电力电子技术的应用 PPT
合集下载
电力电子技术在电力系统中的应用PPT幻灯片课件
电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真 优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连 接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。
23
3.能源互联网全景展望图
24
3.电力电子技术对能源互联网的支撑
电网运行安全关键技术 支撑 建设调相机解决无功与电压问题 支撑 建设抽蓄电站解决有功与频率问题 突破 跨洲际互联的特高压输变电技术 突破 特殊环境下特高压核心装备制造及应用 突破 交流半波长输电技术 突破 适应复杂电网结构和大规模清洁能源接入的先进控制保护技术 突破 风电、光伏等清洁能源发电自同步技术
在中低压电力系统中，电压暂降可引起企业的生产中断、设备损坏和产品报废。 动态电压恢复器（DVR）是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器，可 以动态补偿正序、负序和零序电压，抑制不平衡的电压暂降。目前，采用从电网提 取能量、无串联变压器的多电平逆变器方案是动态电压恢复器的发展方向。
17
3.电力电子技术的发展趋势
18
3.电力电子技术的发展趋势
19
3.电力电子器件的发展趋势
高频化、集成化、标准模块化和智能化是电力电子器件未来的主要发展方向。
（1）随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的 要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工 作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间， 而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。特别是 航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上 要求更为迫切。
随着电力电子技术的发展，出现了更多应用于增强电网稳定性和电能质量 问题治理的功率变换装置，比如用于输电等级的静止同步补偿器(staticsynchronous-compensator，STATCOM)、统一潮流控制器(unified-power-factorcontroller，UPFC)等。
23
3.能源互联网全景展望图
24
3.电力电子技术对能源互联网的支撑
电网运行安全关键技术 支撑 建设调相机解决无功与电压问题 支撑 建设抽蓄电站解决有功与频率问题 突破 跨洲际互联的特高压输变电技术 突破 特殊环境下特高压核心装备制造及应用 突破 交流半波长输电技术 突破 适应复杂电网结构和大规模清洁能源接入的先进控制保护技术 突破 风电、光伏等清洁能源发电自同步技术
在中低压电力系统中，电压暂降可引起企业的生产中断、设备损坏和产品报废。 动态电压恢复器（DVR）是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器，可 以动态补偿正序、负序和零序电压，抑制不平衡的电压暂降。目前，采用从电网提 取能量、无串联变压器的多电平逆变器方案是动态电压恢复器的发展方向。
17
3.电力电子技术的发展趋势
18
3.电力电子技术的发展趋势
19
3.电力电子器件的发展趋势
高频化、集成化、标准模块化和智能化是电力电子器件未来的主要发展方向。
（1）随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的 要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工 作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间， 而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。特别是 航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上 要求更为迫切。
随着电力电子技术的发展，出现了更多应用于增强电网稳定性和电能质量 问题治理的功率变换装置，比如用于输电等级的静止同步补偿器(staticsynchronous-compensator，STATCOM)、统一潮流控制器(unified-power-factorcontroller，UPFC)等。
《电力电子技术》 ppt课件
电力电子技术
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
电力电子技术(完整幻灯片PPT
1-3
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
36
08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
37
新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
13
可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
14
滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
11
03
整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术的应用(ppt68页).pptx
Ce n] 2U 2
三峡大学电气与新能源学院
(10-9)
10
10.1.2 工作于有源逆变状态时
a 增大方向
增大方向
逆变电流断续时电动机的机械特 性，与整流时十分相似：
理想空载转速上翘很多，机械特 性变软，且呈现非线性。 逆变状态的机械特性是整流状态 的延续。
纵观控制角 a变化时，机械特性得
变化。
ia
ib
ic
O
wt
图10-1 三相半波带电动机负载且 加平波电抗器时的电压电流波形
三峡大学电气与新能源学院
4
10.1.1 工作于整流状态时
此时，整流电路直流电压的平衡方程为
U d EM R Id U
（10-1）
式中，
R
RB
RM
3X B
2
。
EM 为电动机的反电动势
RId 负载平均电流Id所引起的各种电压降，包括：
三峡大学电气与新能源学院
2
10.1 晶闸管直流电动机系统·引言
晶闸管直流电动机系统——晶闸管可控整流装
置带直流电动机负载组成的系统。
是电力拖动系统中主要的一种。 是可控整流装置的主要用途之一。
对该系统的研究包括两个方面：
其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。 其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本
率由于内阻不一定相同而稍有差异。
a1<a2<a3
a3
调节a 角，即可调节电动机的转速。 O
Id
图10-2 三相半波电流连续时以
三峡大学电气与新能源学院
电流表示的电动机机械特性
6
10.1.1 工作于整流状态时
2) 电流断续时电动机的机械特性
电力电子技术完整版全套PPT电子课件
电力电子技术完整 版全套PPT电子课 件
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半 导体器件对电能进行变换和控制 的科学。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半 导体器件对电能进行变换和控制 的科学。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
2024版《电力电子技术》PPT课件
电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等，提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统，实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统，实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备，实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展，电力电子技术将实现数字化和智能化，提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展，电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高，电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念，降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通，无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电，减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
《电力电子技术》第五版ppt课件
直流（DC）
直流斩波 逆变
最新版整理ppt
4
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、 电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形
最新版整理ppt
5
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子
动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在
这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了
电子技术的一场革命。
最新版整理ppt
10
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代
☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使
降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
最新版整理ppt
13
1.3 电力电子技术的应用
■电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅用于 一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信 系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调 等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。
◆一般工业 ☞工业中大量应用各种交直流电动机，都是用
无功补偿、电力机车牵引、
交直流电力传动、电解、励
磁、电加热、高性能交直流
电源等之中，因此，无论是
国内国外，通常都把电力电
图1-2 电气工程的双三角形描述
子技术归属于电气工程学科。在我国，电力电子与电力传
动是电气工程的一个二级学科。图1-2用两个三角形对电 气工程进行了描述。其中大三角形描述了电气工程一级学
最新版整理ppt
《现代电力电子技术》课件
电力电子技术的未来发展方向
高效化
智能化
未来电力电子技术将更加注重能效的提高 ，不断推动能源转换和利用效率的提升。
随着人工智能和物联网技术的发展，电力 电子技术将更加智能化，能够实现自适应 控制和远程监控等功能。
集成化
绿色化
未来电力电子技术将更加注重集成化设计 ，实现多功能、高集成度的电力电子系统 。
05
CATALOGUE
电力电子技术的挑战与未来发 展
电力电子技术的挑战
01
02
03
技术更新换代快
随着科技的不断进步，电 力电子技术需要不断更新 换代，以满足更高的性能 和效率要求。
节能环保压力
随着能源危机和环境问题 的日益严重，电力电子技 术在节能环保方面面临更 大的压力。
市场竞争激烈
电力电子市场参与者众多 ，竞争激烈，企业需要不 断提升技术水平和产品创 新能力。
详细描述
在DC/DC转换电路中，开关电源的作用是通过控制开关 管的通断时间来调节输出电压的大小。当输入电压通过开 关管时，通过控制开关管的占空比，可以调节输出电压的 大小，从而实现将一种直流电压转换为另一种直流电压。
总结词
DC/DC转换电路的应用
详细描述
DC/DC转换电路广泛应用于各种需要不同电压等级的场 合，如通信设备、计算机、仪器仪表等。通过DC/DC转 换电路，可以将较高或较低的电压转换为所需的稳定直流 电压，满足各种设备的用电需求。
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统中的电力电子技术应用主要涉及发 电、输电和配电环节。通过使用电力电子设 备，如可编程逻辑控制器（PLC）和智能传 感器，可以实现电网的智能化控制和优化管 理，提高电力系统的稳定性和可靠性。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(10-9)
☞对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有
L 0.693 U2 I d min
(10-10)
L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感，前者数 值都较小，有时可忽略；Idmin一般取电动机额定电流的5%～10%。
☞三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波 电抗器的电感量也可相应减小约一半。
a1
a2
a3
a4
a5
断续区
连续区
o
图10-4 考虑电流断续时不同时 反电动势的特性曲线
1<2<3<60， 5>4>60
☞当电流断续时，电动机的理想空载转
速抬高，这是电流断续时电动机机械特
性的第一个特点；第二个特点是，在电
流断续区内电动机的机械特性变软，即
负载电流变化很小也可引起很大的转速 变化。
的机械特性方程式
U I R n
1
'
(
Ce
cos
d0
d
)
(10-12)
◆上式的负号表示逆变时电动机的
转向与整流时相反；调节就可改变电 动机的运行转速，值愈 小，相应的 转速愈高；反之则转速愈低。
'增大方向 '增大方向
反组变流器
n
'1
'2
'3
'4
'=
'=
2
'4 '3 '2
5/70
10.1.1 工作于整流状态时
■电流连续时电动机的机械特性 ◆三相半波电流连续时的电动机机械特性 ☞直流电动机的反电动势为
EM Cen
(10-2)
☞因为 Ud 1.17U2 cos， 故反电动势特
性方程为
n
EM 1.17U2 cos R Id U (10-3)
第10章电力电子技术的应用
10.1 晶闸管直流电动机系统 10.2 变频器和交流调速系统 10.3 不间断电源 10.4 开关电源 10.5 功率因数校正技术 10.6 电力电子技术在电力系统中的应用 10.7 电力电子技术的其他应用
本章小结
10.1 晶闸管直流电动机系统
10.1.1 工作于整流状态时 10.1.2 工作于有源逆变状态时 10.1.3 直流可逆电力拖动系统
2U 2才是理想空载点。
Idmin
☞在电流断续情况下， 60时，
o 断续区
连续区
Id
电动机的实际空载反电动势都是
2U 2；当 60以后，空载反电动势 将由2U2 cos( 3) 决定。
图10-3 电流断续时电动势的特性曲线
7/70
10.1.1 工作于整流状态时
E
分界线
E0
(
RB + a1
RM+
3XB
)
Id Ce
a2
a3
Id
图10-2 三相半波电流连续时以 电流表示的电动机机械特性
6/70
10.1.1 工作于整流状态时
■电流断续时电动机的机械特性
◆由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动机的负载减小时，
平波电抗器中的电感储能减小，致使电流断续，此时电动机的机械特
Ud EM R Id U(10-1)源自式中，RRB
RM
3
X
2
B
，其中RB为变压器的等效电阻，RM为电枢电阻，
3 X B 为重叠角引起的电压降所折合的电阻；U为晶闸管本身的管压降。
2
■在电动机负载电路中，电流由负载转矩所决定，当电动机的负载较 轻时，对应的负载电流也小，在小电流情况下，特别在低速时，由于 电感的储能减小，往往不足以维持电流连续，从而出现电流断续现象。
☞大的反电动势特性，其电流断续区 的范围（以虚线表示）要比小时的电 流断续区大，这是由于愈大，变压器
加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长， Id 电流要维持导通，必须要求平波电抗器
储存较大的磁能，而电抗器的L为一定 值的情况下，要有较大的电流Id才行；
故随着的增加，进入断续区的电流值
加大，这是电流断续时电动机机械特性 的第三个特点。
ud
ua
ub
uc
ud
id.R
Ud E
o
1
t
0. 08.
06.
id ic 04.
ia
ib
ic
2
-0
o 0.
t
图10-1 三相半2波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形
4/70
10.1.1 工作于整流状态时
■触发晶闸管，待电动机启动达稳态后，由于电动机有较大的机械惯 量，故其转速和反电动势都基本无脉动，此时整流电压的平均值由电 动机的反电动势及电路中负载平均电流Id所引起的各种电压降所平衡， 平衡方程为
9/70
10.1.2 工作于有源逆变状态时
增大方向
增大方向
■电流连续时电动机的机械特性 ◆电压平衡方程式为
Ud EM I d R
◆逆变时由于Ud Ud0 cos ，
EM反接，得
EM (Ud 0 cos IdR ) (10-11)
E C 因为
M
' e
n
，可求得电动机
3/70
10.1.1 工作于整流状态时
■晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统，习惯称为晶闸管直流 电动机系统，是电力拖动系统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途 之一。 ■直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E，为了平稳 负载电流的脉动，通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大 范围内连续。
8/70
10.1.1 工作于整流状态时
◆一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理， 当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理。
☞整流电路为三相半波时，在最小负载电流为Idmin时，为保证电流连续所 需的主回路电感量（单位为mH）为
L 1.46 U2 I d min
性也就呈现出非线性。
◆电流断续时机械特性的特点
E
☞分析=60时的情况，当Id=0，
忽略 U，此时的反电动势E0 为
E0 ( 2 U2)
断续段特性的近似直线
E0 1.17U2 cos 60 0.585U2 ，而实际 上，晶闸管导通时相电压瞬时值为
E'0 ( 0.585 U2)
2U 2 ，大于E0 ，也即Id不为零，所以
☞转速与电流的机械特性关系式为
n 1.17U2 cos R I d U (10-4)
Ce
Ce
o
☞三相桥式全控整流电路电动机负
载时的机械特性方程为
n
2.34U2 cos Ce
R
Ce
Id
(10-5)
U的值一般为1V左右，
所以忽略；调节角，即可
调节电动机的转速。
a1< a2 < a3