第四章 电力电子技术与电力传动

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主要发展发展方向
• 高频化；
• 控制数字化；
• 大容量化
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• 高频
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电气精工品程课专业件导论
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电气精工品程课专业件导论
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软开关：
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软开关
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• 和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降 到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近 似为零。由于器件关断前电流已下降到零，解决了 感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零 ，电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为 零，器件结电容的电压亦为零，解决了容性开通问 题。
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
当今世界电力能源的使用约占总能源的40%。而电 能中有40%需要经过电力电子设备的变换才能被使用。 IEEE给出电力电子技术的定义：
Power electronics is the technology associated with the efficient conversion, control and conditioning of electric power by static means from its available input form into the desired electrical output form. 它是电子工程、电力工程和控制工程相结合的一门 技术，以控制理论为基础、以微电子器件或计算机为 工具、以电子开关器件为执行机构实现对电能的有效 变换。
方案三: 串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗
VD0
1 Ts
Ts 0
vo(t)d
tDV D
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D 开关占空比 Ts 开关周期
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
电力电子技术的基本工作框图：
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• 高频 • 软开关技术
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硬开关：
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硬开关：
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• 1.开关损耗大。开通时，开关器件的电流上升和电压下降同 时进行；关断时，电压上升和电流下降同时进行。电压、电 流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而 急速增加。 2. 当器件关断时，电路的感性元件感应出尖峰电压，开关频 率愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件 两端，易造成器件击穿。 3. 当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电 容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高， 开通电流尖峰愈大，从而引起器件过热损坏。 4.电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和dv/dt增 大，从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电 子设备的工作。
一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
容量为12kV/1.5kA的晶闸 管
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百度文库
一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
电力电子可控开关元件
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
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电力系统
交流电源 （交流发电机）
直流输电 交流/直流 直流/交流
直流电源（太 阳能电池等）
直流/交流
电力电子技术的应用领域
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一般工业系统 （钢铁等）
交通运输
（电气化铁道、电 动汽车）
家用电器产品 （逆变器空调等）
其它（如 UPS)
——电力电子变换技术
• 电源可分为两类： – 直流电（D.C） ，频率
f =0
– 交流电（A.C） ，频率
f 0
• 电力变换按电压(电流)的大 小、波形及频率变换划分为 四类基本变换及相应的四种 电力变换电路或电力变换器 。
Converter Inverter
• 这四类基本变换可以组合成 许多复合型电力变换器
• IEEE Transaction ON Industrial Electronics • IEEE Transaction ON Power Electronics • IET Transaction ON Power Electronics • • 中国电机工程学报 • 电工技术学报
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• 传统电力技术如何将交流电变为直流电？ • 基本原理 • 缺点
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOL— OGY—例2
如何用电力电子开关器件实现电能的变换？
✓ DC/DC直流降压电路
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方案一: 电阻降压
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方案二: 串联晶体管
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方案三:串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗 串联LC, 滤出谐波, 滤波器的截止频率<<开关频率
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOLOGY
更普遍的定义：电力电子学是一门利用电力电子器 件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术的 根本特性——节约能源。
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一．电力电子A技NHU术I U的NIVE作RSI用TY O（F TE续CH）NOL— OGY—例1
第四章 电力电子技术与电力传动 ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
一．电力电子技术的作用 二．电力电子技术的特点 三．电力电子技术的研究内容 四．电力电子技术的主要应用领域 五．电力电子技术的发展方向 六．电力传动概况
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一．电力电子技术的作用 ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY