电力电子技术第1章绪论.ppt
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1、1,电力电子技术基础,国海峰,2,第一章 绪论,1.1 什么是电力电技术 1.2 电力电子技术的发展史.1.3 电力电子技术的应用,3,1.1 什么是电力电子技术,1.1.1 电力电子技术的概念 电力电子技术-应用于电力领域的电子技术。电力电子技术中所变换的“电力”有区别于“电力系统”所指的“电力”,后者特指电力网的“电力”,前者则更一般些。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。,4,5,从工程的对象和内容及手段几方面理解:,对象:能量中的电能 内容:对电能的变换和控制 手段:利用电力电子器件(半导体器件),问题:为什么要对电能
2、进行变换和控制?,1.1.2 电力电子技术定义,使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。,6,例1.1:电车(地铁等)用设置在车底下的变流装置控制来自架空线的直流电流,对电动机进行调速。,图1.1 电车的调速方式,7,例1.2:自然能发电(太阳能和风能)在采用自然能发电时,必须控制变化的发电功率。,图1.2 太阳能发电能量流程,图1.3 风能发电能量流程,8,电能变换的种类,逆变,直流斩波,交流电力控制变频、调功,整流,电能变换的含义:在输入与输出之间,将电压、电流、频率(含直流)、相位、相数中的一项以上加以改变。,电力变换四大类型,问题:如何实现电能变换?,9,电能变换的基本原理,变换类
3、型1:AC-DC 利用S1S4的导通与关断的组合,可由交流形成直流。同时,控制开关导通的时间,可控制直流电压大小。,图1-4 AC-DC电路结构与波形,在功率变换电路中,为了尽量提高电能变换的效率,应采用开关型变换器。因为器件只有工作在开关状态,才能降低变换过程中的电能损耗。,单方向直流,图1-4 AC-DC电路结构与波形,10,利用S的导通和关断,控制负载上的直流电压。,图1-5 DC-DC电路结构与波形,变换类型2:DC-DC,平均电压改变,11,利用S1S4的导通与关断的组合,将负载电压值控制在正负范围。同时,可控制负载上交流电压的频率。,图1-6 DC-AC电路结构与波形,变换类型3:
4、DC-AC,交变电压,12,控制S1,S2开关导通的时间,可控制交流电压大小。,图1-7 AC-AC电路结构与波形,问题:开关型变换器中的开关器件应如何选取?,将电能任意地、高效率地变换和控制,应采用开关型变换器。,变换类型4:AC-AC,13,.电能变换用的开关器件,理想开关应满足的条件(以斩波电路为例):,图1-8 斩波电路结构与波形,14,电能变换电路中理想开关应满足的条件:(1)开关处于关断状态时能承受高的端电压,并且漏泄电流为零(2)开关处于导通状态时能流过大电流,而且这时的端电压为零(3)导通、关断切换时所需开关时间为零(4)长期反复地开关也不损坏(寿命长),开关损耗为零,电能变换
5、电路中开关的选择:机械开关:(1)和(2)-yes,(3)和(4)-no半导体开关:(3)和(4);(1)和(2)-yes,15,结论:使用功率半导体器件,即电力电子器件,作为电 力变换电路中开关。,所以,电力电子技术定义为:使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,16,电力电子器件的种类,按照其控制通断的能力分类:不控型、半控型和全控型。,17,18,变流技术(电力电子器件应用技术)是电力电子技术的核心。包括:用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术,以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。,电力电子器件制造技术是电力电子技术的基础。,本课程的重点是变流技术。,(1)研究内容
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