高艷玲《電力電子技術》緒論-高

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1、電 氣 系 高 艷 玲辦 公 室 :134棟 108電 話 ： 15030112641,84576246Email： 緒 2 考 核 方 式 上 課 ： 44學 時 實 驗 ： 12學 時 書 面 作 業(yè) ： 10% (作 業(yè) +考 試 ) 平 時 出 勤 ： 5% 實 驗 成 績 ： 5% 期 末 考 試 ： 80% 緒 3 教 材 的 內 容 簡 介第 一 部 分全 書 的 基 礎 電 力 電 子 技 術 教 材 結 構第 二 部 分全 書 的 主 體 第 三 部 分全 書 的 深 入 第 2章電 力 電 子 器 件 第 3章整 流 電 路 第 7章PWM控 制 技 術第 4章逆 變 電

2、 路 第 6章交 流 -交 流 變 流 電 路第 5章直 流 -直 流 變 流 電 路 第 8章軟 開 關 技 術第 9章電 力 電 子 器 件 應 用的 共 性 問 題 緒 4 緒 論 緒 5 1 什 么 是 電 力 電 子 技 術 緒 6 1.1 電 力 電 子 與 信 息 電 子 關 系模 擬 電 子 技 術 電 子 技 術信 息 電 子 技 術 電 力 電 子 技 術數 字 電 子 技 術 緒 7 電 力 電 子 技 術電 力 電 子 器 件 制 造 變 流 技 術電 路 控 制 裝 置 緒 8 1.2 變 流 技 術 緒 9 1.2 變 流 技 術 電 力 交 流 和 直 流 兩 種

3、 從 公 用 電 網 直 接 得 到 的 是 交 流 ， 從 蓄 電 池 和 干 電 池 得 到的 是 直 流 。 電 能 的 原 始 形 態(tài) ： 固 定 頻 率 的 三 相 交 流 電優(yōu) 點 ：易 于 遠 距 離 大 功 率 傳 輸 ；可 直 接 驅 動 交 流 電 動 機 （ 獲 得 機 械 動 力 的 主 要 動 力 形 式 ）缺 點 ： 頻 率 固 定 ， 不 能 滿 足 各 方 面 的 需 要例 如 ： 需 要 改 變 頻 率 交 流 調 速 需 要 交 流 電 轉 換 成 直 流 電 需 要 整 流 緒 10 交 流 變 直 流 、 直 流 變 交 流 、 直 流 變 直 流 、

4、交 流 變 交 流表 1 電 力 變 換 的 種 類1.2 變 流 技 術 逆 變 （ 第 4章 ）直 流 -直 流 變 流 電 路（ 第 5章 ）直 流 交 流 -交 流 變 流 電 路（ 第 6章 ）整 流 （ 第 3章 ）交 流 交 流直 流輸 入 輸 出 緒 11 電 力 電 子 學 (Power Electronics)名 稱 60年 代出 現 。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 。 電 力電 子 學電 子 學 電 力 學控 制理 論連 續(xù) 、 離 散 電 路 、 器

5、 件 靜 止 器 、 旋 轉 電 機圖 1 描 述 電 力 電 子 學 的 倒 三 角 形1.3 與 相 關 學 科 的 關 系 緒 12 都分為器件與電路電 力 電子 器 件 制 造 技術電 子 器 件制 造 技 術分析方法、分析軟件電 子 電 路 電 力 電 子電 路 緒 13 兩 者 的 區(qū) 別 ： 緒 14 1.3 與 相 關 學 科 的 關 系 緒 15 控 制 理 論 電 力 電 子 技 術弱 電 和 強 電 接 口 弱 電 控 制 強 電基礎元件支撐技術實現 廣 泛 用 于電力電子裝置是自動化的 緒 16 2 電 力 電 子 技 術 的 發(fā) 展 史 電 力 電 子 器 件 的 發(fā)

6、 展 對 電 力 電 子 技 術 的 發(fā) 展起 著 決 定 性 的 作 用 。u分 為 四 個 階 段 ： 史 前 期 （ 1957年 以 前 ） 晶 閘 管 時 代 （ 1958 70年 代 ） 全 控 型 器 件 時 代 （ 70年 代 后 期 ） 復 合 器 件 時 代 （ 80年 代 后 期 ） 緒 17電 力 電 子 技 術 的 發(fā) 展 史 是 以 電 力 電 子 器 件 的 發(fā) 展 史 為 綱 的 。 晶 閘 管 問世 ， (“公 元元 年 ” ) IGBT及 功 率集 成 器 件 出 現和 發(fā) 展 時 代晶 閘 管 時 代水 銀 （ 汞弧 ） 整 流器 時 代電 子 管問 世 全

7、 控 型 器 件 迅速 發(fā) 展 時 期史 前 期（ 黎 明 期 ）1904 1930 1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年 )晶 體 管 誕 生2 電 力 電 子 技 術 的 發(fā) 展 史 緒 18 2 電 力 電 子 技 術 的 發(fā) 展 史 1904年 出 現 的 電 子 管 ， 能 在 真 空 中 對 電 子 流 進 行 控 制 ，并 應 用 于 通 信 和 無 線 電 ， 從 而 開 了 電 子 技 術 之 先 河 。 30-50年 代 出 現 的 水 銀 整 流 器 是 通 過 引 燃 柵 極 來 改 變 電 子流 方 向 獲 得 電 能 傳 遞 方 向 的

8、 ， 對 環(huán) 境 有 污 染 ， 存 在 引 燃 不可 靠 的 問 題 。n 交 流 電 變 為 直 流 電 的 方 法 除 水 銀 整 流 器 外 ， 還 有 電 動 機 直 流 發(fā) 電 機 組 ， 即 變 流 機 組 ， 需 要 的 電 機 太 多 是 其 缺 點 。 半 控 型 器 件 晶 閘 管 是 通 過 對 門 極 的 控 制 能 夠 使 其 導 通 而 不能 使 其 關 斷 的 器 件 。 全 控 型 器 件 可 以 通 過 門 極 （ 或 柵 極 、 基 極 ） 控 制 開 通 和 關斷 。 這 些 器 件 可 以 達 到 的 開 關 頻 率 均 較 高 。 緒 19 2 電

9、力 電 子 技 術 的 發(fā) 展 史 80年 代 后 期 ， 復 合 型 器 件 異 軍 突 起 。 功 率 模 塊 （ Power Module） ： 為 了 使 電 力 電 子 裝 置 的 結構 緊 湊 、 體 積 減 小 ， 常 常 把 若 干 個 電 力 電 子 器 件 及 必 要 的輔 助 元 件 做 成 模 塊 的 形 式 。 功 率 集 成 電 路 （ Power Integrated Circuit PIC） ： 把 驅動 、 控 制 、 保 護 電 路 和 功 率 器 件 集 成 在 一 起 ， 構 成 功 率 集成 電 路 （ PIC） 。 智 能 功 率 模 塊 （ Int

10、elligent Power Module IPM） 則 專指 IGBT及 其 輔 助 器 件 與 其 保 護 和 驅 動 電 路 的 單 片 集 成 ， 也稱 智 能 IGBT（ Intelligent IGBT） 。 緒 20 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用1） 一 般 工 業(yè) 直 流 電 動 機 （ DC Electromotor） 有 良 好 的 調 速 性 能 ， 給其 供 電 的 可 控 整 流 電 源 或 直 流 斬 波 電 源 都 是 電 力 電 子 裝 置國 產 200MW汽 輪 電 動 機 緒 21 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用 電 力 電 子 變 頻 技

11、 術 的 迅 速 發(fā) 展 ， 使 交 流 電 機 的 調 速 性 能 可 與直 流 電 機 媲 美 ， 交 流 調 速 技 術 大 量 應 用 并 占 據 主 導 地 位 。 數 控 機 床 電 解 鋁 交 流 電 機 緒 22 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用2)交 通 運 輸 電 氣 化 鐵 道 車 輛 廣 泛 采 用 直 流 斬 波 器 。 電 氣 機 車 中 的 直 流 機 車 中 采 用 整 流 裝 置 ， 交 流 機 車 采 用 變頻 裝 置 。 磁 懸 浮 列 車 中 ， 除 牽 引 電 機 傳 動 外 ， 車 輛 中 的 各種 輔 助 電 源 也 都 離 不 開 電 力

12、電 子 技 術 。 飛 機 、 船 舶 需 要 很 多 不 同 要 求 的 電 源 。 緒 23 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用n 電 動 汽 車 的 電 機 靠 電 力 電 子 裝 置 進 行 電 力 變 換 和 驅 動 控 制 ，其 蓄 電 池 的 充 電 也 離 不 開 電 力 電 子 裝 置 。 一 臺 高 級 汽 車 中需 要 許 多 控 制 電 機 ， 它 們 也 要 靠 變 頻 器 和 斬 波 器 驅 動 并 控制 。 以 前 的 電 梯 大 都 采 用 直 流 調 速 系 統 ， 而 近 年 來 交 流 變 頻 調速 已 成 為 主 流 。 緒 24 3 電 力 電 子

13、 技 術 的 應 用3） 電 力 系 統直 流 輸 電 在 長 距 離 、 大 容量 輸 電 時 其 送 電 端 的 整 流閥 和 受 電 端 的 逆 變 閥 都 采用 晶 閘 管 變 流 裝 置 。 緒 25 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用n 近 年 發(fā) 展 起 來 的 柔 性 交 流 輸 電（ Flexible AC TransmissionFACTS） 也 是 依 靠 電 力 電 子 裝 置才 得 以 實 現 的 。 在 配 電 網 系 統 ， 電 力 電 子 裝 置還 可 用 于 防 止 電 網 瞬 時 停 電 、 瞬 時電 壓 跌 落 、 閃 變 等 ， 以 進 行 電 能

14、質量 控 制 ， 改 善 供 電 質 量 。 在 變 電 所 中 ， 給 操 作 系 統 提 供可 靠 的 交 直 流 操 作 電 源 ， 給 蓄 電 池 充 電 等 都 需 要 電 力 電 子 裝 置 。 SVG 靜 止 無 功 補 償 器 緒 26 4） 電 子 裝 置 用 電 源程 控 交 換 機 微 型 計 算 機 緒 27 5） 家 用 電 器 由 于 電 力 電 子 照 明 電 源 體 積 小 、 發(fā) 光 效 率 高 、 可 節(jié) 省 大 量能 源 ， 通 常 被 稱 為 “ 節(jié) 能 燈 ” 。3 電 力 電 子 技 術 的 應 用 緒 28 6） 其 他大 型 計 算 機 的 UP

15、S3 電 力 電 子 技 術 的 應 用 緒 29 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用 風 力 發(fā) 電 緒 30 太 陽 能 光 伏 發(fā) 電 系 統 4 MW Solar Park, Germany 緒 31 3 電 力 電 子 技 術 的 應 用 緒 32 4 如 何 學 好 本 門 課 程3W的 學 習 方 法 ： what， why， how Why： 為 什 么 要 提 出 一 個 主 題 ； What： 這 個 主 題 的 內 容 是 什 么 ； How ： 如 何 解 決 這 個 主 題 。抓 住 物 理 概 念 、 工 作 原 理 和 分 析 方 法 ； 重 在 理 解 ， 忌 死 記 ， 注 意 各 部 分 內 容 之 間 的 聯 系 。每 章 最 后 有 小 結 ， 對 全 章 的 要 點 和 重 點 進 行 總 結 。參 考 一 些 教 材 ， 期 刊 ， 網 站 學 習 。利 用 好 實 踐 環(huán) 節(jié) ： 實 驗 +仿 真