湖南大学现代电力电子技术.pptx

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1、 现代电力电子技术现代电力电子技术教学参考书第1页/共16页 现代电力电子技术现代电力电子技术教学参考书第2页/共16页 现代电力电子技术现代电力电子技术教学参考书第3页/共16页 现代电力电子技术现代电力电子技术教学参考书第4页/共16页 第第1章章 绪论绪论一、电力电子学（一、电力电子学（Power Electronics)美国学者美国学者W.Newell认为电力电子学是由电力学、电子学和控制理论认为电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。三个学科交叉而形成的。电力电子技术与电力电子学并无实质的不同，只不过前者从工程技术角度而后者从学术角度来称呼所研究的学科。通常把电力

2、电子技术归属于电气工程学科第5页/共16页 二、电力电子技术的研究内容半导体电力开关：功率处理器，实现电能变换（电力电子主电路）电力电子控制系统：信息处理器，实现对功率处理器的控制，电力电子装置和负载组成闭环系统。1、电力电子装置的组成 第第1章章 绪论绪论第6页/共16页 2、电力电子装置类型AC/DC 变换器（整流器）：具有不控、半控、全控等控制方式以及桥式、双半波等结构。具有不控、半控、全控等控制方式以及桥式、双半波等结构。传统的不控和相控整流方式，控制简单、效率高，但具有滞后的功率传统的不控和相控整流方式，控制简单、效率高，但具有滞后的功率 因数因数 ，且输入电流中低次谐波含量较高，对

3、电网污染大。，且输入电流中低次谐波含量较高，对电网污染大。使输入电流波形接近正弦、功率因数接近使输入电流波形接近正弦、功率因数接近1 1的高频整流器以及各种功的高频整流器以及各种功 率因数校正（率因数校正（PFCPFC）器正逐步应用于整流装置中。）器正逐步应用于整流装置中。DC/DC变换器变换器 将一种电压、电流规格的直流电变换为另一种规格的直流电的装置。将一种电压、电流规格的直流电变换为另一种规格的直流电的装置。主要用在直流电机驱动和开关电源中。主要用在直流电机驱动和开关电源中。谐振和准谐振软开关谐振和准谐振软开关DC/DCDC/DC变换器是目前研究的热点。提高工作频率变换器是目前研究的热点

4、。提高工作频率 和功率密度，是主要的目标和功率密度，是主要的目标DC/AC变换器变换器(逆变器逆变器)用于将直流电变换成交流电。根据输出电压及频率的变化情况，可分为用于将直流电变换成交流电。根据输出电压及频率的变化情况，可分为恒频恒压（恒频恒压（CVCFCVCF）及调频调压（）及调频调压（VVVFVVVF）两类。）两类。研究热点集中在输出量控制技术、高频链技术、软开关技术及多电平变研究热点集中在输出量控制技术、高频链技术、软开关技术及多电平变换器上。换器上。第第1章章 绪论绪论第7页/共16页AC/AC变换器变换器用于将一种规格的交流电变换为另一种规格的交流电。输入和输出频率相同用于将一种规格

5、的交流电变换为另一种规格的交流电。输入和输出频率相同的称为的称为交流调压器，频率发生变化的称为，频率发生变化的称为周波变换器或变频器。AC/ACAC/AC变换器变换器目前仍以相控方式为主，主要用于调光、调温及低速大容量交流调速系统。目前仍以相控方式为主，主要用于调光、调温及低速大容量交流调速系统。中、小容量电机驱动变频器大多采用中、小容量电机驱动变频器大多采用交直交间接变换。基于。基于PWM理论的理论的矩阵变换器和许多高频链变换方式近来相继被提出，目前正处在研究阶段。和许多高频链变换方式近来相继被提出，目前正处在研究阶段。静态开关静态开关又称无触点开关，可控电力开关。又称无触点开关，可控电力开

6、关。静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关由电子电路控制，自动化程度高。由电子电路控制，自动化程度高。第第1章章 绪论绪论第8页/共16页 第第1章章 绪论绪论3、电力电子技术的主要研究内容第9页/共16页 第第1章章 绪论绪论第10页/共16页 第第1章章 绪论绪论第11页/共16页 第第1章章 绪论绪论第12页/共16页 第第1章章 绪论绪论三、电力电子技术的发展趋势三、电力电子技术的发展趋势1、绝缘栅晶体管（、绝缘栅晶体管（IGBT）的崛起和功率晶体管（）的崛起和功率晶体管（GTR)的淡出的淡出 晶闸管

7、（SCR）、功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）、门极可关断晶闸管（GTO）、集成门极换流 晶闸管（IGCT）、2、模块化和功率集成电路（、模块化和功率集成电路（PIC）的出现）的出现u 模块化：MOSFET、IGBT、IGCT属于功率集成器件，按照电路拓扑 安置在一起构成功率模块u 智能功率模块：模块除主电路功率器件外，还包含相应的接口电路、保护电路和驱动电路。u 功率集成电路：在智能功率模块电路基础上，增加控制电路第13页/共16页 第第1章章 绪论绪论3、脉冲宽度调制技术（、脉冲宽度调制技术（PWM）的广泛应用）的广泛应用u 维持开关周期恒定，通过

8、控制功率器件的占空比控制输出量大小u 特点：兼具压控和频控功能、降低谐波含量，提高响应速度u 应用领域：DC/DC、AC/DC、DC/AC、AC/ACu PWM技术不断进步：4、高频化趋势和、高频化趋势和PWM软开关技术的提出软开关技术的提出u 高频化带来的好处：提高开关频率使电路具有更高的功率密度、可靠性、低 噪声和快速响应、提高最低次谐波次数和降低谐波含量u 高频化带来的问题：器件开关损耗增加、电路效率降低、电磁干扰增 强、环境污染加重。u 软开关技术：控制型软开关、缓冲型软开关、直流谐振软开关5、PWM多电平电路在大功率领域的应用多电平电路在大功率领域的应用u 大功率领域：大功率交流调速（中压驱动）、有源滤波、电力系统 控制、新能源发电等。u 多电平技术：输出或输入具有多个电平，可以合理解决器件容量和 扩容的矛盾、有效控制谐波含量和降低电磁干扰（EMI）u 问题：复杂性和可靠性、高投入与低回报第14页/共16页 第第1章章 绪论绪论第15页/共16页感谢您的观看。感谢您的观看。第16页/共16页