分布式發(fā)電L2ReviewofPE

1、電力電子技術(shù)（Power Electronics)基于功率器件構(gòu)成的基于功率器件構(gòu)成的電路與系統(tǒng)電路與系統(tǒng)能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行變換與控制的技術(shù)能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行變換與控制的技術(shù)Smart Electric!一個(gè)簡單的分壓器設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的分壓器設(shè)計(jì)r re es si is st ta an nc ce e d di iv vi id de er re em mi it tt te er r f fo ol ll lo ow we er rs sw wi it tc ch h m mo od de e v vo ol lt ta ag ge e d di iv vi id de er rD De es s

2、i ig ge en n a a 5 5- -v vo ol lt ts s D DC C p po ow we er r s su up pp pl ly y f fr ro om m 1 12 2 b ba at tt te er ry yPoor regulationLow efficiencyGood regulationLower efficiencyExcellent regulationHigh efficiency電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 電力電子器件技術(shù)的應(yīng)用電力電子器件技術(shù)的應(yīng)用 電力系統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)、交通領(lǐng)域 GTO IGBT MOSFET 晶閘管 100M 10M 1M 100

3、k 10k 1k 100 10 100 1k 10k 100 k 1M 控制容量（VA） 工作頻率（Hz ） 信息處理領(lǐng)域 智能電網(wǎng)控制技術(shù)的構(gòu)成電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)控制功能的執(zhí)行單元電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用柔性電力技術(shù)nASPSAdjustable Speed Pump Storage,可變速抽水蓄能nVFDVariable Frequency Drive,變頻調(diào)速技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用n風(fēng)力發(fā)電的功率調(diào)控n太陽能發(fā)電功率變換n燃料電池應(yīng)用中的功率變換n微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電中的功率變換發(fā)電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)輸電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)HVDCHigh Voltage DC transmiss

4、ion, 高壓直流輸電UPFCUniform Power Flow Controller,統(tǒng)一潮流控制器TCSC Thyristor Controlled Series Compensator,晶閘管控制串聯(lián)補(bǔ)償SVC Static Var Compensator , 靜止無功補(bǔ)償器SVG Static Var Generator (STATCOM), 靜止無功發(fā)生器SMES Super-conducting Magnetic Energy Storage，超導(dǎo)儲(chǔ)能配電系統(tǒng)的電力電子技術(shù)A.F.Active Filter,有源電力濾波器DVRDynamic Voltage Regulator,

5、 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器SCB Solid-state Circuit Breaker, 固態(tài)斷路器D-SVC Distribution Var Compensator 配網(wǎng)靜止無功補(bǔ)償器D-SVG Distribution Var Generator (STATCOM)配網(wǎng)靜止無功發(fā)生器DSMES Distribution SMES，配電系統(tǒng)用超導(dǎo)儲(chǔ)能用電設(shè)備的電力電子技術(shù)PQR Power Quality Regulator,電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPSUninterruptable Power Supply,交流不間斷電源F.C. Frequency Converter,頻率變換器VFDVariable

6、 Frequency Drive,電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)EB Electronic Ballast, 照明電力電子電源 IHInduction Heating, 感應(yīng)加熱分布式電源與電力電子技術(shù)發(fā)電設(shè)備通過電力電子換流器并網(wǎng)：光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、MGT、燃料電池儲(chǔ)能設(shè)備通過電力電子換流器聯(lián)網(wǎng)：各類電池、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容、SMES含分布式電源電網(wǎng)的電能質(zhì)量控制：DSVC、DSVG、DVR、APF電力電子技術(shù)的三個(gè)層面PE 器件PE 電路PE系統(tǒng)電力電子器件的分類電力電子器件不可控器件(Diode)半控器件(Thyristor)全控器件電平觸發(fā)(Level triggered)IGBT MOSFET脈

7、沖觸發(fā)(Pulse triggered)GTOSi 材料電力電子器件的發(fā)展?fàn)顩r光觸發(fā)晶閘管 LTT新型光敏區(qū)新型門射極結(jié)構(gòu)優(yōu)化質(zhì)子輻射技術(shù)8kV/3.6kA LTT:_導(dǎo)通壓降：2.7V_觸發(fā)功率：8mW_dv/dt : 3000V/s_di/dt: 300A/ s全控器件發(fā)展歷程IGCT & IEGTn晶體管的關(guān)斷特性與晶閘管的導(dǎo)通特性相結(jié)合n門極低電感設(shè)計(jì)、關(guān)斷發(fā)生在變成晶體管之后n無需吸收電路n較IGCT導(dǎo)通電阻小，損耗小n驅(qū)動(dòng)控制更為簡單Si-SiCSi材料的 物性極限SiC結(jié)晶體構(gòu)造多樣4H-SiC(4層6方體結(jié)構(gòu)）能量禁制帶幅高，特別適于電力控制Si，SiC特性對(duì)照SiC材料的耐壓

8、水平比Si材料可提高10倍；SiC耐溫水平提高23倍，這表明Si器件的通過電流的能力提高2 倍；SiC材料器件散熱設(shè)計(jì)簡單，從而SiC材料器件的綜合功率處理能力比Si材料器件可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；速度的提高及熱傳導(dǎo)性能的改善，工作頻率可以提高610倍。器件體積與損耗SiSiC1/5-1/10SOURCECONVERTERSINKDC or ACAC or DCPE converter AC /DC converter(rectifier)DC/DC converter(DC chopper)DC/AC converterAC/AC converter(VFD Cyclo-converter)電力電

9、子電路單相整流：濾波電容負(fù)載整流電路特性與負(fù)載的關(guān)系輸出電壓輸入電流三相全波整流電路：濾波電容負(fù)載整流電路特性與負(fù)載的關(guān)系輸出電壓輸入電流單相相控整流1221122cos()cos222 2coscos()20.9cos()cos()sdssddssdsdssLIVL IVVDPFV IL IIV三相相控整流112221122cos()cos233 2coscos()coscos()31.35cos()cos()sdlls ddss ds dssLIVL IVVDPFV IL IIVB B u u c c k k C C o o n n v v e e r rt te e r rs s t t

10、e e p p - - d d o o w w n n c c h h o o p p p p e e r rB B o o o o s s t t C C o o n n v v e e r rt te e r rs s t te e p p - - u u p p c c h h o o p p p p e e r rB B u u c c k k - - B B o o o o s s t t C C o o n n v v e e r rt te e r r( ( C C u u k k c c o o n n v v e e r rt te e r r) )s s t te e p

11、p - - u u p p / / s s t te e p p - - d d o o w w n nF F u u l ll l- - b b r ri id d g g e e c c o o n n v v e e r rt te e r r/ / i is s o o l la a t te e d d c c o o n n v v e e r rt te e r rM M a a i i n n O O b b j j e e c c t t i i v v e e s sDC/DC 變換器的分類BUCK 變換器Buck 變換器的基本關(guān)系式Voltage transfer rat

12、io?Peak-peak ripple current ?Boundary current for CCM?DVVTsovv)1 (DDLTVISSLP)1 (2DDLTVISSOBDevice stress?LTVIIVVSSoSWSsw8maxmaxBOOST 變換器Boost 變換器的基本關(guān)系式Voltage transfer ratio?Peak-peak ripple current ?Boundary current for CCM?DVVTsovv11DLTVISSLP)12DDLTVISSOB（Peak voltage and peak current?LTVIIVVSSoSW

13、osw2maxmaxBUCK-BOOST 變換器Buck-Boost 變換器的基本關(guān)系式Voltage transfer ratio?Peak-peak ripple current ?Boundary current for CCM?DDVVTsovv1DLTVISSLP)1 (2DDLTVISSOBPeak voltage and peak current?LTVIIVVVSSoSWoSsw2maxmax全橋變換器全橋變換器12 DTvv逆變器的分類無源逆變單相三相方波PWM脈沖方波脈沖PWM單相逆變電路Copyright 2003 by John Wiley & Sons, Inc.Ch

14、apter 8 Switch-Mode DC-Sinusoidal AC Inverters方波及脈沖逆變方式 Phase shift allows voltage cancellation to synthesize a 1-Phase sinusoidal output單相方波逆變器的基本關(guān)系式Voltage transfer ratio?Output voltage THD ?Third harmonic factor ?9003. 02/41sssovvVVVVT4834. 0182VTHD3/113VVPeak voltage and peak current?oSWSswIIVVm

15、axmax2單相逆變器PWM 波形示例單相 SPWM 逆變器21aVVTsovvOutput waveform rms?Output voltage THD?Harmonic number other than fundamental?1,3,5,.k 1,2,3,.j where)2(kpjn41a2saVCopyright 2003 by John Wiley & Sons, Inc.Chapter 8 Switch-Mode DC-Sinusoidal AC Inverters三相逆變電路 Three inverter legs; capacitor mid-point is ficti

16、tious 三相 方波逆變器Voltage transfer ratio?7797. 03*21*2/41sssovvVVVVTOutput voltage rms?ssoVVV8165. 032Voltage THD?20.8165()10.31080.7797lTHD 三相PWM波形示例0.61234):(max aTvv3*21*2電壓損失？單相 on-off AC 斬波器Voltage transfer ratio?DVVTsrmsormsvvPower factor?1cosDpf 單相延遲觸發(fā) AC斬波器Voltage transfer ratio?22sin)(2srmsormsvvVVTPower factor and THD?Simulation!周波變換器應(yīng)用示