電力電子知識入門完整版本

1,電力電子知識入門（一）什么是電力電子,2011.09.15,2,目錄,什么是電力電子技術電力變換的種類電力電子技術的應用電力電子技術發(fā)展趨勢,電力電子技術定義與電子技術的關系電力電子技術的兩大分支相關技術領域與相關學科的關系電力電子技術的特點,3,電力電子技術定義1：使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，即應用于電力領域的電子技術。電力電子技術定義2：有效地使用電子器件，應用電路和設計理論以及分析開發(fā)工具，實現(xiàn)對電能的高效率變換和控制的一門技術。,（一）電力電子技術定義,一什么是電力電子技術,4,電力電子學中，電力電子器件總是工作在開關狀態(tài)。,器件的工作狀態(tài)開、關,一什么是電力電子技術,5,（二）與電子技術的關系,同處理信息的電子器件相比的一般特征：能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。,一什么是電力電子技術,6,（三）電力電子技術的兩大分支,電力電子器件制造技術電力電子技術的基礎，理論基礎是半導體物理電力電子器件應用技術（變流技術）電力電子技術的核心、理論基礎是電路理論。用電力電子器件構成電力變換電路和對其進行控制的技術，以及構成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術。,一什么是電力電子技術,7,模擬電路設計功率器件控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)磁性元器件電機（及其控制器）數(shù)字控制（DSP、FPGA應用）計算機仿真（仿真軟件）熱設計機械結構設計,（四）相關技術領域,一什么是電力電子技術,8,電力電子學(PowerElectronics)名稱60年代出現(xiàn)。1974年，美國的W.Newell用圖1的倒三角形對電力電子學進行了描述，被全世界普遍接受。,圖1描述電力電子學的倒三角形,一什么是電力電子技術,（五）與相關學科的關系,9,都分為器件和應用兩大分支。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術。應用的理論基礎、分析方法、分析軟件也基本相同。信息電子電路的器件可工作在開關狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關狀態(tài)。二者同根同源。,與電子學（信息電子學）的關系,一什么是電力電子技術,（五）與相關學科的關系,10,電力電子技術廣泛用于電氣工程中高壓直流輸電靜止無功補償電力機車牽引交直流電力傳動電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源國內(nèi)外均把電力電子技術歸為電氣工程的一個分支。電力電子技術是電氣工程學科中最為活躍的一個分支。,與電力學（電氣工程）的關系,一什么是電力電子技術,（五）與相關學科的關系,11,控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中。電力電子技術是弱電控制強電的技術，是弱電和強電的接口；控制理論是這種接口的有力紐帶。電力電子裝置是自動化技術的基礎元件和重要支撐技術。,與控制理論（自動化技術）的關系,一什么是電力電子技術,（五）與相關學科的關系,12,一什么是電力電子技術,（六）電力電子技術的特點,電力電子技術的發(fā)展受功率半導體器件的限制，例如，由于缺乏高壓大功率器件阻礙了高電壓大功率變換器(例如GW級)容量的擴大；電力電子不被重視的原因之一是成本太高，費用高阻礙了電力電子的推廣應用；電力電子是一門實驗技術，產(chǎn)品進入市場前需要做大量實驗。一般需要幾年時間才能使電力電子的某種應用成為主導技術，使產(chǎn)品占市場90%以上；電力電子技術迫切需要有效的理論指導，要開發(fā)綜合性的分析設計方法，以求成本最小、可靠性最高。,WilliamE.Newell，IEEE電力電子專家會議(PESC73,Pasadena,California)，1973年6月,13,電力交流和直流兩種,二電力變換的種類,電力變換四大類交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流,電力變換的種類,進行電力變換的技術稱為變流技術,14,二電力變換的種類,15,二電力變換的種類,16,三電力電子技術的應用,電解電鍍電源計算機開關電源網(wǎng)絡交換機電源打印機、MP4等電源不間斷電源（UPS）感應加熱：加熱、熔煉、淬火電子鎮(zhèn)流器電熱控制電源蓄電池充電電源（儲能變流器）磁懸浮運輸系統(tǒng),太陽能發(fā)電風力發(fā)電分布式發(fā)電、微電網(wǎng)航空航天電源通訊系統(tǒng)電源高壓直流輸電（HVDC）柔性交流輸電（FACTS）定制電力技術（CP）伺服驅動電氣牽引。,17,三電力電子技術的應用,18,軋鋼機,數(shù)控機床,冶金工業(yè),電解鋁,一般工業(yè),三電力電子技術的應用,19,三電力電子技術的應用,感應加熱電源,20,交通運輸,三電力電子技術的應用,21,電力系統(tǒng),SVC,高壓直流裝置HVDC,柔性交流輸電FACTS,三電力電子技術的應用,22,家用電器,三電力電子技術的應用,23,其他,大型計算機的UPS,航天技術,新型能源,三電力電子技術的應用,24,四電力電子技術發(fā)展趨勢,21世紀電力電子產(chǎn)業(yè)或電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢可歸納如下幾點：進一步提高電能變換效率，降低待機損耗；避免電力公害，盡量減少網(wǎng)側電流諧波，并使網(wǎng)側功率因數(shù)接近；提高電源裝置和系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）；高性能：隨各種用電器而不同，如帶非線性負載能力、無線均流、直流側諧波抑制、智能化以及各種性能高指標等。上述要求表明，國際上電力電子技術和產(chǎn)業(yè)的這種發(fā)展趨勢：用于電力系統(tǒng)的電能變換設備、服務于環(huán)保和人類