第1章电力电子装置

绪论
1.1 电力电子装置及系统概述
1、电力电子装置的定义 应用电力电子技术对电能的有关参数进行合理变换与 控制，实现电力使用的某些要求的装置。
1.1 电力电子装置及系统概述
2、电力电子控制系统
---由电力电子装置和负载组成的闭环系统。
Us
电源
Ul
半 导 体电 力 开 关 负载
电力电子 技术
is
信息检测 控制系统 控制信号
又称无触点开关， 又称无触点开关 ，可控电力开关 可控电力开关。 。 静态开关通、 静态开关通 、断时没有触点动作 断时没有触点动作， ，从而消除了电弧的危害 从而消除了电弧的危害。 。且静 态开关由电子电路控制， 态开关由电子电路控制 ，自动化程度高 自动化程度高。 。
静态开关 继电器 接触器 研制 器件
单级并网光伏系统结构示意图
电力电子装置及系统
两级并网光伏系统结构示意图
电力电子装置及系统
前言
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统
风 力 发 电 系 统
前言
前言
风电机组的工作原理
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统
3
前言
1
2
3
4
5
前言
电力系统中的储能装置
电化学储能蓄电池储能 铅酸电池、锂电池、液流电池 机械储能 抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能 电磁储能 电容器、超级电容器储能，超导磁体储能
电力电子装置及系统
主讲教师：朝泽云[C3-104，87543071-823] 课件地址： dldzzz@qq.com 教 材： 杨荫福.电力电子装置及系统.北京:清华 大学出版社.2006 (2007年5月第2次印刷) 参考文献： 陈坚. 电力电子学-电力电子变换和控制技术.高等 教育出版社. 2011年6月第3版
电力电子装置及系统
1－监控系统
2－功率调节系统
3－低温显示屏
4－超导磁体与冷却系统
5－实验用数据采集系统
电力电子装置及系统
35kJ/7.5kW直接冷却高温超导SMES系统外观图
Ga L
Gb
Gc +
前言
idc
ia ib ic
C
ua ub
ita itb uc
Ga Gb
itc
Gc
SC
电流源型变流器
电压源型变流器
概述 研制 器件 两 路 输 出 DC/DC 开 关 电 源 , 输 入 DC40V-60V, 输 出 +25V/3A,-25V3A, 输 出总功率115W 多路输出开关电源 , 输 入 220V, 输 出 +12v/4.2A,+12V/80A,+ 5V/250A,功率2260W,
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（ CVCF ）及调 频调压（ VVVF ）两类。当前逆变器发展中的研 究热点集中在输出量控制技术、高频链技术及软 开关技术上。
概述 研制 器件
电力电子装置及系统
1.1 电力电子装置及系统概述
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。 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，且输入电流中低次谐波含量较高，对电网污染大。

目前，使输入电流波形接近正弦、功率因数接近1的高频整流器 以及各种功率因数校正（PFC）器正逐步应用于整流装置中。
概述 研制 器件
绪论
电力电子技术，月刊，核心期刊； 电气传动，月刊，核心期刊； 中国电机工程学报，旬刊，核心期刊； 电工技术学报，月刊； 国际电力电子及运动控制大会IPEMC，中日韩每三 年一轮回； 中国电源学会学术年会，每两年一次； 全国高校电力电子与电力传动学术年会，每年一次。
电力电子装置及系统
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
概述
1.1 电力电子装置及系统概述
4、电力电子装置的应用概况

1.1 电力电子装置及系统概述
5、电力电子装置的发展前景 交流变频调速装置 绿色电力电子装置 新能源发电 电动车 信息与通讯 现代国防和前沿科学研究
直流电源装置 交流电源装置 特种电源装置 电力系统用装置 电机调速用装置 其它实用装置
电力电子装置及系统
①
拓 扑 结 构 研 究
如何实现希望 的电能变换 如何提高变 换器的性能 如何提高变 换的效率
如何提高变换 的功率
电力电子装置及系统
前言
前言
电力电子技术的研究内容
从技术层面看电力电子技术的研究内容 从 技 术 层 面 来 看 ①拓扑结构研究 ②控制技术研究 ③电磁兼容研究 ④装置与系统研究
研究的内容
开关电路产生电 磁干扰的机理 缓冲、吸收
研究的角度
研究的内容
如何用现有电路组合 或设计新的电路以适 应新领域的应用要求 冗余 集成 化 模块
③
电 磁 兼 容 研 究
如何减小 干扰源
④
装 置 与 系 统
新的应用领域 新的设计与制造 思路和技术 复杂系统问题
如何减小 耦合途径
软开关 滤波、屏蔽、 布线、布局 噪声和电磁波对设 备和生物影响研究
概述 研制 器件
电力电子装置及系统
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
1.2 电力电子装置的研制
1、电力电子装置的设计流程
专业基础 工程设计
技术要求 输入条件 ……
A S1 S3
绪论
1.2 电力电子装置的研制
1、电力电子装置的设计流程
绪论
输出参数 ……
L C
v0
E C
v1
R
技术指标 ……
?
散 热 系 统
器件
概述 研制 器件
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统
1.2 电力电子装置的研制
2、文献检索
绪论
1.2 电力电子装置的研制
2、文献检索——数字资源
如何利用华科的图书馆数字资源 我校图书馆数字资源使用规则：
绪论
SCI(《科学引文索引》，Science Citation Index) 美国科学情报研究所出版。收录全世界出版的自然科 学的核心期刊。全面覆盖全世界最重要和最有影响力的研 究成果。选取期刊、论文标准较其他刊物严格。 EI(《美国工程索引》 , The Engineering Index ) 美国工程情报公司出版。以检索程序简便、直观、信 息量大而倍受科技人员的青睐，更关注各国工程技术类期 刊及论文。 ISTP（ 《科学技术会议录索引》） 美国科学情报研究所编制，主要收录国际上著名的科 技会议文献。
电力电子装置及系统
前言
前言：电力电子技术回顾

电力电子技术的外延与内涵
从外延上看电力电子技术 电力电子技术的内涵 应用大功率电力电 子 开关器件实现电能的变换 与控制。
特点：高效、节能、省材、应 用量大面广。
表征电力电子技术的倒三角形
电力电子技术的外延与内涵 电力电子技术的研究内容
技术层面 应用层面
电力电子装置及系统
系统的最优结 构与协调运行 故障监测与诊断
敏感对象对 干扰的敏感 度是多少
其他问题
经济性、可靠性 功率因数校正
电力电子装置及系统
2
前言
前言
电力电子技术的研究内容
从应用层面看电力电子技术的研究内容 从 应 用 层 面 来 看
开关型电力电子电源
开关型电力电子补偿控制器
太 阳 能 光 伏 发 电 系 统
D S2 B S4
基本逆变电路
主 电 路
研制
电 磁 兼 容
控 制 系 统
结 构 设 计
逆变电源装置 电力电子装置的设计流程
电力电子装置及系统
概述
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
6
1.2 电力电子装置的研制
1、电力电子装置的设计流程
要求科研设计人员： （1）具有文献检索、阅读、标记、管理能力；
绪论
1.2 电力电子装置的研制




电力电子装置及系统
电力电子装置及系统
1
前言
前言
电力电子技术的研究内容
从技术层面看电力电子技术的研究内容 从 技 术 层 面 来 看 ①拓扑结构研究 ②控制技术研究 ③电磁兼容研究 ④装置与系统研究
研究的角度
研究的内容
各种电力电子器件 的应用和连接结构 多种电路方案的 性能比较研究 软开关、功率因 数校正、新结构 器件串、并联 电路串、并联 多相多重 多电平
il
输 出 反 馈
控制 理论
概述 研制
电力 电子 装置
器件
微电子 技术
电力电子装置及系统
运行指令
电力电子装置及其控制系统框图 概述 研制 器件
电力电子装置及系统
绪论
绪论பைடு நூலகம்
1.1 电力电子装置及系统概述
3、电力电子装置的类型 AC/DC变换器 DC/DC变换器 DC/AC变换器 AC/AC变换器 静态开关
教学内容 (40学时）
电力电子技术回顾 绪论 高频开关电源 逆变器(系统、装置） 不间断电源 UPS 直流直流变流装置 新能源发电系统与装置 电力系统用电力电子装置 电力电子装置的研制与试验
电力电子装置及系统

成绩评定方式 考试成绩和平时成绩综合评定: 作业(每周二交)与课堂抽查(20%) +考试(80%)
1.2 电力电子装置的研制
2、文献检索
与电力电子技术有关的国内学术期刊和会议：
绪论
1.2 电力电子装置的研制
与电力电子技术有关的国际学术期刊和会议：
电气与电子工程师学会 IEEE 电力电子学会、工业电子学会、工业应用学会 工程与技术学会IET IEEE Transaction on Industry Applications IEEE Transaction on Industry Electronics IEEE Transaction on Power Electronics IEEE Transaction on Energy Conversion IET Power Electronics IET Electric Power Applications IET Renewable Power Generation 电力电子专家会议PESC、应用电子会议暨博览会APEC、 工业电子学会年会IECON
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
绪论
1.1 电力电子装置及系统概述
DC/DC变换器

1.1 电力电子装置及系统概述
DC/AC变换器(逆变器)

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。 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DC/DC变 换器是目前研究的热点。提高 工作频率和功率密度，是主要 的目的。
2、文献检索——文献分类与检索方法
绪论
（2）精通Pspice、Saber、Matlab、Psim等仿真软件； （3）熟练掌握Protel、Visio、AutoCAD等绘图软件； （ 4 ）熟练使用万用表、示波器、兆欧表、谐波测试仪、 绝缘测试仪等检测仪表。
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
概述
研制
器件
电力电子装置及系统


电力电子装置及系统
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
5
1.1 电力电子装置及系统概述
AC/AC变换器

1.1 电力电子装置及系统概述
静态开关

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 输出频率相同的称为交流调压器，频率发生变化的称为周波变 换器或变频器。 AC/AC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。中、小容量电机驱 动变频器大多采用交－直－交间接变换。基于 PWM理论的矩阵 变换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。
f1
Ps , Qs
f2
Pg , Qg
fr
Pm
Pr , Qr
Psc
开 关 型 电 力 电 子 补 偿 控 制 器
前言
谐波电压、电流补偿器 无功功率补偿器 有功功率补偿器 阻抗补偿控制器 节点电压控制器 瞬变电压抑制器 动态电压恢复器（DVR）
电力电子装置及系统
基于超导磁储能的双馈风力发电励磁系统的主电路
研究的角度
研究的内容
模拟PWM信号 数字PWM信号 模型的建立
②
控 制 技 术 研 究
如何产生电 路所希望的 控制信号 如何提高变 换器的性能 如何提高变 换的效率 如何实现智 能化
静态指标、动态 指标、稳定性分 析与校正 新的控制方法 数字化、网络化
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统
前言
前言
研究的角度
电力电子装置及系统
绪论
学习目标

第一章
绪论
掌握电力电子装置的基本设计方法； 应用基本理论和专业解决相关实际问题。
电力电子装置及系统概述 分类、应用、前景 电力电子装置的研制 设计流程，文献检索、仿真技术 电力电子器件 工作特性、应用技术
电力电子装置及系统
概述
研制
器件
电力电子装置及系统
4
绪论
电气与电子工程学院 应用电子工程系
Morris Driels.线性控制系统工程. 北京: 清华大 学出版社 Internet
电力电子装置及系统 电力电子装置及系统
2012年4月

学时与学分：40/2.5，A组专业核心选修课 。 考试形式：半开卷，即只允许带教材和课件。 考试内容：上课内容。 答疑时间：取消考前答疑，上课期间每周周五下 午3:00～5:00在C3-104和202。 前 言 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章