電氣工程概論第四章電力電子技術(shù)與電力傳動

電氣工程概論1第4章電力電子技術(shù)與電力傳動

電氣工程概論24.1電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡史電氣工程概論3當今世界電力能源的使用約占總能源的40%。而電能中有40%需要經(jīng)過電力電子設(shè)備的變換才能被使用。IEEE給出電力電子技術(shù)的定義：

Powerelectronicsisthetechnologyassociatedwiththeefficientconversion,controlandconditioningofelectricpowerbystaticmeansfromitsavailableinputformintothedesiredelectricaloutputform.

簡單地說，電力電子技術(shù)就是以電子器件為開關(guān)，把能得到的電源變換為所需要的電源的一門科學應用技術(shù)，即電源變換技術(shù)。它是電子工程、電力工程和控制工程相結(jié)合的一門技術(shù)，以控制理論為基礎(chǔ)、以微電子器件或計算機為工具、以電子開關(guān)器件為執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對電能的有效變換。電氣工程概論4電力電子技術(shù)的基本工作框圖：電氣工程概論5容量為12kV/1.5kA的晶閘管電氣工程概論6電力電子可控開關(guān)元件電氣工程概論7安裝在挪威的±160Mvar、42kV的無功發(fā)生器電力電子技術(shù)發(fā)展簡史電氣工程概論8電氣工程概論9汞弧整流管硒整流器（硒堆）老式整流器電氣工程概論104.2電力電子技術(shù)的特點它是從電氣工程中3大學科領(lǐng)域（電力、控制、電子）發(fā)展起來的一門新型交叉學科。電力電子技術(shù)特點：弱電控制強電的學科交叉技術(shù)；所涉及的學科廣泛，包括：基礎(chǔ)理論（固體物理、電磁學、電路理論）、專業(yè)理論（電力系統(tǒng)、電子學、傳熱學、系統(tǒng)與控制、電機學及電力傳動、通信理論、信號處理、微電子技術(shù)）以及專門技術(shù)（電磁測量、計算機仿真、CAD）等。傳送能量的模擬-數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)；多學科知識的綜合設(shè)計技術(shù)。電氣工程概論114.3電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容：電力半導體器件；變換器電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計；控制與調(diào)節(jié)；電力電子技術(shù)中的儲能元件；電子電路的封裝與制造；電磁干擾和電磁兼容；電機控制；電力質(zhì)量控制。電氣工程概論12電力半導體器件—電力電子技術(shù)的核心常見的功率半導體器件有：二極管、晶閘管、GTO、VDMOS、BJT、IGBT、IGCT等。二極管及其符號電氣工程概論13晶閘管及其符號電氣工程概論14GTO及其符號GTO—門極可關(guān)斷晶閘管電氣工程概論15VDMOS及其符號VDMOS—垂直雙擴散金屬氧化物場效應管電氣撕工程嚼概論16abBJ等T及其歐符號BJ域T—雙極帽晶體鹿管電氣四工程顧概論17IG夜BT及其撞符號IG男BT遺—絕緣扭柵雙歇極晶掠體管電氣顆工程蠶概論18IG滿CT及其紐奉符號IG胞CT撇—集成累門極肥換向怪晶閘耳管電氣繞工程君概論19變換夕器電間路結(jié)宮構(gòu)與纏設(shè)計根據(jù)凳電能賓變換問的輸甲入輸竟出形剃式，婦可以杏分為稠四種灘形式撫：交流-直流桑變換亞器（AC積/D纖C）——整流恭器；直流-直流紋變換鞋器（DC嘆/D膊C）——斬波離器；直流-交流碗變換稼器（DC烤/A脹C）——逆變超器；交流-交流州變換茫器（AC收/A縣C）——交流毯調(diào)壓避器、催周波惱變換膛器；一個客性能究良好敞的變定換裝劉置設(shè)僚計，轉(zhuǎn)大致些應包順括功籠能指堂標設(shè)惕計、曬電磁密兼容久設(shè)計器、系浴統(tǒng)散納熱設(shè)匙計和銜結(jié)構(gòu)蹄親和家性設(shè)僅計等春幾個蜘方面拿。輸入輸出最簡欣單的俘半波殃整流也電路電氣于工程闊概論20電氣年工程身概論VVItE1234最簡扶單的歲單相羊逆變詢器原貓理基波送（正怕弦交綱流）直流發(fā)電源單相PW君M逆變不電路電氣深工程濟概論22電氣乒工程情概論23控制籌與調(diào)宇節(jié)電力獨電子煉的所多有應想用都誼包含明有控都制與巴調(diào)節(jié)旋問題創(chuàng)。如竿：靜態(tài)秒電力艦變換切與控匆制；靜態(tài)蒼電力駝供應食；運動牙控制可等計算籠機用魂于電把力電濱子技治術(shù)的蠻控制懷與調(diào)緣瑞節(jié)電氣風工程秋概論24電力襖電子扣技術(shù)落中的硬儲能驚元件電力寄電子役技術(shù)度中的第儲能用元件白有磁殘性元葬件和尚電容金器兩懷類。電力篩電子夢技術(shù)悲中的監(jiān)磁性榆材料區(qū)的種炊類越培來越救多，汽如軟籃磁合喘金（皂鐵鎳紛合金賊、鐵坡鋁合堡金、挺鐵鈷脹釩合里金等斧）、秧鐵氧勵體（抗錳鋅奶鐵氧儉體、汗鎂鋅篩鐵氧顧體等憤）、灣新型漠非晶懷和微教晶軟映磁材啊料（責鐵基提非晶認、鈷磁基非允晶等伐）。電容蘿器是且與磁哄性元撲件對窩偶的糖一種倚儲能攔和濾蠅波元汗件。印刷進板上艷的平擺面變腸壓器超級刃電容疏器超級腫電容衣器又播叫雙庫電層第電容倍器(E訴le盛ct屬ri怕ca持l醉Do沉ub孝le穩(wěn)-L框ay詠er換C梢ap版ac穗it雞or維)是一花種新害型儲予能裝裂置，長它具葉有充抹電時蜘間短痕、使?jié)秤脡郾睹L肌、溫恢度特齊性好決、節(jié)較約能寨源和奔綠色雙環(huán)保分等特片點。電氣國工程便概論25電氣易工程顫概論26電子禍電路垮的封傾裝與脖制造電力晚半導鏈體器傾件的訪封裝煙技術(shù)國包括樸材料參、制倚造過恨程、默散熱叔管理營，以吉及與元器件蠟電氣幣特性連有關(guān)樸的布速局優(yōu)象化問翁題。智能猛化的IG看BT模塊而封裝電氣階工程女概論27電磁亦干擾盞和電傘磁兼托容電力泰電子錯技術(shù)絲式是以du森/d垮t和di鹿/d柱t方式丙工作位，顯叢然電振力電烤子系片統(tǒng)工紗作時滴，就憲是一菌個大業(yè)的電榜磁干赤擾源紹；電力宰電子設(shè)技術(shù)暈中研晴究電擁磁干繪擾和吃電磁柄兼容妹是重姿要的木內(nèi)容燦之一傳。電力故電子齊設(shè)備押在做葵電磁溪干擾意試驗電氣述工程胳概論28電機籮控制電力哥拖動對系統(tǒng)墾又稱暈為電限力傳搜動系營統(tǒng)或婦電機本調(diào)速喝系統(tǒng)鍋。電打機調(diào)年速傳騾動分籌為工新藝調(diào)吉速傳積動、蘋節(jié)能鬧調(diào)速難傳動財、牽謎引調(diào)虛速傳校動和進精密巖、特強種調(diào)惱速傳訊動四隸大類哪。交流底電機插及其促矢量線控制贊調(diào)速檔變頻瘡器電氣庭工程蒸概論29電力決穩(wěn)定劑與電身能質(zhì)寨量控草制電能巡壽質(zhì)量懼包括霧幾個婦方面水內(nèi)容憐：電擾壓質(zhì)鼠量、強電流晉質(zhì)量字、供麻電質(zhì)酒量、驢用電源質(zhì)量域。FA匠CT護S裝置撿：靜私止無方功補怨償器祖（SV巾C）、妙晶閘癢管控肺制的騙串聯(lián)錦投切網(wǎng)電容效器（TS俯SC）、陵可控洽串聯(lián)責補償纏電容胸器（TC脂SC）、跳統(tǒng)一很潮流餅控制矮器（UP它FC）等含。定制鈔電力乖技術(shù)棕：AP孝F、DV倒R、SV析C、SS陪CB等采用SV料C、DV甩R和AP搬F的電謝能質(zhì)數(shù)量控艙制示歷意圖電氣層工程岡概論304.欲5電力中電子爽技術(shù)竟的主逐要應沫用領(lǐng)呢域電力測電子仍技術(shù)紗的主哨要應占用領(lǐng)挑域：電源歇設(shè)計樓中的巾電力熔電子檢技術(shù)販；電機逮傳動頑中的拼電力橋電子貍技術(shù)譯；電力嘉系統(tǒng)舒中的濫電力蛇電子姐技術(shù)和；汽車鳳工業(yè)好中的介電力圍電子險技術(shù)走；綠色足照明聞中的貪電力割電子脊技術(shù)恨；新能捉源開嶄發(fā)中懂的電具力電緒子技島術(shù)；電氣瞧工程我概論314.藥6電力予電子鎮(zhèn)技術(shù)嘩的發(fā)槳展方繼向集成礙化模塊水化智能淚化高頻蜻化不斷炎提高友裝置巖效率不斷紹拓展化電壓夸應用忽范圍電氣梢工程鉤概論324.喪7電力崇傳動塌概況電機圣是電同氣技產(chǎn)術(shù)所懶涉及共的重澆要對幫象之齒一。敢電能晉的生使產(chǎn)是漁由發(fā)笑電機摘完成回的；申電動搏機則估可拖虹動生妥產(chǎn)機洽械和欠各種莫負載辮運轉(zhuǎn)孔，從選而實淡現(xiàn)生禍產(chǎn)的量自動困化和傍家用利電器城及辦梅公設(shè)袖備的設(shè)智能摩化。電動箏機分浸為直估流電其機和而交流籌電機晃兩種拿。在斯電機天的發(fā)柴展史褲上，齊直流錢電機擠發(fā)明貿(mào)較早鴨，它山的電肆源是浪電池足。后酬來才掉出現(xiàn)濟了交歸流電數(shù)機。直流脆電動牧機具搞有調(diào)遍速范描圍廣滾、易鳳于平雷滑調(diào)套速；乞起動稍、制濕動和堡過載億轉(zhuǎn)矩慕大；煉易于晶控制它，可石靠性襪較高諒等優(yōu)抱點。殘但直困流電赴機有勿一個密突出奧的缺惠點——換流燥問題橡。它倉限制宿了直暢流電慰機的鈔極限搜容量妥，又繼增加脹了維津護的于工作熱量。電氣千工程氣概論33人們蠟研究動了交跑流電澆機的州調(diào)速周，并臂取得糟了良序好的灘效果年，使悶這在喇某些娘調(diào)速慌場合兼代替聯(lián)了直峽流電斧動機因。除了炸普通析的直謀流電衰機和忽交流幕電機辱外，俱還有芝各種認微控喊電機蝦。微挑控電雄機廣懂泛用錫于各稿種家章電、液辦公絡(luò)設(shè)備痕和伺把服控指制系牛統(tǒng)中防。微松控電刮機的罷發(fā)展賣和應墻用，嚴也是禍電機綱發(fā)展竿和應諒用的贈一個谷重要架方面?zhèn)?。電力岔拖動莊系統(tǒng)購又稱叼為電屋力傳動動系立統(tǒng)或票電機恰調(diào)速戒系統(tǒng)電。電革機調(diào)鉗速傳濃動分話為工箏藝調(diào)替速傳家動、夜節(jié)能貌調(diào)速其傳動寸、牽世引調(diào)往速傳船動和茂精密凳、特另種調(diào)勸速傳此動四壞大類它。電氣必工程薦概論34工藝耐調(diào)速抗傳動指生姨產(chǎn)工聲藝要鵝求必鈴須調(diào)喪速的右傳動績，主田要用標于軋昌機、談造紙州、化哈工等許場合述。節(jié)能賀調(diào)速睬傳動是指騎一般填采用灶風機物、泵洲、壓規(guī)縮機蠟等調(diào)佛節(jié)流暮量和雙壓力秩的場具合。電力殼牽引站調(diào)速芝傳動則指殺用地貍電氣康鐵道哀、地罵鐵，聞各種研電動崖車，宗工礦機牽引猛、礦位井卷浪揚及蟻電梯畫等場燦合實江現(xiàn)運養(yǎng)輸、懷牽引喘的傳卸動。精密決、特臥種調(diào)動速傳指動是指膨用于幻玉現(xiàn)代掉數(shù)控狗機床慨、機察器人越、雷捆達等峰場合灣對伺豈服、途運動塑控制貴要求議特別柜高的待傳動將。電氣牌工程售概論35正是很因為荷電力球傳動病系統(tǒng)承具有柄如此格廣泛掌的應變用背店景，魯再加秒上電寸力電君子技玩術(shù)的腎飛速妻發(fā)民泳，近窯十年時來全挺球工芝業(yè)應鼠用的檢電機星調(diào)速勉裝置殲增長嶼了25毒%，遠電遠超代過了寸前30年的錄增長曉率。隨著攏微電哨子技印術(shù)和盤自動輛控制括技術(shù)承的發(fā)瓦展，煎使全櫻數(shù)字刑微機寒控制劍的電場力拖話動系盡統(tǒng)得誕以問融世并待迅速蛛發(fā)展侍起來死。微治機控派制技繩術(shù)在膛電力時拖動怠系統(tǒng)癥中的攝應用會給這聾一領(lǐng)壤域注哥入了端新的展活力營，使夫之呈旱現(xiàn)現(xiàn)猶出蓬擾勃發(fā)華展的差新景烤象。電氣雖工程楚概論364.綱7.頁1電力華傳動呀概述電機蘭工作所時，聽根據(jù)守其控訂制的撐對象威不同臥，有府的需裳要在愧一定幣寬范姨圍內(nèi)鉗調(diào)速寫，有使的需乎要一蘭定負阿載變貿(mào)化范豬圍內(nèi)天穩(wěn)速趨，有執(zhí)的需經(jīng)要以類一定除的要喊求加節(jié)速和陷減速壟等。壓總之球，電雅機傳切動需右要滿搬足控圍制對壇象機詳械運照動的傻出力替和速勢度要喚求。他電力頃傳動太就是檢利用船電力障電子贈變流科裝置郵對電逼機的甲轉(zhuǎn)矩敵和轉(zhuǎn)芝速兩密個主炸要參廟數(shù)進窄行調(diào)免節(jié)控停制，熱以滿躍足控幟制對騎象負逝載的中特性獎要求隙。電氣覺工程釋概論37典型介的電讓力傳聾動系重統(tǒng)框這圖電氣析工程跡概論384.鋼7.綱2直流須電機超傳動直流濃電機夫，既考可作剖發(fā)電纏機用穿，又蹤蝶可作樣電動建機用蘇。通均以直早流電牙而產(chǎn)亮生轉(zhuǎn)醋動機窮械能破的運賭行方綿式為道直流緊電動糾機工凡作方扭式；續(xù)施加忠轉(zhuǎn)動國機械克能而襯發(fā)出菊直流副電的充運行蠶方式級為直搜流發(fā)仿電機賴工作奇方式部。直芹流電孕機傳潤動主叫要是惱電動財機運抖行方撕式，端即通哲以直唯流電唱，使客電機啞按照敞要求教輸出肅轉(zhuǎn)矩及和轉(zhuǎn)慈速。置直流陡電機忙傳動夠在制傘動時脖，電澆機可手以是恐發(fā)電猴機運渠行方暫式，姑發(fā)出吵直流華電，津把旋敏轉(zhuǎn)機蜜械能切變成盼電能額回饋室到直性流電該網(wǎng)中浮。電氣綁工程必概論39DC醋-D矩C直流燃斬波肥主電廳路(a)(b)電氣出工程趴概論404.犧7.訪3交流泰電機識傳動目前緣瑞交流仁電機軍最為移普遍鎖的調(diào)卷速方器法，奏無論彈是同雙步電仿機還欠是異概步電別機，怠都是鍵通過頭調(diào)節(jié)裳定子沫電壓(電流)的頻愧率fs來實杯現(xiàn)。電氣芝工程肚概論414.益7.處4特殊恥電機碎傳動4.澡7.職5脈寬吊調(diào)制裹技術(shù)咸對電射機傳故動的暑影響在直朵流電繪壓源郵供電乞的直臺流傳翻動中彼，通霉過PW冊M技術(shù)瞧獲得宜可變帥的直綱流電擾壓幅芬值；在直梅流電技壓源通供電妨的交狠流傳粒動中滅，通填過PW閘M技術(shù)盡獲得吹可變啄的交含流電價壓幅艱值、牢頻率巡壽和相單位。PW識M電壓悅中除殃了要數(shù)求的離直流超電壓糾或交能流正與弦基煌波電補壓以頌外還鞏含有裙豐富炊的諧滔波，漲電壓遼的變篇化率只即dv/dt很大逢。電嬸壓型績逆變宣器給