电力电子技术 Power Electronics 绪论（华北电力大学）.ppt

电力电子技术 Power Electronics 绪 论 1. 什么是电力电子技术 1.1 概念 1.2 两大分支 1.3 与其他学科的关系 1.3.1 与电子学的关系 电力电子电路——电力变换电子电路——信息处理 1.3.2 与电力学的关系 1.3.3 与控制理论的关系 2. 电力电子技术的发展历史 2.1 电力电子器件的发展 2.2 电力变换电路的发展 2.2 电力变换电路的发展 2.3 控制技术的发展 3.电力电子技术的应用 （2）交通运输 国内外知名变频器 （3）电力系统 （4）电子装置用电源 开关、UPS电源 （5）家用电器 (6)其它 4.本课程的主要内容 * * 石新春 杨京燕 王毅 编 中国电力出版社 1. 什么是电力电子技术 2. 电力电子技术的发展历史 3. 电力电子技术的应用 4. 本课程的主要内容 1.1 概念 1.2 两大分支 1.3 与其他学科的关系 数字电子 技术 模拟电子 技术 电力电子 技术 信息电子 技术 电子技术 信息电子技术：信息处理 电力电子技术：电力变换 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，也就是使用电力电子器件，应用电路理论、控制理论对电能进行变换、控制的技术。包括电压、电流、频率、波形等方面的变换、控制。 直流 电力 交流 交流变交流 直流变直流（斩波） 直流变交流（逆变） 交流变直流（整流） 电力变换 电力电子技术 电力电子器件 制造技术 变流技术 变流 技术 电力电子器件构成各种电力变换电路 { 对这些电路进行控制的技术 变流技术（电力电子器件应用技术）——电力电子技术的核心 电力电子器件制造技术— 电力电子技术的基础 相互支持、相互促进 电 子 学 电 力 学 控 制 理 论 电力电子技术 图0-1描述电力电子学的倒三角形 边缘学科 器件、电路 电力电 子器件制造技术 电子器件 制造技术 理论基础、材料、制造工艺 分析方法、分析软件 电子电路 电力电子电路 信息电子电路器件 开关状态 放大状态 电力电子电路器件 开关状态 功率损耗 电力电子技术广泛用于电力工程 电力电子技术 高 压 直 流 输 电 静 止 无 功 补 偿 交 直 流 电 力 传 动 电 解 电 镀 电 加 热 电 力 机 车 牵 引 电力工程 分支 高性能交直流电源 控制理论 电力电子技术 弱电和强电接口 弱电控制强电 实 现 纽 带 广泛用于 2.1 电力电子器件的发展 2.2 电力变换电路的发展 2.3 控制技术的发展 20世纪70年代 低压小电流、高压大电流晶闸管系列化 派生型晶闸管：双向、逆倒、光控 半控型器件 1958 工业用晶闸管问世、电力电子技术诞生 80年代后期 以IGBT为代表的复合型器件异军突起 MOSFET与GTR复合 驱动功率小、开关速度快；通态压降小、载流能力大；主导器件 20世纪70年代后期 全控型器件迅速发展 GTO、GTR、MOSFET 可通可断、开关速度高于晶闸管 全控型器件 全控复合型器件 功率集成模块 把若干个电力电子器件及必要的辅助元件、电路模块化，便于应用。结构紧凑、体积小巧。尽管功率较小，重要发展方向。 20世纪70年代以前，整流电路占有主导地位； 20世纪80年代以后，逆变电路的应用日益广泛，但整流电路仍然占有重要地位。原因？ 整流电路、逆变电路应用最为广泛。 常用：晶闸管相控整流电路，消耗无功功率、产生谐波污染电网。治理：补偿无功功率、抑制谐波；有源电力滤波器 高功率因数整流电路，采用自关断器件、PWM控制。功率因数可以达到1，基本不消耗无功功率、不产生谐波。 软开关电路。降低电力电子器件的开关损耗、抑制电磁干扰。利用谐振原理，使电力电子器件在零电压或零电流的条件下开通、关断，理论上可将开关损耗降至零并抑制电磁干扰。 新型电力变换电路：谐振型逆变电路 性能更佳。 晶闸管电路 相位控制方式；全控型器件 PWM控制方式；就异步电动机而言，矢量控制、直接转矩控制；就控制理论而言，自适应控制、模糊控制。 20世纪80年代后期 高性能单片微机、数字信号处理器应用于电力电子电路控制。模拟、数字控制——微机控制 （1）一般工业 冶金工业中高频感应加热电源设备 DJ型交流电力传动机车 磁悬浮列车 西门子（Siemens）公司 施奈德公司 富士公司 安圣（华为电气）变频器系列 ABB公司 晶闸管变流装置 无功补偿装置 电子装置用电源 交流变频控制器的原理框图 变频空调控制器 直流变频空调的电路原理图 * * *