代了发电机的直流励磁机组。以晶闸管应用为核心的这一发展阶段．无论是整流、逆变、变频,其变换都是通过对晶闸管的门极进行移相控制而实现的，即相控型的变换技术。由于晶闸管属于非自关断器件，它又是电流型控制器，所以在高频应用领域，它还无法取代闸流管和电子管．只在低频大功率领域占优势。C、功率变换技术的发展大致可分为三个阶段第三阶段是基于全控型电力半导体器件的发展与应用，是半导体电力变流器向高频化发展的阶段,也是变流装置的控制方式由移相控制(PhaseControl）向间比率控制(TimeRatioCon

7、trol—TRC)发展的阶段。TRC一般有三种.即脉冲宽度调制(PWM)，脉冲频率调制（PFM)，混合调制（PWM+PFM）。PWM方式因为调制频率固定，即调制周期T恒定f或基本不变)。通过改变控制脉冲的占空比D进行变换电路的调节。从而使滤波电路的设计比较简单，所以常用的TRC是PWM方式。从以上叙述可知，第三阶段主要是电力半导体器件向全控型、模块化、集成化、智能化发展，半导体变流技术向高频化发展的时期，其结果是实现了从传统的电力电子技术(晶闸管与移相控制)向现代电力电子技术(全控型器件与TRC

8、+软开关技术)的跨越。主要内容1、引言（电力电子技术研究的必要性）2、电力电子技术研究的主要内容3、电力电子器件的发展4、电力电子研究的核心之一：高压大功率和低压大电流变换技术5、谐波抑制和电磁兼容问题6、现代电力电子技术和电源技术的发展众所周知，一个理想的功率器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在阻断状态能承受高电压;在导通状态具有高的电流密度和低的导通压降;在开关状态，转换时具有短的开、关时间；能承受高的di/dt和dv/dt，并具有全控功能因此电力电子技术的发展过程正式朝着这样的目标而