华南理工大学电力电子技术教学课件绪论

suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Electric Engineering College of SCUT电力电子技术华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT引言什么是电力电子技术?顾名思义，电力电子技术是应用于电力领域的电 子技术，是电子技术的两大分支之一。电力电子学是研究采用电力半导体器件实现对电 能的变换和控制的科学。而通常所说的模拟电子技术和数字电子技术则属 于电子技术的另一分支一 信息电子技术。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技 术主要用于电力变换。引言-研究电力电子技术的意义危机的重要技术手段三大危机:能源危机、资源危机和环境危机。绪论-3华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-能源危机环境破坏沙漠化suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT引言-研究电力电子技术的意义100kW Photovoltaic Array and 10kW WindTurbine in Beverly, MA解决途径可再生能源 （太阳能、风 能、潮汐能、地热能）、新 能源（燃料电 池等）；局效率和高品 质的用电。技术手段电力电子技术引言-研究电力电子技术的意义李泽元教授 (Fred C Lee )美国电力电子系统中心(CPES)主任世界各国对电力电子技术都十分 重视。例如美国1998年9月批准，由美 国国家科学基金会(National Science Foundation )投资建立了美国电力电 子系统中心CPES ( Center for Power Electronics System ) f 它包括5所大学、 10多个研究所和50多个公司，第一期 投资就达6300万美元。美国政府已经 把发展电力电子技术提升到跨实际国 策的战略高度。引言-我们身边的电力电子技术绪论-5华南理工考研资料联盟(每年更新)：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！4k华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT1.2.3.4.5.目录电力电子学的形成电力电子技术的内容 电力电子学与相关学科间的关系 电力电子技术的应用领域电力电子技术谍程的学习内容绪论-7华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-教学内容掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史 了解电力电子技术的应用范围 了解电力电子技术的发展前景 了解本课程的内容、任务与要求suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT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。绪论-9华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子学的历史 1904年，电子管出现，从而开创了电子技术之先 河；1948年，晶体管发明，引发了电子技术的一场革命，真空电子管被晶体管所替代。 20世纪60年代以后，随着IC （集成电踣）、LSI （大规模集成电踣）等新器件的陆续开发，电子 技术在处理小信号的通信、信息、测量、控制等 领域取得了显著发展，信息电子技术的鼎盛时代 从此开始，并延续至今曰。电力电子学的历史处理大功率的技术是采用什么器件呢?在真空电子管出现后不久，就发明了能够通过 大电流的气体放电管（闸流管）。20世纪30年代，采用闸流管进行电动机控制研 究实用化。在30年代到50年代，可处理数百干瓦以上功率 的大容量水银整流器发展迅速并进入大量应用的时期，它广泛用于电化学工业、电气化铁踣、 轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。电力电子学的历史个晶闸管 1957年，美国通用电气公司研制出第（Thyristor ）或Silicon Controlled Rectifier （ SCR , 可控&）,晶闸管因电气性能和控制性能优越，其 应用范围迅速扩大。同时，由于水银整流器很难做到小型化 从而使它 很快被晶闸管取代 晶闸管在电力变换及控制中占 了主流地位。随着电力半导体器件在大容量方面的发展，控制电力半导体器件的新技术也不断出现，电子技术逐渐 向功率控制扩展，从而形成了电力电子学。绪论-11华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子学的历史-般认为,电子学的诞生是以晶阐管的发明为 20世纪60年代以后，以晶闸管为代表的各类高电压、 大电流电力半导体开关器件相继研制成功并得到广 泛应用，电力电子技术迅猛发展。最近十几年，以微电子技术精细加工为基础的高频、 高压、大电流、全控型电力半导体开关器件的研制 工作发展迅速，电压电流额定值更高、性能更优良、 开关速度更快的新器件有望得到广泛应用。当前，电力电子技术所涉及的功率等级从几微瓦至 几十亿瓦，而工作频率范围则从直流至几百万赫兹。绪论-13华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-#华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-目录1.电力电子学的形成4.5.2. 电力电子技术的内容3. 电力电子学与相关学科间的关系电力电子技术的应用领域电力电子技术谍程的学习内容suct-kyzl预祝你考研成功！4k华南理工大学电力学晚 The Bectric Engineering College of SCUT华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-21华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-电力电子技术的内涵电力电子技术是弱电控制强电的技术信息控制一以弱电形式出现电网一提供生产机械的能源、以强电形式出现 生产机械-负载电力电子技术-根据信息控制，执行对电网能量变 换，使生产机械按信息控制要求工作。或者说，电力电子技术通过电力电子器件进行电力变 换P电力控制，向用户提供适合其负载的最佳电压和 电流。电力电子技术的定义电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用电力半导体开关器件和半导 体集成电路、微处理器控制系统实现电力变 换和控制。输入电源种类和输出形式用的输入电源有交流和直流两种从公用电网直接得到的是固定频率的某一标准等级的单相或三相交流电源而从蓄电池和干电池得到的是直流电源但是用电设备的类型、功能却是干差万别的, 对电能的电压、频率要求各不相同举例普通的白炽灯照明需要220V50HZ (或110V60HZ )单相交流电；机械工业中的感应加热设备必须由中频或高频交流 电源供电；化学f业i的电解、电镀由低压直流电源供电: 地铁要求有可控的高压直流电源对机车供电； 通信设备如程控交换机需要48V低压大电流的直流电源；要求调速的直流电动机需要可变的直流电压源供电; 蓄电池的充电设备要求有大功率脉冲电源。输入电源种类和输出形式总的来说,输出有以下两种形式:1.直流-幅值恒定的稳压输出；幅值可调的稳压输出。2.交流-频率固定、幅值可调的交流输出；频率及幅值均可调的交流输出。由于从电源得到的电力往往不能直接满足负载 （或用电设备）的要求，因此需要进行电力变换。电力变换是指在电源和负载之间进行电压（电流） 的大小、频率、波形、相位及相数的变换。电力变换的种类 按照变换器输入输出端电能的形态（频率）电力变换器可分为四大类:输入输出交流直流直流整流直流斩波交流交流电力控制 变频、变相逆变suct-kyzl预祝你考研成功！4k华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力变换的种类交流-直流变换器(AC-DC converter )或 整流器(rectifier )声流-交流变换器(DC-AC converter )或 逆变器(inverter )直流-直流变换器(DC-DC converter )或 直流斩波 ( chopper )交流-交流变换器(AC-AC converter )交流电力控制电路(ac controller )交交变频电路或周波变换器(cycloconverter )电力变换器的基本电踣和工作原理（1）电力变换器基本电踣结构输出电的波形说明交流-直流（整流）MdS1S4 s2s3 s，s4 s2s3zyvyv / rt / / /利用开关 s4 的导通和关断的组合，可将交流 变换为直流。若 控制开关导通的 时间，便可改变 直流电压（平均 值）的大小。典型应用直流电源直流输电j直流电动机驱动j隧道通风机i 水泵i 电热控制电力变换器的基本电踣和工作原理（2 ）电力变换器基本电踣结构输出电压的波形说明交流-交流 （交流电力 控制）rO-jpvU2 O 久 Md |Rs2s2控制开关、s2 的导通时间，便 可改变输出交流 电压（有效值） 的大小。典型应用调光装置无功补偿装置交流电动机控制交流电压稳压器风机电梯控制电热控制绪论-23华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！电力变换器基本电踣结构输出电压的波形说明直流-直流（斩波）控制开关S的导通和关断，便可改变输出直流电压（平均值）的 大小。脚s导通关断 t典型应用开关稳压器斩波型电车电池叉车直流伺服电动机华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-25华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力变换器基本电踣结构输出电压的波形说明直流-交流（逆变）E S4SSIHL利用开关 s4 的导通和关断的 组合，可将负载 电压值控制在正 负范围，并可改 变负载电压的频 率和大小。典型应用电子镇流器变频空调逆变型电车i交流电动机驱动i i 不间断电源ups ii无功功率补偿装i ;置-II感应加热器 太阳能电池、 燃料电池用电源 隧道通风机绪论-29华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-电力变换器中的开关机械开关通过机械的方式使触点接通（断开）动作速度慢，易产生电弧，寿命短产生的损耗扱小，适用于大功率的开、关及切换 电力半导体开关由电力二极管、晶闸管、电力晶体管、电力场效 应晶体管等半导体器件构成，属非线性元件能够芫成数干赫兹至数百干赫兹高速下的导通与 关断，而且寿命长可极精确地进行功率变换华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力变换器中的开关电路的一种基本分析方法就是将开关器件 理想化 把开关看作理想开关 即：关断时，开关的阻抗为无穷大，开关中流过的电 流为零；导通时，开关的阻抗为零，开关两端的电压为零;开关从导通状态变为关断状态的时间，或者从关 断状态变为导通状态的时间为零：开关即使进行高速、长时间反复导通与关断，开 关不会损坏。孵離近于醐开关*但不能满足上述条1.2.3.4.5.目录电力电子学的形成电力电子技术的内容 电力电子学与相关学科间的关系 电力电子技术的应用领域 电力电子技术谍程的学习内容suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子学的构成电力电子学主要是由 电力学、电子学和控 制理论三个学科交叉 而形成的学科(w. E. Newell f 1974 )电子学电力学连续、离散控制理论 电力电子学和 电力电子技术分 别从学术和工程技术 的角度来称呼，实际 内容没有很大不同电力电子技术和电子学的关系电力电子学中的电力电子器件- 电子学中的电子器 件电力电子学中的电力电子电踣- 电子学中的电子电 踣电力电子器件制造技术和电子器件制造技术的理论基 础是一样的，大多数工艺也相同现代电力电子器件的制造设备和微电子制造技术通用电力电子电踣和电子电踣的分析方法一致，但应用的 目的不同：电子电踣用于信息处理，电力电子电踣用 于电力变换和控制电力电子技术和电子学的关系电力电子电路广泛用于电视机、计算机等电 子装置中，其电源部分都是电力电子电路 信息电子技术中，半导体器件既可工作在放 大状态，也可工作在开关状态而在电力电子电路中，为避免功率损耗过大, 半导体器件总在开关状态，这是电力电子技 术的一个重要特征！电力电子技术和电力学的关系电力电子技术广泛用于电气工程中电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止 无功补偿、电力机车牽引、交直流电力传动、 电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等 电力系统和电气工程通常把电力电子技术归属于电气工程学科电力电子技术是电气工程学科中一个最为活 跃的分支绪论-33华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子技术和控制理论的关系 控制理论广泛用于电力电子技术,它使电力电子装置和系统的性能满足各种需求; 电力电子技术可看成弱电控制强电的技 术，是弱电和强电的接口，控制理论是 实现该接口的强有力纽带； 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。绪论-35华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！4k华南理工大学电力学晚 The Bectric Engineering College of SCUT高度交叉的边缘学科绪论-#华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT1.2.3.4.5.目录电力电子学的形成电力电子技术的内容 电力电子学与相关学科间的关系 电力电子按术的应用领城电力电子技术谍程的学习内容电力电子技术的应用领域电力电子技术正广泛应用于般工业、交通运输、电力系统、家用电器、新能源系统等许多领域 为什么电力电子技术能应用于这么多领域呢?电力电子技术可以实现下面一些要求:增强功能；提高性能；高效率；萵可靠性；体积小、重量轻、价格低。电力电子技术的发展趋势向容量更大和更小的两个方向发展大的方面:以高压直流输电 和交流柔性输电 为代表。小的方面：备、办公自动化等设备中的电源为代表。以家电、通讯设绪论-39华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子技术的发展趋势向集成化方向发展萵可靠性、高自动化、萵性能、标准化的要求。将电力电子的功率半导体和微电子的信息半导体 集成在一起，并按不同功能的电力电子电踣、控制、 检测和执行机构模块化。集成化使电力电子产品象目前IC芯片应用那么方 便、普及和可靠。电力电子产品集成化市场前景极大。预计将与微 电子集成电踣成为未来电子行业的一个重要经济增 长点。电力电子技术的发展趋势向智能化方向发展将控制技术与电力电子技术相结合，使电力电子装 置性能进一步提高。目前正在发展电力电子IP模块。绪论-43华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子技术的应用领域般工ilk在交流传动中的应用绪论-45华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT交直流电动机的控制zf zf zf y jz y51a.晶闸管整流器控制（小大容量直流电动机）b.斩波器控制（小容量直流电动机）C.逆变器控制（小大容量交流电动机）绪论-#华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT水泵、风机的控制绪论-51华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-输入电源输入电源(a )传统驱动方式输出输入(b )调速驱动方式电力电子技术的应用领域国防工此全电或多电飞机现代飞机的二次能源主要有三种：液压能，气 压能和电能。液压能由航空发动机直接驱动的液压泵产生。用于 飞机舵面的操纵、发动机控制、舱门的启闭和起落架的收放等场合。气压能主要是提取发动机增压后的空气，用于发动 机的启动，机轮的刹车和飞机的环境控制系统。电能主要由航空发动机直接或间接传动的发电机产 生，向飞机电子设备、电气仪表、电动机械、照明 和加温等设备供电。全电或多电飞机发展全电和多电飞机技术，把飞机的二次能源统一为 电能：航空发动机的结构简化，提高了发动机的推重比，减少了发 动机的迎风面积，节省了发动机的油耗。简化了飞机内部结构。简化了地面支持设备和飞机上与地面支持设备间的接口。优点:有助于提高飞机的可靠性，维修性，地面支持 性能和生存能力，减轻了飞机重量。现在全电飞机技术已发展到汽车，坦克和舰船。美国的波音B-7E7和欧洲的空中列车A380是当代多电 飞机的代表，它们的发电功率达到1.35MW !suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT全电或多电飞机全电和多电飞机的电源系统和常规飞机一样,由主电 源，辅助电源、应急电源、二次电源和地面电源供电接口等组成。其主要特点是:电源功率显著增大，所需供电类型增多。要求电源有余度、容错和不间断供电功能，显著提 高电源的可靠性，减少电源故障导致的危害性。要求电源供电质量进一步提高。要求电源，特別是主电源有高的转换效率，降低电 源损耗和发热量。现在，国内外航空电源界大都认 为全电和多电飞机的电源以采用270V高压直流电 源为好，最新成果是采用变频电源系统。电力电子在全电多电飞机中的应用全电或多电飞机要求电源系统、配电系统和飞机用电 设备有一个新的发展，因此全电多电飞机的发展离不 开电力电子学的发展。高频电力电子技术和高温电力电子技术是适应全电和 多电飞机发展的电力电子技术高频电力电子技术是降低电力电子装置的体积重 量，提高功率密度和达到高工作可靠性的重要途 径现代飞机和发动机的发展，使飞机电气设备的工 作环境温度显著升高，要求使用高温电力电子器 件电力电子技术的应用领域交通运输电梯运输机械: 电动车 电气机车 内燃机 地下铁道 轻轨机车 无轨电车绪论-55华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-#华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-直流电动机b）斩波电踣方式C）逆变电踣方式控制直流电动机异步电动机suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-59华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-电动汽车优点：节能（比天然气汽车、汽油汽车效率高15%和30% ）环保（理论上接近零排放）、智能化（电气化易于智能化）结构及组成:储能系统、逆变器、电动机传动系统 储能系统：燃料、电池、超级电容、飞轮、弹力装置、热系统 电池：燃料电池（新型的燃料电池是采用氢和氧化学反应直接 转化为电能的装置，而排出的只是水，它具有零排放、高效率 和资源可再生的巨大优点）、高储能电池（镍氢电池、锂离子 电池）逆变器：三相全桥逆变器电动机：异步电动机、同步电动机、开关磁阻电机类型：纯电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽 车目前主要发展方向：混合动力汽车国内外电动汽车的发展状况 2004年底，曰本丰田的混合动力轿车Prius已经在全球销售20多万辆。而我国自行生产的电动汽车刚刚开始进入示范运行，还面临市场准入的诸多难题。土交流传动电力机车特点：功率大、起动 牽引力大、高速（速 度可达3 5 0 510km/h）、安全、 可靠、节能、易智能 化。原理：大功率逆变器 推动交流电动机。应用：将广泛应用于 铁踣运输、地铁运输逆变器单逆变器推动多台电动机系统逆变群 1逆变器|单逆变器推动单台电动机系统中，交流传动电力机车发展沿革 1965年，德国HENSCHEL公司与ABB开始研制，1971年世界第一台交流传动电力机车DE2500开发成 功。 80年代，欧洲为交流传动电力机车主要发展基地。 90年代，美国异军突起，GM公司、GE、MK公司形成三足鼎立的格局。目前，除德国、美国外，法国、意大利、西班牙、芬兰、日本、印度能够生产交流传动电力机车。我国从 60代末开始研制，直到1996年6月19曰第一台AC4000型交流传动电力机车（原型机）在株洲电力机车厂诞 生,并正式进入实质性研制阶段。suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT广深铁踣高速动车组是我国第一个批量投入商 业运菅的交流传动产品，交流传动电力机车速 度达200km/h。i船舶电力电子系统电力电+技术在船舶上的应用发电电传动电力技术汁赙机及授解tt木;通讯导航电热技术）照明技术超#技术i1.发电机醣磁1交流电动机无功朴焓系镜倚.&据灶理!通讯翻电中頻电源I一光灯1 1 超*波扳蕩器调速计算町开关电源源（加热3k银灯的荡翊|3波S明电动机逆变裝徽叽控制声纳电源岛频热处理p镜浼器接调速vre电源,自倥系统的控制卫塱通讯电源调光器卜工.採，探色）11起货机K制澌能鹄|太阳h報迸裎制，广播发射机fi汰灼机特种光源挖.1免戰铒十发生1谷炎别电能燃忾电笛达脉冲电徽波炉。器动机投囲态夜触器源恒am初:CTS核磁荈振1轴带发电机电悴&引11榭电器傚波通讯电电梯功用：电梯是一种复杂的机电一体化装置,是一种常见的运载工具。传统电梯传动方式：继电器、接触器顺序控制交直流电动机。缺点是舒适性差和耗能、智能化程度低。变频调速电梯:电力电子变换器、交流电动机、微机控制系统。优点是舒适性好和节能、智能化程度高。国内发展势头良好：沈阳电梯厂、上海三菱电梯公司、 广州电梯厂、杭州西子电梯厂可以生产。电力电子技术的应用领域电力系统高压直流输电高压直流装置HVDC优点：造价及运行费用低（绝缘要求低、损耗小、导电材料省）;易于用于海底及地下输电（唯一的 选择）;可实现交流电网之间的非同期联网 （无稳定性问题、区域故障不会扩 大、易于潮流控制、不同频电网的 连接）；可交直流并联输电（提高输电能 力）。土高压直流输电系统电踣图原理:发电机-变压器升压-整流-直流输电线-逆变-负载绪论-69华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-电力有源滤波器特点_可动态消除电网的任意次谐波,且体积小、重量轻。原理-在线检测出电网的动态谐波大,通过逆变器产生与电网的动态谐波大小相等、方向 相反的谐波注入电抵消电网的谐5波。交流柔性输电技术（FACTS ） FACTS技术为增强输电系统提供了新的手段。定义：应用大功率、高性能的电力电子元件制成可 控的有功或无功电源以及电网的一次设备等，以实 现对输电系统的电压、阻抗、相位角、功率、潮流 等的灵活控制，将原基本不可控的电网变得可以全 面控制。从而大大提高电力系统的高度灵活性和安 全稳定性，使得现有输电线踣的输送能力大大提高。交流柔性输电基本设备变频励磁系统柔性电气开关技术动态无功功率补偿（SVC） 静止调相机（STATCOM ） 次同步振荡阻尼器（NGH ） 可控串联补偿器（TCSC） 可控静止移相器（TCPS） 综合潮流控制器（UPFC ） 可控制动电阻（TCBR）超导储能系统 分布式电源系统抽水蓄能系统动态电压限制器（DVL）超导储能（SMES ）suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT电力电子变压器 (Power Electronic Transformer，PET )电力变压器是输电系统中最基本的组成设备 电力电子变压器是一种新型的电能转换设备, 它通过电力电子变换技术实现电力系统中的 电压变换和能量传递，其突出特点在于通过 电压源换流器对其交流侧电压的幅值和相位 进行实时控制，实现变压器原副方电压，电 流和功率的灵活调节。j电力电子变压器原理图I PET的基本工作原理框图Fig. I Basic ImuCk diagram nf clcelnnic tninsfonncrf PET）在原方，将输入的工频交流通过电力电子换流器转化为 高频信号 即升频 然后通过高频变压器耦合到副方， 再经电力电子换流器还原成工频交流输出，即降频。 高压交流电输入-整流-高频逆变-高频降压变压器- 整流-工频逆变-负载电力电子变压器优点可以提高供电可靠性;体积小,重量轻;可以高度自动化：无大铁芯，不产生励磁涌流；改善供电电能质量，实现恒频、恒压输出； 有望解决副方负荷不平衡造成电网不对称问题; 电压、电流互感器检测装置变得更简单；装置采用数字化控制，具有智能化特点;实现在线连续监测和控制，可以不需要常规继电保 护装置；环保效果好。感应电力传输技术(IPT ) Inductive Power Transfer IPT极具潜在发展前景的输电方式！原理:通过电力电子技术及电磁感应耦合原理实现无 线电力传输。供电线踣和用电电器设备之间通过非物理连接而进行 能量传送。采用的频率波段（几十几百kHz ）进行无线输电。 优点:安全、可靠、灵活缺点:容量、效率、距离、电磁干扰感应电力传输技术(IPT )能量发送器：与接收器之间无机械、电气连接分离式功率变压器：气隙较大，耦合程度小 能量接收器：可以灵活移动感应电力传输技术(IPT )最早的应用实例-电动牙刷 20世纪70年代中期出现牙刷不用时，杯型底座通过电磁感应给牙刷中的电池充电大功率的应用-几个干瓦至几百干瓦集中在给移动设备，特别是在恶劣环境下的供电 问题，如电动汽车，起重机，运货车，以及水下、 井下设备。实现空间电站及月球电站向地球传送能量绪论-75华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT感应电力传输技术的国外发展状况 20世纪90年代初开始研究，典型的商业化产品包括 曰本大阪富库公司的单轨行车和无电平自动运货 车新西兰奧克兰大学所属奇思公司的Rotorua国家 地热公园的40kW旅客电动运输车，现已安全运 行约4年德国奧姆富尔公司的150kW载人电动列车，电 动游船的水下驱动美国通用汽车公司一个分公司的电车感应耦合充 电器，专门用于GM的EV1型电动汽车充电电力电子技术的应用领域新能源系统各种新能源、可再生能源及新型发电方式抽水储能发电站超导储能核嬰杏绪论-77华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT绪论-79华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-太阳能发电特点-可再生、开发利用比较简单，无污染物排放。 发展状况-世界各国都正在发展风力发电特点：可再生、开发利用比较简单，无污染物排放。原理:风力机-变速发电机-整流-逆变-工频电网（负载）凤力机增速齿轮箱发电机（全额定值）变频器风力发电发展现状全球的风能约为2.74xlO9MW ,其中可利用的风能为在丹麦，20%的电能来自风力发电。2xlO7MW f比地球上可开发利用的水能总量还要大 10倍。美国能源部资助风力发电计划美国能源部以4000万美 元资助美国电力公司发展风力发电，预计到2020年， 美国的风力发电将占到美国电力生产量的6%。我国的风力发电事业经历了一个从无到有，内蒙古成 为我国最大的风电基地，在新疆、辽宁、广东省的南 澳岛等地均建有小型风力发电系统。suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT其他新能源发电系统垃圾发电：在加拿大、丹麦、瑞典、德国、法国、曰本、英国等国家得到重视和应用。污泥发电：日本利用城市地下水道的污泥中的有机物作为能源来发电。太阳能气流发电：西班牙建成一座太阳能气流发电站。高温岩体发电：曰本已着手开发高温岩体发电技术。 冰洋发电：用海洋温差来发电。氦核聚变发电：利用月球上含有大量氦3 ,作为核聚变发电的安全燃料。其他新能源发电系统（续）叶绿素发电：植物叶绿素在进行光合作用时，能直接 把太阳能换成电能。酶发电：把微生物或生物酶放置在含有大量有机物并 掺有葡萄糖的混合物中，会产生氢，氢氧化时便产生 电流。英国制成了以甲醇为原料的醇脱氢酶金属电极 的酶电池。放射性同位素发电：将某些放射性同位素蜕变时放射 出来的粒子所带的动能转变为幅射能，然后再通过核 技术将幅射能转变为电能。高炉顶压发电：利用高炉炼铁产生的大量带有一定压 力的煤气，在减压前后的压力差进行发电。电力电子技术的应用领域家用电器在绿色照明中的应用特点-节能、体积小、性能好。原理-用电子镇流器取代传统的电感镇流器。应用-电子镇流器的研制及升级换代，改造过去传 统的镇流器。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型绪论-83华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-例子之一suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUTi变频空调的原理图=交流电源滤波器交流电动机电力电子技术的应用领域各种电源在大中小开关功率电源中的应用华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-特点-效率高、体积小、重量轻。i不间断电源UPS的原理图suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT目录1.2.3.4.5.电力电子学的形成电力电子技术的内容 电力电子学与相关学科间的关系 电力电子技术的应用领域电力电子技术课程的学习内容绪论-91华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-课程内容简介第一部分：电力电子器件电力电子器件是电力电子技术的基础; 目前，电力电子器件主要有电力二极管、晶 阐管、双极结型晶体管、电力场效应晶体管 和绝缘栅双极晶体管教材主要介绍各种电力电子器件的基本结构、 工作原理、主要参数、应用特性，以及驱动、 缓冲、保护、串并联等器件应用的共性问题 和基础性问题重点学习：晶阐管、IGBT、电力MOSFETi 第二部分:各种电力电子电踣电力电子电路是电力电子技术的主体各种基本电路各种基本电路的组台suct-kyzl预祝你考研成功！华南理工大学电力学晚The Bectric Engineering College of SCUT第三部分：脉竞调制（PWM ）技术和软开关技术 控制与变换是通过变换频率、变换电压等手段来满足各种不同应用的要求同一电力电子电路，由于控制水平的提高,可以使电路达到更为完善的性能水平因此，研究新的控制方式和使用新的控制工具是电力电子技术的重要内容PWM控制技术中没有新的电路拓扑出现，但由于采用了这一新的控制方法，使电力电 子电路的性能有了很大的改善第三部分：脉竞调制（PWM ）技术和软开关技术 软开关技术是近年出现的一种新技术,它对提高工作频率，提高功率密度，提高效率都 有重要意义软开关电踣一般并不改变原来的基本电路， 而是在其基础上附加了一些电路，从而实现 软开关软开关技术也适用于各种电力电子电路教材使用说明 每章的最后有小结,对全章的要点和重点进 行总结电力电子技术既是一门技术基础谍程，也是 实用性很强的一门课程电力电子技术有很强的实践性，因此实验在 教学中占据着十分重要的位置书末附有术语索引课内教学学时为48学时，实验8学时（由王 志强老师负责）评分方式考试成绩-70%平时成绩-30%作1堂上作IE课后作1每人准备一本作此本，带计算器 出勤率（三次以上缺课，平时成绩不及格）展望与结语总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子技术是目前最有生命力和竞争力的工业技术之一。电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子按术研究的也就是电源按术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特別在大型 风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照 明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。驟觀几乎涵盖了所有工业领域。电力电子地位和未来-iSS子技术是电能变换技术，是把粗电变为精电的技术，能源是人类社会的永恒话题, 电能是最优质的能源，因此，电力电子技术 将青春永驻。电力电子技术是一门崭新的技术，21世纪 仍将以迅猛的速度发展。绪论-99华南理工考研资料联盟（每年更新）：http:/suct-