电力电子技术与电力传动课件.pptVIP

1 电力电子技术与电力传动 电力电子技术的作用电力电子技术的特点电力电子技术的研究内容电力电子技术的主要应用领域电力电子技术的发展方向电力传动概况 2电力电子技术的作用 3交流电源（交流发电机）直流电源（太阳能电池等）交流/直流直流/交流直流输电直流/交流电力系统一般工业系统（钢铁等）交通运输（电气化铁道、电动汽车）家用电器产品（逆变器空调等）其它（如UPS)电力电子技术的应用领域 4电力电子技术的作用（续） 当今世界电力能源的使用约占总能源的40%。而电能中有40%需要经过电力电子设备的变换才能被使用。IEEE给出电力电子技术的定义： Power electronics is the technology associated with the efficient conversion, control and conditioning of electric power by static means from its available input form into the desired electrical output form. 它是电子工程、电力工程和控制工程相结合的一门技术，以控制理论为基础、以微电子器件或计算机为工具、以电子开关器件为执行机构实现对电能的有效变换。 更普遍的定义：电力电子学是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术的根本特性——节约能源。5电力电子技术的作用（续） 传统电力技术如何将交流电变为直流电？基本原理缺点6电力电子技术的作用（续）——例1 7电力电子技术的作用（续）——例2 如何用电力电子开关器件实现电能的变换？DC/DC直流降压电路 8方案一: 电阻降压 9方案二: 串联晶体管 10方案三:串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗串联LC, 滤出谐波, 滤波器的截止频率开关频率 11方案三: 串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗 12电力电子技术的作用（续） 电力电子技术的基本工作框图： IEEE Transaction ON Industrial ElectronicsIEEE Transaction ON Power ElectronicsIET Transaction ON Power Electronics 中国电机工程学报电工技术学报13 14电力电子技术的作用（续） 容量为12kV/1.5kA的晶闸管 15电力电子技术的作用（续） 电力电子可控开关元件 电源可分为两类：直流电（D.C） ，频率f =0交流电（A.C） ，频率f ?0电力变换按电压(电流)的大小、波形及频率变换划分为四类基本变换及相应的四种电力变换电路或电力变换器。这四类基本变换可以组合成许多复合型电力变换器16电力电子技术的作用（续） ——电力电子变换技术Converter Inverter 主要发展发展方向高频化；控制数字化；大容量化17 高频18 高频软开关技术19 硬开关： 硬开关：1.开关损耗大。开通时，开关器件的电流上升和电压下降同时进行；关断时，电压上升和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而急速增加。 2. 当器件关断时，电路的感性元件感应出尖峰电压，开关频率愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件两端，易造成器件击穿。 3. 当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高，开通电流尖峰愈大，从而引起器件过热损坏。4.电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和dv/dt增大，从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电子设备的工作。 21 软开关： 软开关和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零，解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零，电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零，器件结电容的电压亦为零，解决了容性开通问题。 23 软开关技术电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电磁干扰增大。软开关技术降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。 24 高频软开关技术新的控制策略25 复习： 1、什么是电力电子技术？其根本目的是什么？2、什么是硬开关技术？什么是软开关技术？3、电力电子技术的发展方向是什么？ DC-DCDC-AC交流调速：矢量控制和直接转矩控制能量管理27 高频软开关技术新的控制策略磁集成29 控制数字化电力电子电路的控制也从最初由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器，再到如今的旨在实现高频开关的计算机控制 。模拟控制电路缺点：控