第1章 电力电子技术优秀PPT.ppt
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1、第1章 电力电子技术2023/2/231现在学习的是第1页,共66页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Zhao LihuaEmail:Email:2023/2/232现在学习的是第2页,共66页Introductio
2、n2023/2/233现在学习的是第3页,共66页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?2023/2/234现在学习的是第4页,共66页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
3、之间的弱电控制强电的技术,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?2023/2/235现在学习的是第5页,共66页Relation with information electronicsPower electronics and information Power electronics and information electronicselectronics 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
4、子技术电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信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2023/2/236现在学习的是第6页,共66页Power electronics and information Power electronics and information electronicselectronics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(to process information)(to process information)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
5、换(to process electric power)(to process electric power)电子技术电子技术一般即指信息电子技术,广义而言,也包括电力电子技一般即指信息电子技术,广义而言,也包括电力电子技一般即指信息电子技术,广义而言,也包括电力电子技一般即指信息电子技术,广义而言,也包括电力电子技术。术。术。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使用电力电子器件对电能进行变换和控制使用电力电子器件对电能进行变换和控制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。的技术,即应用于电力领域的电子技术。的
6、技术,即应用于电力领域的电子技术。的技术,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 electronics2023/2/237现在学习的是第7页,共66页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
7、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?2023/2/238现在学习的是第8页,共66页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
8、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 properties in two types of electric power conversion。DC-magnitude AC-frequency,magnitude,number of phases变流技术变流技术conversion2023/2/239现在学习的是第9页,共66页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
9、流斩波直流斩波直流斩波直流斩波DC to DC DC to DC converterconverter(Chopper)(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 converterconver
10、ter逆变逆变逆变逆变DC to AC DC to AC converterconverter(Inverter)(Inverter)Classification of power converters输入输入输入输入inputinputinputinput输出输出输出输出outputoutputoutputoutput2023/2/2310现在学习的是第10页,共66页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
11、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(Chop
12、per)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。电动车,高性能可调电源,直流电机驱动。Classification of power converters2023/2/2311现在学习的是第11页,共66页电力电子学电力电子学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: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。工程技术两个角度称呼。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
13、用下图的倒三角形对电力电子子学进行了描述,被全世界普遍接受。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 powe
14、r Static&rotating power equipmentequipmentControl:Control:Continuous,Discrete Continuous,DiscretePower Eletronics is the interface Power Eletronics is the interface between electronics and powerbetween electronics and power。2023/2/2312现在学习的是第12页,共66页 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
15、 A幅值幅值 m m相数相数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2023/2/2313现在学习的是第13页,共66页Relation with multiple disciplinesPower ElectronicsPower ElectronicsSystems&Systems&Control theoryControl theoryCircuit theoryCircuit theorySignal processingSignal processingSimulation&Simulation&ComputingComputingElectronicsElectronic
16、sSolid stateSolid 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 engineeri
17、ng.2023/2/2314现在学习的是第14页,共66页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,其中功率放大环节和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;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
18、进行处理和变换,电力电电子技术对信息进行处理和变换,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 Electronics2023/2/2315现在学习的是第15页,共66页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,控制理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;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 Co
19、ntrol theoryRelation with Power2023/2/2316现在学习的是第16页,共66页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
20、电子运动控制电力电子运动控制 肌肉和四肢肌肉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,因因因因此此此此,电力电子技术将青春永驻。电力电子技术将青春永驻。电力电子技术将青春永驻。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
21、的技术,2121世纪世纪世纪世纪仍将以迅猛的速度发展。仍将以迅猛的速度发展。仍将以迅猛的速度发展。仍将以迅猛的速度发展。地位和未来地位和未来Position and Future2023/2/2317现在学习的是第17页,共66页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 powe
22、r is the major form of energy Electric power is the 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 ele
23、ctric power,and how to use it effectively and efficiently,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 e
24、lectronics make two poles of modern technology and 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 hu
25、man societyPosition and significance in the human society2023/2/2318现在学习的是第18页,共66页 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202
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