電力電子技術(shù)02

1、文件:電力電子技術(shù)02.1電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系 變流技術(shù)（電力電子器件應(yīng)用技術(shù)）u 是電力電子技術(shù)的核心。u 包括：用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對其進(jìn)行控制的技術(shù)， 以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。 電力電子器件制造技術(shù)u 是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。本課程的重點(diǎn)是變流技術(shù)。（1）研究內(nèi)容包括兩大分支：7. 電力電子技術(shù)的特點(diǎn) 文件:電力電子技術(shù)02.2電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系電力電子技術(shù)是應(yīng)用在電力變換領(lǐng)域的電子技術(shù)。（2）與電子技術(shù)的關(guān)系文件:電力電子技術(shù)02.3電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系 電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于電

2、氣工程中，是電氣工程這個(gè)學(xué)科中最活躍的一個(gè)分支。（3）學(xué)科特點(diǎn)：20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門嶄新的邊緣技術(shù)學(xué)科。文件:電力電子技術(shù)02.4電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系Source from： Mohan. Power Electronics: Converters,Application,and Design,3rd ed. WILEY,2003文件:電力電子技術(shù)02.5電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系p對電力電子裝置的需求迅速增長，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 據(jù)統(tǒng)計(jì)據(jù)統(tǒng)計(jì)7070的電能都是經(jīng)過變換后才使用，隨著科技的發(fā)展，電能的電能都是經(jīng)過變換后才使用，隨著科技的

3、發(fā)展，電能變換的比例將會(huì)進(jìn)一步提高。變換的比例將會(huì)進(jìn)一步提高。能源是人類永恒的話題，電能是最優(yōu)質(zhì)的能源。電力電子技術(shù)是電能變換的技術(shù)，是把粗電變精電的技術(shù)。 電力電子技術(shù)將青春永駐！電力電子技術(shù)是電氣工程領(lǐng)域的新學(xué)科和迅速發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè) 。（4）應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢p現(xiàn)代科技的發(fā)展和進(jìn)步不斷推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展 電力電子器件（半導(dǎo)體）技術(shù)和微處理器技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了電力電子器件（半導(dǎo)體）技術(shù)和微處理器技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展。電力電子技術(shù)的發(fā)展。（引自西交大課件）（引自西交大課件）文件:電力電子技術(shù)02.6電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系1.2 學(xué)習(xí)電力電子

4、技術(shù)需具備的基礎(chǔ)電力電子變換器（電路）是采用開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制電壓或者電流，電力電子變換器（電路）是采用開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制電壓或者電流，由于進(jìn)行由于進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷導(dǎo)通和關(guān)斷，電壓和電流就會(huì)成為，電壓和電流就會(huì)成為非正弦波形非正弦波形。電力變換電路中經(jīng)常出現(xiàn)的波形電力變換電路中經(jīng)常出現(xiàn)的波形如何來描述和分析上述波形？如何來描述和分析上述波形？課程學(xué)習(xí)所需具備的基礎(chǔ)：q電路q電子技術(shù)基礎(chǔ)，電機(jī)學(xué)對開關(guān)型變換器產(chǎn)生的非正弦波形的電壓、電流的數(shù)學(xué)分析方法文件:電力電子技術(shù)02.7電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系1. 周期、頻率、角頻率的關(guān)系( )1()/ 2T sf HzTrad

5、 sft周期頻率角頻率角度電力變換電路中經(jīng)常出現(xiàn)的波形電力變換電路中經(jīng)常出現(xiàn)的波形文件:電力電子技術(shù)02.8電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系2. 平均值和有效值0011( )onTTonaveTVv t dtVdtVTTT(a)(a)圖中直流電壓平均值圖中直流電壓平均值（average value)(b)(b)圖中交流電壓有效值圖中交流電壓有效值（effective value)2222000111( )( )2TeffVv t dtvdV dVT注意：上圖波形，即不是恒定直流也不是正弦交流，除了直流或基波注意：上圖波形，即不是恒定直流也不是正弦交流，除了直流或基波（f=1/T的

6、頻率）分量外，還包括高頻分量。的頻率）分量外，還包括高頻分量。文件:電力電子技術(shù)02.9電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系3. 基波分量和諧波分量非正弦波周期函數(shù)，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)(Fourier Series)：若非正弦波形用若非正弦波形用v(t)v(t)時(shí)間函數(shù)來表示，則傅立葉級(jí)數(shù)為：時(shí)間函數(shù)來表示，則傅立葉級(jí)數(shù)為：01220101( )(cossin)sin()2sin() nnnnnnnnnnv taan tbn taabn tVVn t2000200200221 2,1/ ,11( )( )221( )cos( )cos21( )sin( )sin2tanTT

7、nTnnnnnnnf fTtav t dtvdTav tn tdtvn dTbv tn tdtvn dTabVab 式中， 由于 所以直流分量直流分量交流分量交流分量n =1 n =1 基波分量基波分量n2 n2 諧波分量諧波分量 基波基波頻率與頻率與1/T1/T相同的分量相同的分量 諧波諧波頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量頻率為基波頻率整數(shù)倍的分量 諧波次數(shù)諧波次數(shù)諧波頻率和基波頻率的比諧波頻率和基波頻率的比文件:電力電子技術(shù)02.10電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系2220011( )TeffnnVv t dtVVT即非正弦交流的有效值可用各次諧波有效值平方和的平方根表示。例：將圖

8、例：將圖(b)(b)波形展開為傅立葉級(jí)數(shù)波形展開為傅立葉級(jí)數(shù)。2 211( )2(sinsin3sin3)35v tVttt基波有效值為：基波有效值為：12 20.9VVV全部高次諧波有效值：全部高次諧波有效值：2222102 210.435HeffVVVVVV文件:電力電子技術(shù)02.11電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系4. 非正弦波形的畸變率 用畸變率表示非正弦波形的畸變程度波形（b)的畸變率為：文件:電力電子技術(shù)02.12電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系正弦電路中的情況電路的有功功率有功功率就是其平均功率平均功率：20cos)(21UItuidP視在功率視在功率

9、為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI無功功率無功功率定義為： Q=U I sin 功率因數(shù)功率因數(shù)l l 定義為有功功率P和視在功率S的比值：SPl 此時(shí)無功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：222QPS 功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差 決定的：決定的：l l =cos 5. 非正弦電路的功率文件:電力電子技術(shù)02.13電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系非正弦電路中的情況有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功率因數(shù)仍由式 定義。不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、電流為非正弦波的情況有很大的實(shí)際意義。SPlv 非正弦電路的有功

10、功率 ： P=U I1 cos 1 v 功率因數(shù)為：11111coscoscoslIIUIUISP 基波因數(shù)v =I1 / I，即基波電流有效值和總電流有效值之比 位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）cos 1v功率因數(shù)由基波電流相移和電流波形畸變這兩個(gè)因素共同決定的。設(shè)正弦波電壓有效值為設(shè)正弦波電壓有效值為U，畸變電流有效值，畸變電流有效值I I，基波電流有效值，基波電流有效值I I1，與電壓的相位差與電壓的相位差 1文件:電力電子技術(shù)02.14電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系1.3 教學(xué)內(nèi)容及參考資料王兆安王兆安. . 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)( (第第4 4版）版）. . 機(jī)械工業(yè)出版

11、社，機(jī)械工業(yè)出版社，2001 2001 （九五）（九五）陳堅(jiān)陳堅(jiān). . 電力電子學(xué)電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)（第電力電子變換和控制技術(shù)（第2 2版）版）. . 高等教育出高等教育出版社，版社，20042004 （十五）（十五）徐德鴻徐德鴻. . 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù). . 科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，20062006年年 （十一五）（十一五） 國內(nèi)教材普通高等教育國家級(jí)規(guī)劃教材普通高等教育國家級(jí)規(guī)劃教材文件:電力電子技術(shù)02.15電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系 Agrawal. Power Electronic Systems-Theory and design， 2nd

12、, ed. Prentice Hall, 2001 (電力電子系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)理論和設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社引進(jìn)）理論和設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社引進(jìn)） Mohan. Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3rd ed. WILEY, 2003 (電力電子學(xué)電力電子學(xué)變換器，應(yīng)用和設(shè)計(jì)，高等教育出版社引進(jìn)）變換器，應(yīng)用和設(shè)計(jì)，高等教育出版社引進(jìn)） Rashid. Power Electronic-Circuit, Devices, and Applications,3rd ed. Prentice Hall ,2004, (電力

13、電子學(xué)電力電子學(xué)電路、器件及應(yīng)用，人民郵電出版社引進(jìn)）電路、器件及應(yīng)用，人民郵電出版社引進(jìn)） 國外教材引進(jìn)版英文教材引進(jìn)版英文教材文件:電力電子技術(shù)02.16電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系l MATLAB是一種著名的科學(xué)計(jì)算軟件適合于各個(gè)工程領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)和計(jì)算。近年來，廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用而且必不可少的工具軟件。在大學(xué)教學(xué)中，其應(yīng)用大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)和分析研究的效率和質(zhì)量。l SIMULINK是MATLAB的仿真工具之一主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析。提供了大量功能模塊及各領(lǐng)域的工具箱，以方便用戶快速地建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型。利用

14、其中的電力系統(tǒng)工具箱（SimPowerSystems) ，可實(shí)現(xiàn)電力電子電路的仿真。建議安裝建議安裝7.07.0版本的版本的MATLABMATLAB軟件軟件(FTP下載地址：下載地址：41)參考書：李傳琦，電力電子技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，電子工業(yè)出版社，參考書：李傳琦，電力電子技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，電子工業(yè)出版社，20072007 電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件文件:電力電子技術(shù)02.17電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系課程結(jié)構(gòu):文件:電力電子技術(shù)02.18電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系課程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn): （1）教學(xué)內(nèi)容由淺入深，循序漸進(jìn)，易于學(xué)習(xí)。 （2）重點(diǎn)突出，以變流電路中的通用結(jié)構(gòu)為核心。 （3）密切結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)通過應(yīng)用部分強(qiáng)化對通用變流電路的理解。文件:電力電子技術(shù)02.19電力電子技術(shù)緒論(2)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系考核辦法：教材的使用說明:主要參考教材：王兆安主要參考教材：王兆安. . 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)( (第第4 4版）版）課