第1章 电力电子技术精选PPT.ppt

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1、第1章 电力电子技术2022/10/61第1页，此课件共66页哦电力电子技术电力电子技术Power Electronics四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院The School of Electric and The School of Electric and Electronic InformationElectronic InformationSichuan UniversitySichuan University赵莉华赵莉华赵莉华赵莉华Zhao LihuaZhao LihuaEmail:Email:2022/10/62第2页，此课件共66页哦Introduction2022/10

2、/63第3页，此课件共66页哦Definition应用半导体器件对电能进行应用半导体器件对电能进行变换变换和和控制控制的技术。的技术。Power electronics is the electronics applied to conversion and control of electric power using semiconductor device.what is power electronics？2022/10/64第4页，此课件共66页哦通过半导体器件把通过半导体器件把“粗电粗电”加工成加工成“精电精电”的技术；的技术；弱电控制强电的技术，弱电和强电之间的弱电控制强电的技术

3、，弱电和强电之间的接口；接口；电力电子技术所变换的电力电子技术所变换的“电力电力”范围：范围：1瓦以下或数瓦到数百瓦以下或数瓦到数百MW，甚至，甚至GW。what is power electronics？2022/10/65第5页，此课件共66页哦Relation with information electronicsPower electronics and information electronicsPower electronics and information electronics 模拟电子技术模拟电子技术模拟电子技术模拟电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术信息电子技术信

4、息电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术数字电子技术数字电子技术数字电子技术数字电子技术2022/10/66第6页，此课件共66页哦Power electronics and information electronicsPower electronics and information electronics信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息处理信息处理信息处理信息处理(to process information)(to process information)电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力变换电力变换电力变换电力变换(to pro

5、cess electric power)(to process electric power)电子技术电子技术电子技术电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。电子技术。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电子器件对电能进行变换和控制的使用电力电子器件对电能进行变换和控制的使用电力电子器件对电能进行变换和控制的使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。技术，即应用于电力领域的电子技术。技术，即应用于电力领域的电子技术。技术，即应用于电力领域的电子技术。目前电力电子器件均用半导体制成，故

6、也称目前电力电子器件均用半导体制成，故也称目前电力电子器件均用半导体制成，故也称目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体电力半导体器件器件（power semiconductor device)。Relation with information electronics2022/10/67第7页，此课件共66页哦电力电子技术组成电力电子技术组成 component 电力电子元器件电力电子元器件(device)：基础。基础。电力电子变流技术：电力电子变流技术：又叫变流电路或电力电又叫变流电路或电力电 conversion 子应用技术，主体，包子应用技术，主体，包 括用电力电子器件构成括用

7、电力电子器件构成 各种电力变换电路。各种电力变换电路。控制技术：控制技术：实现变流功能的弱电控制手段。实现变流功能的弱电控制手段。controlwhat is power electronics？2022/10/68第8页，此课件共66页哦Two types of electric power DC(direct current)AC(alternating current)从从公公用用电电网网直直接接得得到到的的是是交交流流，从从蓄蓄电电池和干电池得到的是直流电。池和干电池得到的是直流电。进行电力变换的技术称为进行电力变换的技术称为变流技术。变流技术。Changeable propertie

8、s in two types of electric power conversion。DC-magnitude AC-frequency,magnitude,number of phases变流技术变流技术conversion2022/10/69第9页，此课件共66页哦电力变换器的种类电力变换器的种类 交流交流ACAC直流直流DCDC直流直流DC整流整流整流整流AC to DC AC to DC converterconverter(Rectifier)(Rectifier)直流斩波直流斩波直流斩波直流斩波DC to DC DC to DC converterconverter(Choppe

9、r)(Chopper)交流交流AC交流电力控制交流电力控制交流电力控制交流电力控制AC to AC converterAC to AC converterFixed frequency:Fixed frequency:AC controllerAC controllerVariable frequency:Variable frequency:CycloconverterCycloconverteror frequency or frequency converterconverter逆变逆变逆变逆变DC to AC DC to AC converterconverter(Inverter)(

10、Inverter)Classification of power converters输入输入输入输入inputinputinputinput输出输出输出输出outputoutputoutputoutput2022/10/610第10页，此课件共66页哦交流变直流交流变直流 AC-DC-整流整流(Rectifier)直流电机驱动，可调直流电源，高压直流输电。直流电机驱动，可调直流电源，高压直流输电。直流电机驱动，可调直流电源，高压直流输电。直流电机驱动，可调直流电源，高压直流输电。直流变交流直流变交流 DC-AC-逆变逆变（Inverter）宇航电源，不停电电源，调频交流电机驱动，宇航电源，不

11、停电电源，调频交流电机驱动，宇航电源，不停电电源，调频交流电机驱动，宇航电源，不停电电源，调频交流电机驱动，感应加热电源。感应加热电源。感应加热电源。感应加热电源。交流变交流交流变交流 AC-AC 调光器，交流电机驱动，电压调节器，调光器，交流电机驱动，电压调节器，调光器，交流电机驱动，电压调节器，调光器，交流电机驱动，电压调节器，VARVAR调调调调 节器，固态继电器。节器，固态继电器。节器，固态继电器。节器，固态继电器。直流变直流直流变直流 DC-DC-斩波斩波(Chopper)电动车，高性能可调电源，直流电机驱动。电动车，高性能可调电源，直流电机驱动。电动车，高性能可调电源，直流电机驱动

12、。电动车，高性能可调电源，直流电机驱动。Classification of power converters2022/10/611第11页，此课件共66页哦电力电子学电力电子学：同电力电子技术含义一样，分别从学术和工程：同电力电子技术含义一样，分别从学术和工程：同电力电子技术含义一样，分别从学术和工程：同电力电子技术含义一样，分别从学术和工程技术两个角度称呼。技术两个角度称呼。技术两个角度称呼。技术两个角度称呼。19741974年，美国的年，美国的年，美国的年，美国的W.NewellW.Newell用下图的倒三角形对电力电用下图的倒三角形对电力电用下图的倒三角形对电力电用下图的倒三角形对电力电

13、子学进行了描述，被全世界普遍接受。子学进行了描述，被全世界普遍接受。电力电力电力电力电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术器件，电路器件，电路器件，电路器件，电路 连续，离散连续，离散连续，离散连续，离散 控制理论控制理论控制理论控制理论电力学电力学电力学电力学静止器静止器静止器静止器 旋转电机旋转电机旋转电机旋转电机描述电力电子技术的倒三角形描述电力电子技术的倒三角形Electronics:Electronics:Devices,Circuits Devices,CircuitsPower:Power:Static&rotating power Static&rot

14、ating power equipmentequipmentControl:Control:Continuous,Discrete Continuous,DiscretePower Eletronics is the interface Power Eletronics is the interface between electronics and powerbetween electronics and power。2022/10/612第12页，此课件共66页哦 使用大功率电子器件对电能进行变换使用大功率电子器件对电能进行变换和控制。和控制。F F频率频率 A A幅值幅值 m m相数相数

15、变换器电力电子技术的研究范畴电力电子技术的研究范畴2022/10/613第13页，此课件共66页哦Relation with multiple disciplinesPower ElectronicsPower ElectronicsSystems&Systems&Control theoryControl theoryCircuit theoryCircuit theorySignal processingSignal processingSimulation&Simulation&ComputingComputingElectronicsElectronicsSolid stateSoli

16、d statephysicsphysicsElectromagneticsElectromagneticsPower SystemsPower SystemsEletric MachinesEletric MachinesPower electronics is currently the most active Power electronics is currently the most active discipline in electric power engineering.discipline in electric power engineering.2022/10/614第1

17、4页，此课件共66页哦二者都有器件制造和电路部分；二者都有器件制造和电路部分；器件制造的基础都是半导体物理和微电子技术，器件制造的基础都是半导体物理和微电子技术，工艺接近；工艺接近；理论基础均为电路理论；理论基础均为电路理论；电子装置用于信号处理，其中功率放大环节电子装置用于信号处理，其中功率放大环节和功率输出也可看作电力电子装置；和功率输出也可看作电力电子装置；在电力电子技术中器件工作在开关状态，信息在电力电子技术中器件工作在开关状态，信息电子技术中器件既可工作于放大状态也可工作电子技术中器件既可工作于放大状态也可工作于开关状态；于开关状态；电子技术对信息进行处理和变换，电力电电子技术对信息

18、进行处理和变换，电力电子技术变换电力，处理能量。子技术变换电力，处理能量。Relation with Electronics2022/10/615第15页，此课件共66页哦控制理论广泛应用于电力装置和系统中；控制理论广泛应用于电力装置和系统中；电力电子技术是弱电控制强电的技术，控制电力电子技术是弱电控制强电的技术，控制理论是弱电控制强电的纽带；理论是弱电控制强电的纽带；电力电子装置是自动化技术的基础元件和重电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。要支撑技术。电力电子广泛应用于电气工程。电力电子广泛应用于电气工程。Relation with Control theoryRelation

19、 with Power2022/10/616第16页，此课件共66页哦电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术和和和和运运运运动动动动控控控控制制制制一一一一起起起起，和和和和计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术共共共共同同同同成成成成为为为为未来科学技术的两大支柱。未来科学技术的两大支柱。未来科学技术的两大支柱。未来科学技术的两大支柱。计算机计算机计算机计算机 人脑人脑人脑人脑 电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 消化系统和循环系统消化系统和循环系统消化系统和循环系统消化系统和循环系统 电力电子运动控制电力电子运动控制电力电子运动控制电力电子运动控制 肌肉和四肢肌肉

20、和四肢肌肉和四肢肌肉和四肢电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术是是是是电电电电能能能能变变变变换换换换技技技技术术术术,是是是是把把把把粗粗电电变变变变为为为为精精精精电电电电的的的的技技技技术术术术，能能能能源源源源是是是是人人人人类类类类社社社社会会会会的的的的永永永永恒恒恒恒话话话话题题题题，电电电电能能能能是是是是最最最最优优优优质质质质的的的的能能能能源源源源，因因因因此，电力电子技术将青春永驻。此，电力电子技术将青春永驻。此，电力电子技术将青春永驻。此，电力电子技术将青春永驻。一门崭新的技术，一门崭新的技术，一门崭新的技术，一门崭新的技术，21世纪世纪仍将以迅猛的速度发

21、展。仍将以迅猛的速度发展。地位和未来地位和未来Position and Future2022/10/617第17页，此课件共66页哦v vElectric power is used in almost every part and Electric power is used in almost every part and everywhere of modern human society.everywhere of modern human society.v vElectric power is the major form of energy Electric power is t

22、he major form of energy source used in modern human society.source used in modern human society.v vThe objective of power electronics is right on The objective of power electronics is right on how to use electric power,and how to use it how to use electric power,and how to use it effectively and eff

23、iciently,and how to improve effectively and efficiently,and how to improve the quality and utilization of electric power.the quality and utilization of electric power.v vPower electronics and information electronics Power electronics and information electronics make two poles of modern technology an

24、d make two poles of modern technology and human society:information electronics is the human society:information electronics is the brain,and power electronics is the muscle.brain,and power electronics is the muscle.Position and significance in the human societyPosition and significance in the human

25、 society2022/10/618第18页，此课件共66页哦 器件、变流拓扑、控制技术是电力电子技器件、变流拓扑、控制技术是电力电子技术的三大支柱。术的三大支柱。晶闸管的出现导致了电力电子技术的诞生晶闸管的出现导致了电力电子技术的诞生（19571957年，美国通用公司）。年，美国通用公司）。全控型大功率器件是现代电力电子技术全控型大功率器件是现代电力电子技术的基础（的基础（2020世纪世纪7070年代后期）。年代后期）。电力电子技术的发展史器件的发展史电力电子技术的发展史器件的发展史2022/10/619第19页，此课件共66页哦 电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为电力电子技术

26、的发展史是以电力电子器件的发展史为电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。纲的。纲的。纲的。晶闸管问世，晶闸管问世，(“公元元年公元元年”)IGBTIGBT及功率集成器及功率集成器件出现和发展时代件出现和发展时代晶闸管时代晶闸管时代水银（汞弧）整水银（汞弧）整流器时代流器时代电子管问电子管问世世全控型器件迅全控型器件迅速发展时期速发展时期史前期史前期（黎明期）（黎明期）1904190419301930194719471957195719701970198019801990199020002000t(t(年年年年)晶体管诞生晶体管诞生电力

27、电子技术的发展史器件的发展史电力电子技术的发展史器件的发展史2022/10/620第20页，此课件共66页哦近年来，通态电阻低且散热性好的碳化硅器件，迅近年来，通态电阻低且散热性好的碳化硅器件，迅速发展。其绝缘击穿场强为硅的速发展。其绝缘击穿场强为硅的5.3倍，高达倍，高达3.2MV/cm,导热率是硅的导热率是硅的3.3倍。倍。碳化硅器件的漂移电阻几乎就等于器件的全部电阻，碳化硅器件的漂移电阻几乎就等于器件的全部电阻，因而碳化硅器件的发热量极低。因而碳化硅器件的发热量极低。u新材料新材料SiC的采用的采用器件的发展器件的发展2022/10/621第21页，此课件共66页哦由由SiC制成的肖特基

28、二极管及制成的肖特基二极管及MOS场效应晶体管，场效应晶体管，与相同耐压的硅器件相比，漂移电阻区厚度薄一个数与相同耐压的硅器件相比，漂移电阻区厚度薄一个数量级，杂质浓度为硅的量级，杂质浓度为硅的2个数量级，碳化硅器件单位面个数量级，碳化硅器件单位面积的阻抗仅为硅器件的积的阻抗仅为硅器件的1/100。用用SiC制成的制成的IGBT等功率器件，已可采用少子注入等功率器件，已可采用少子注入等工艺，使通态阻抗减为硅器件的等工艺，使通态阻抗减为硅器件的1/10，加上，加上SiC器器件发热量小，因而导热性能极优。件发热量小，因而导热性能极优。可在可在600的高温下正常工作。的高温下正常工作。可利用体积微小

29、的器件控制很大的电流。可利用体积微小的器件控制很大的电流。可以说，碳化硅器件为减少功率器件体积和降低可以说，碳化硅器件为减少功率器件体积和降低电路损耗作出了重要贡献。电路损耗作出了重要贡献。器件的发展器件的发展u新材料新材料SiC的采用的采用2022/10/622第22页，此课件共66页哦 德国德国Infineon公司等已在市场上出售碳化硅肖特公司等已在市场上出售碳化硅肖特基势垒二极管，但价格还相对很高。世界不少大型半导基势垒二极管，但价格还相对很高。世界不少大型半导体公司纷纷开发降低碳化硅器件沟道电阻并且降低整个体公司纷纷开发降低碳化硅器件沟道电阻并且降低整个器件功耗的技术。器件功耗的技术。

30、低功耗的碳化硅器件已从实验室进入实用器件生产低功耗的碳化硅器件已从实验室进入实用器件生产阶段。目前碳化硅圆片价格还较高，缺陷也多。通过不阶段。目前碳化硅圆片价格还较高，缺陷也多。通过不断研究开发，预计碳化硅器件将主宰功率器件的市场。断研究开发，预计碳化硅器件将主宰功率器件的市场。器件的发展器件的发展u新材料新材料SiC的采用的采用2022/10/623第23页，此课件共66页哦 耐耐压压更更高高，导导通通电电阻阻更更低低，开开关关速速度度更快的器件，现已商品化的有：更快的器件，现已商品化的有：工工作作频频率率100MHZ，耐耐压压300V，功功率率300W的的MOSFET；工工 作作 频频 率

31、率 50KHZ，1200A/3500V的的IGBT；2200A/4500V和和 1800A/5500V的的IGCT。器件的发展器件的发展2022/10/624第24页，此课件共66页哦 频率频率 100MHz 100MHz 50KHz 50KHz 几几KHzKHz器件的发展情况示意图器件的发展情况示意图2022/10/625第25页，此课件共66页哦电子科大陈星弼院士发明的新结构耐压电子科大陈星弼院士发明的新结构耐压层功率器件，层功率器件，突破突破 传统理论传统理论 实现实现 已获美国专利已获美国专利器件的发展国内动态器件的发展国内动态2022/10/626第26页，此课件共66页哦陈星弼院士

32、另一已申请专利的陈星弼院士另一已申请专利的 高低压兼容技术高低压兼容技术 可实现在同一芯片上同时集成高压的可实现在同一芯片上同时集成高压的功率器件和低压的控制电路。功率器件和低压的控制电路。器件的发展器件的发展2022/10/627第27页，此课件共66页哦以变换器的发展史为纲：以变换器的发展史为纲：整流器整流器-逆变器逆变器-变频器。变频器。整流器时代整流器时代-20世纪世纪60，70年代。年代。工业用电是交流发电机提供，工业用电是交流发电机提供，20%电能以电能以直流形式消耗，如电解，牵引直流形式消耗，如电解，牵引(电气机车，电电气机车，电传动内燃机，地铁机车，城市无轨电车等），传动内燃机

33、，地铁机车，城市无轨电车等），直流传动（轧钢、造纸等）。直流传动（轧钢、造纸等）。大功率硅整流器把交流电转变为直流电，大功率硅整流器把交流电转变为直流电，在上世纪在上世纪6、70年代有很广泛的应用。年代有很广泛的应用。电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史History2022/10/628第28页，此课件共66页哦以变换器的发展史为纲：以变换器的发展史为纲：整流器整流器-逆变器逆变器-变频器。变频器。逆变器时代逆变器时代-20世纪世纪70，80年代。年代。能源危机，交流电机变频调速节能，关键能源危机，交流电机变频调速节能，关键技术直技术直-交变换；交变换；高压直流输电，静止式无功功率动态补

34、偿高压直流输电，静止式无功功率动态补偿等不仅可以实现整流，还可实现逆变，但工作等不仅可以实现整流，还可实现逆变，但工作频率主要在低频，频率主要在低频，GTO,GTR。电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史History2022/10/629第29页，此课件共66页哦以变换器的发展史为纲：以变换器的发展史为纲：整流器整流器-逆变器逆变器-变频器。变频器。变频器时代变频器时代-80年代年代 高频化高频化,IGBT,POWER MOSFET；硬件结构模块化，控制系统数字化，产品性能硬件结构模块化，控制系统数字化，产品性能 绿色化。绿色化。电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史History202

35、2/10/630第30页，此课件共66页哦l一般工业一般工业 Industrial Application电气传动电气传动 Electrical Drives 直流传动，工业电气传动，牵引调速直流传动，工业电气传动，牵引调速直流传动，工业电气传动，牵引调速直流传动，工业电气传动，牵引调速 系统，交流传动。系统，交流传动。系统，交流传动。系统，交流传动。电解，电镀等电化学工业用电源。电解，电镀等电化学工业用电源。冶金工业用感应加热电源，淬火电源及直冶金工业用感应加热电源，淬火电源及直流电弧炉电源。流电弧炉电源。电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/631第31

36、页，此课件共66页哦l交通运输交通运输 Transportation applications Trains&locomotives 火车，机车火车，机车 Subways Subways 地铁地铁 Trolley buses Trolley buses 电车电车电车电车 Magnetic levitation Magnetic levitation 磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车 Electric vehicles Electric vehicles 电动车电动车电动车电动车 Automotive electronics 自动驱动自动驱动 Ship power systems 船用电

37、源船用电源船用电源船用电源 Aircraft power systems 航空电源航空电源航空电源航空电源 电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/632第32页，此课件共66页哦l电力系统电力系统Utility systems applications电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application 目前，所有能源中电能约占目前，所有能源中电能约占目前，所有能源中电能约占目前，所有能源中电能约占40%40%，而电能中，而电能中，而电能中，而电能中60%60%以上以上以上以上至少经过一次以上电力电子装置的处理，其中至少经过一次以上电力电子装置的处理，

38、其中至少经过一次以上电力电子装置的处理，其中至少经过一次以上电力电子装置的处理，其中55%55%以上用以上用以上用以上用于电机和电机驱动控制，于电机和电机驱动控制，于电机和电机驱动控制，于电机和电机驱动控制，20%20%用于照明。用于照明。用于照明。用于照明。据发达国家预测，据发达国家预测，今后将有今后将有今后将有今后将有95%95%的电能要经电力电子的电能要经电力电子的电能要经电力电子的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设

39、备中，有95%95%与电力电子产业有关。与电力电子产业有关。与电力电子产业有关。与电力电子产业有关。如果用很好的电力电子技术去转换能量，至少人类可节省如果用很好的电力电子技术去转换能量，至少人类可节省如果用很好的电力电子技术去转换能量，至少人类可节省如果用很好的电力电子技术去转换能量，至少人类可节省1/31/3的能源。的能源。的能源。的能源。2022/10/633第33页，此课件共66页哦输电网中灵活交流输电技术输电网中灵活交流输电技术 Flexible ac transmission System(FACTS)Flexible ac transmission System(FACTS)198

40、6年提出，应用电力电子最新发展成年提出，应用电力电子最新发展成就及现代控制技术，实现对交流输电系统参就及现代控制技术，实现对交流输电系统参数及网络结构的灵活快速控制，以实现输送数及网络结构的灵活快速控制，以实现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，提高系统稳定性和安全性。提高系统稳定性和安全性。l电力系统电力系统Utility systems applications电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/634第34页，此课件共66页哦电力系统电力系统Utility systems applications电力电

41、子技术的应用电力电子技术的应用Application配电网中的用户电力电子技术配电网中的用户电力电子技术配电网中的用户电力电子技术配电网中的用户电力电子技术 (Custom Power)(Custom Power)技术核心：电力电子技术在电力系统中的应用，提高综技术核心：电力电子技术在电力系统中的应用，提高综技术核心：电力电子技术在电力系统中的应用，提高综技术核心：电力电子技术在电力系统中的应用，提高综合暂态电能质量，与柔性交流输电系统合暂态电能质量，与柔性交流输电系统合暂态电能质量，与柔性交流输电系统合暂态电能质量，与柔性交流输电系统FACTSFACTS比较，比较，比较，比较，其控制器原理及

42、结构相同，只是电气标称值较小，所以其控制器原理及结构相同，只是电气标称值较小，所以其控制器原理及结构相同，只是电气标称值较小，所以其控制器原理及结构相同，只是电气标称值较小，所以也叫配电网中的也叫配电网中的也叫配电网中的也叫配电网中的FACTSFACTS技术或技术或技术或技术或DFACTSDFACTS。目前国外已。目前国外已。目前国外已。目前国外已研制成功的控制器主要有静态开关设备和静态补偿器。研制成功的控制器主要有静态开关设备和静态补偿器。研制成功的控制器主要有静态开关设备和静态补偿器。研制成功的控制器主要有静态开关设备和静态补偿器。静态开关设备：固态断路器，固态转换开关静态开关设备：固态断

43、路器，固态转换开关 静态补偿器：串联、并联和混合型，用于电流、电静态补偿器：串联、并联和混合型，用于电流、电静态补偿器：串联、并联和混合型，用于电流、电静态补偿器：串联、并联和混合型，用于电流、电 压补偿压补偿压补偿压补偿2022/10/635第35页，此课件共66页哦高压直流输电：送电端和受电端的阀高压直流输电：送电端和受电端的阀 High-voltage dc transmission(HVDC)l电力系统电力系统Utility systems applications电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application 直流输电具有输电距离远、调节性能好、过电压水平直流输电具有输电

44、距离远、调节性能好、过电压水平低、线路损耗小等优点，特别适用于远距离大功率输电、低、线路损耗小等优点，特别适用于远距离大功率输电、区间电网互联调峰、海缆输电等场合。中国目前电力装机区间电网互联调峰、海缆输电等场合。中国目前电力装机容量已居世界第二位，亟待发展直流输电。容量已居世界第二位，亟待发展直流输电。2022/10/636第36页，此课件共66页哦u1984年年10月国家批准建设葛洲坝至上海直流输电工程。月国家批准建设葛洲坝至上海直流输电工程。规模为：规模为：500kV、1.2kA、双极额定输送容量、双极额定输送容量1 200MW，线路全长，线路全长1 045.7km。换流阀组每极采用一台

45、换流阀组每极采用一台12脉动的四重阀组，额定脉动的四重阀组，额定电流电流1.2kA、额定电压、额定电压500kV，额定容量，额定容量600MW。每。每极共三组四重阀，每组四重阀为极共三组四重阀，每组四重阀为8层，高层，高9.25m、宽、宽5.4m、深、深4.5m，重，重24t，悬挂在阀厅顶上，有利于抗，悬挂在阀厅顶上，有利于抗震。该线共用震。该线共用80mm水冷、空气绝缘的晶闸管元件水冷、空气绝缘的晶闸管元件5760只，其主要参数为只，其主要参数为1.2kA、5.8kV。高压直流输电：送电端和受电端的阀高压直流输电：送电端和受电端的阀 电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application

46、2022/10/637第37页，此课件共66页哦发电机励磁系统发电机励磁系统 Magnetic field system of generatorl电力系统电力系统Utility systems applications电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/638第38页，此课件共66页哦无功补偿和谐波抑制：无功补偿和谐波抑制：无功补偿和谐波抑制：无功补偿和谐波抑制：晶闸管控制电抗器（晶闸管控制电抗器（晶闸管控制电抗器（晶闸管控制电抗器（TCRTCR）晶闸管投切电容器晶闸管投切电容器（TSC）静止无功发生器（静止无功发生器（静止无功发生器（静止无功发生器（S

47、VGSVG）有源滤波器有源滤波器有源滤波器有源滤波器(APF)(APF)统一潮流控制器等。统一潮流控制器等。统一潮流控制器等。统一潮流控制器等。Static var compensation&harmonics suppression:TCR,TSC,SVG,APF suppression:TCR,TSC,SVG,APF。配电系统：防止电网瞬时停电，瞬时电压跌落，闪变等，配电系统：防止电网瞬时停电，瞬时电压跌落，闪变等，配电系统：防止电网瞬时停电，瞬时电压跌落，闪变等，配电系统：防止电网瞬时停电，瞬时电压跌落，闪变等，进行电能质量控制，改善供电质量。进行电能质量控制，改善供电质量。进行电能质量

48、控制，改善供电质量。进行电能质量控制，改善供电质量。l电力系统电力系统Utility systems applications电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/639第39页，此课件共66页哦l电子装置用电源电子装置用电源-高频开关电源，如通信电源，高频开关电源，如通信电源，计算机电源，手机电源。计算机电源，手机电源。计算机发展提出了绿色电脑和绿色电源，绿计算机发展提出了绿色电脑和绿色电源，绿色电脑是指对环境无害的个人电脑，绿色电源指色电脑是指对环境无害的个人电脑，绿色电源指与绿色电脑相关的高效省电电源。美国环境保护与绿色电脑相关的高效省电电源。美国环境

49、保护署署1992年年6月月17日日“能源之星能源之星”计划规定，台计划规定，台式电脑或相关外围设备在睡眠状态下耗电量小于式电脑或相关外围设备在睡眠状态下耗电量小于30W，则符合绿色电脑要求。目前效率为，则符合绿色电脑要求。目前效率为75%的的200W开关电源，电源自身消耗开关电源，电源自身消耗50W能源。能源。电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/640第40页，此课件共66页哦l家用电器家用电器-节能灯，变频空调等。节能灯，变频空调等。l其他其他-不停电电源不停电电源（UPS）。）。电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/

50、641第41页，此课件共66页哦轧钢机轧钢机轧钢机轧钢机数控机床数控机床数控机床数控机床冶金工业冶金工业冶金工业冶金工业电解铝电解铝电解铝电解铝电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/642第42页，此课件共66页哦电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application2022/10/643第43页，此课件共66页哦电力电子技术的应用电力电子技术的应用Application中国南方电网公司中国南方电网公司安顺换流站安顺换流站晶闸管投切电容器晶闸管投切电容器静止无功发生器静止无功发生器2022/10/644第44页，此课件共66页哦SVC高压直流装置高压直流