电力电子技术讲解第3讲(概念、发展及基本应用介绍).pptVIP

电力电子技术 第3讲 概念、发展及基本应用简介 概述：? 电力电子的定义 国际电器和电子工程师学会（IEEE）的电力电子学会将电力电子技术表述为：有效的使用电力半导体器件，应用电路和设计理论及分析开发工具,实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。 是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等诸多领域密切相关。 概述：? 电力电子器件的特点 电力半导体器件的基本特点是能以小信号输入控制很大的输出，放大倍数极大。电力电子设备成为强弱电之间的接口技术基础。微电子技术(信息处理技术)与计算机技术的新成就,可以通过它移植到传统产业产品。电力半导体器件的另一基本特点是工作于开关状态,正向压降低而反向漏电流小,从而在理论上保证了各类电力电子设备都具有节能性能。 概述：?电力电子器件的发展概况 电力半导体器件工作方式为开关方式： 1、传统的电力电子技术以晶闸管(SCR)为核心,其派生器件快速SCR、通导SCR(RTC)、双向SCR(TRIAC)、不对称SCR(ASCR)形成一个SCR大家族。 概述：?电力电子器件的发展概况 （续） 2、现代电力电子技术以高频化、全控型的功率集成器件为基础发展的,以可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场控晶体管(功率MOSFET)、绝缘栅级双极型晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)、MOS晶闸管(MCT)以及MOS 晶体管(MGT)等形成一个新型的全控型电力电子器件的大家族。 概述：?电力电子器件的发展概况 （续） 现代电力电子技术在器件、电路及其控制技术方面与传统电力电子技术相比有以下特点: u????????????? 集成化、模块化、复合化 u????????????? 高频化 u????????????? 全控化 u????????????? 电路弱电化、控制技术数字化 u????????????? 多功能化 电力电子技术的应用 1、电力电子技术应用于从发电厂设备至家用电器的所有电气工程领域。 2、按功能可分为以下几种类型: 整流器——固定的AC变为可调的DC 逆变器——固定的DC变为可调的AC 斩波器——固定的DC变为可调的DC 交流调压器——固定的AC变为可调的AC （幅值可调） 周波变流器——固定的AC变为可调的AC （频率和幅值可调） 电力电子技术的应用 （续） 3、新型全控器件的发展为新型变流电路奠定基础: 脉宽调制技术PWM（Pulse Width Modulation）广泛应用于斩波器和逆变器。 双零开关谐振电路：零电压ZVS和零电ZCS流开关（Zero Voltage and Zero Current Switchs） 电力电子技术的展望 1、器件 2、电路的控制技术 3、新应用: 能量储存设备 有源滤波器 超导悬浮铁道系统 电子化汽车 小型化开关电源 家用电器 ? 电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。 变频器时代 新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发