新能源转换与控制技术全套课件
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《新能源发电与控制技术(第3版)》教学课件第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
机械工业出版社
第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
•10
3. 太阳能的储存 （1） 热能储存
1）显热储存，利用材料的显热储能 2）潜热储能，利用材料在相变的潜热储能 3）化学储能，利用化学反应储热 4）塑晶储热，利用塑晶材料储能 5）太阳池储热，利用具有一定盐浓度梯度的盐水池储能
机械工业出版社
第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
5－6
210－250
温带
3－5
130－210
阳光较少地区（北欧、近极地） 2－3
80－130
•机械工业出版社
第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
•7
太阳辐射到地球大气层上届的能量为173000TW，相当于500万t标煤 /Sec，仅占其总辐射量的22即TW）
第4章
太阳能、光伏发电与控制技术
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第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
机械工业出版社
第4章 太阳能、光伏发电与控制技术
•2
主要内容
4.1 太阳的辐射及太阳能利用 4.2 光伏发电原理与太阳能电池 4.3 光伏发电系统的MPPT控制技术 4.4 独立式光伏发电系统 4.5 并网式光伏发电系统 4.6 光伏发电的发展前景与经济技术评价
•14
• 第四阶段（1965～1973年）：太阳能光伏发电起步，但研
究工作停滞不前。主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段 、尚不成熟，并且投资大、效果不理想、难以与常规能源竞 争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持 ；
• 第五阶段（1973～1980年）：1973年10月爆发中东战争
，欧派克采取石油减产、提价等办法，导致了世界范围的“ 能源危机”（也称“石油危机”）。使人们认识到：现有的 能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡，从而 使许多国家、尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及 其他可再生能源技术发展的支持，在世界范围内再次兴起了 开发利用太阳能热潮；
新能源变换技术C.ppt
9
新能源变换技术
主讲人： 张 皓
第八章 核能开发与应用技术
• 核能资源概述以及利用方法
• 核能发电
1、发电技术的未来发展——核 电
——百万千瓦级核电站技术
������ 发展自主设计的百万千瓦级 的压水堆核电站
2019/11/12
北京印刷学院 自动化教研室
10
新能源变换技术
主讲人： 张 皓
第八章 核能开发与应用技术
北京印刷学院 自动化教研室
7
新能源变换技术
主讲人： 张 皓
核能發電原理：
利用鈾 235進行 分裂連鎖 反應所釋 放出來的 能量來使 水變成水 蒸汽帶動 發電機， 產生電力。
2019/11/12
北京印刷学院 自动化教研室
8
新能源变换技术 核能
主讲人： 张 皓
2019/11/12
英国的原子能发电站
北京印刷学院 自动化教研室
11
新能源变换技术
主讲人： 张 皓
1 核能
(1)核能
• 又称原子能。它是指原子核结构发生变 化（核裂变、核聚变）时释放出的能量。
• 核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。 1kg铀235 = 1800 t 石油或2800 t 标准煤。
2019/11/12
北京印刷学院 自动化教研室
12
新能源变换技术
北京印刷学院 自动化教研室
14
新能源变换技术
主讲人： 张 皓
(3)核电站
• 利用核能来发电的装置称为核电站，目前 大多数核电站是利用核裂变能来发电的；
• 核电站的核心是核反应堆，核反应堆有多 种类型，目前运行的核电站以热中子轻水 堆居多；
• 核电站的工作原理图如课本231页图3-16 所示。
新能源转换与控制技术
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第1章 新能源转换与控制技术导论
3
2.1 电力电子器件及应用
◆电力电子器件的概念和特征 ◆电力电子器件的分类 ◆ 不可控器件——电力二极管 ◆半控型器件——晶闸管 ◆电力场效应晶体管——电力MOSFET ◆绝缘栅双极型晶体管——IGBT
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第1章 新能源转换与控制技术导论
4
26
四大基本变化电路
• AC-DC变换电路 • DC-DC变换电路 • DC-AC变换电路 • AC-AC变换电路
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第1章 新能源转换与控制技术导论
27
2.2 AC—DC变换电路
交流――直流变换器（AC ―DC Converter）的功能是将交流电变换成直流电， 又称为整流器。
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◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
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第1章 新能源转换与控制技术导论
7
电力电子及其特性
• 电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器
件。
• 电力电子器件所具有的主要特征为：
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数。 ②电力电子器件往往工作在开关状态； ③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。
2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
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第1章 新能源转换与控制技术导论
5
1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
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第1章 新能源转换与控制技术导论
6
新能源转换与控制技术太阳能2本科 樊
第4章
太阳能、光伏发电与控制技术
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第1章 新能源转换与控制技术导论
1
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第1章 新能源转换与控制技术导论
2
4.3 光伏发电系统的MPPT控制技术
1、光伏电池最大功率点
图4-24 不同光照强度下的光伏电池最大功率点
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第1章 新能源转换与控制技术导论
3
MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和 功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点 的位置关系，然后控制电流（或电压）向当前工作点与峰值 功率点移动，最后控制电流（或电压）在峰值功率点附近一 定范围内来回摆动。
P
Pd Pi Pi Pd
Pmax
U
U
O
U
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第1章 新能源转换与控制技术导论
8
优点：跟踪方便简单，容易实现；
缺点：初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较 大影响。
（3）增量电导法 原理：当输出功率 P 为最大时，即 Pmax处的斜率为零；
dP dI dI I I U 0 得： 。即通过比较光伏 dU dU dU U
1.20/2.00
1.20/2.00 0.75/1.25 1.00/1.67 0.75/1.25 0.75/1.25 0.75/1.25 27
第1章 新能源转换与控制技术导论
表4－3 光伏电池组件的效率
年份 效率（%） 光伏电池 1995 2000 2010
单晶硅
多晶硅 聚光电池 非晶硅 薄膜硅 CIS CdTe
5
（1）固定电压跟踪法（CVT） 原理：对最大功率点曲线进行近似，求得一个中心电压， 并通过控制使光伏阵列的输出电压一直保持该电压值， 从而使光伏系统的输出功率达到或接近最大功率输出值。
太阳能、光伏发电与控制技术
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第1章 新能源转换与控制技术导论
1
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第1章 新能源转换与控制技术导论
2
4.3 光伏发电系统的MPPT控制技术
1、光伏电池最大功率点
图4-24 不同光照强度下的光伏电池最大功率点
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
3
MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和 功率，比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与峰值点 的位置关系，然后控制电流（或电压）向当前工作点与峰值 功率点移动，最后控制电流（或电压）在峰值功率点附近一 定范围内来回摆动。
P
Pd Pi Pi Pd
Pmax
U
U
O
U
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第1章 新能源转换与控制技术导论
8
优点：跟踪方便简单，容易实现；
缺点：初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较 大影响。
（3）增量电导法 原理：当输出功率 P 为最大时，即 Pmax处的斜率为零；
dP dI dI I I U 0 得： 。即通过比较光伏 dU dU dU U
1.20/2.00
1.20/2.00 0.75/1.25 1.00/1.67 0.75/1.25 0.75/1.25 0.75/1.25 27
第1章 新能源转换与控制技术导论
表4－3 光伏电池组件的效率
年份 效率（%） 光伏电池 1995 2000 2010
单晶硅
多晶硅 聚光电池 非晶硅 薄膜硅 CIS CdTe
5
（1）固定电压跟踪法（CVT） 原理：对最大功率点曲线进行近似，求得一个中心电压， 并通过控制使光伏阵列的输出电压一直保持该电压值， 从而使光伏系统的输出功率达到或接近最大功率输出值。
新能源发电与控制技术第四章PPT课件
风速随高度变化的经验公式很多，通常采用 的是所谓指数公式，其表达式为
v v0
h h0
k
（4-2）
式中， 为距地面高度为 处的风速（m/s)；
为高度为 处风速m/s，一般取 为10m；k为修正指 数，它取决于大气稳定度和地面粗糙程度，其值 为0.125~0.5。不同地面的粗糙程度见表4-1。
表4-1 不同地面情况的地面粗糙程度
（3）渐变风 渐变风分量可以反映风速的渐变特性。
0, t T1R
vwr
vwr
vramp ,T1R max ,T2R
t
t
T2 T2 R
R
TR
0, t T2R TR
（4-7）
vramp vwr max[1 (t / T2R ) /(T1R T2R )]
式中，vwr为渐变风速，m/s；TR为保持时间， s；T1R为起始时间，s；T2R为终止时间，s； vwrmax为渐变风最大值，m/s。
3. 风能
风是空气的水平运动，空气运动产生的动能 称为风能。
（1）风能密度 空气在1s内以速度 流过单位 面积产生的动能称为风能密度，风能密度表达式 为
E 0.5vw3 （4-3）
式中，E 为风能密度（W/m2）； 为 Nhomakorabea气质量密度（kg/m3）；vw 为风速（m/s)。
由于风速时刻在变化通常用某一段时间内的 平均风能密度来说明该地的风能资源潜力。
（4）随机噪声风
随机噪声风速分量反映的是风速变化的随机 特性。
vwn 2 SV (i ) cos(i i ) （4-8）
式中， ， 。 i
(i
1 )
2
SV
(i
)
2KN F
新能源汽车动力系统控制技术 ppt课件
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
电子产品/系统开发管理平台： 包括需求管理平台（Rational DOORs）、需求缺陷变更管理 平台（Rational Change）和软件配置管理平台（Rational Synergy），这些管理平台是当今汽车行业在开发阶段流行推 广应用的平台管理软件。
美国加州环保局1989年立法 扩大了诊断零部件范围 增加了对系统的诊断要求，如催化器失效、失火、蒸汽泄漏等 建立了标准化故障码和通讯协议
Page 76
电控系统故障诊断
故障诊断概述
K线
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
CAN网络
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
丰田(TOYOTA)
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
Page 34
控制系统开发管理流程概述
控制系统开发流程
Page 13
控制系统开发管理流程介绍
测试中需要使用的几种典型路况
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
控制系统开发管理流程概述
电子产品/系统开发管理平台： 包括需求管理平台（Rational DOORs）、需求缺陷变更管理 平台（Rational Change）和软件配置管理平台（Rational Synergy），这些管理平台是当今汽车行业在开发阶段流行推 广应用的平台管理软件。
美国加州环保局1989年立法 扩大了诊断零部件范围 增加了对系统的诊断要求，如催化器失效、失火、蒸汽泄漏等 建立了标准化故障码和通讯协议
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
K线
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
CAN网络
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电控系统故障诊断
故障诊断概述
控制系统开发管理流程介绍
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丰田(TOYOTA)
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控制系统开发管理流程概述
控制系统开发流程
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控制系统开发管理流程介绍
测试中需要使用的几种典型路况
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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控制系统开发管理流程介绍
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2024年度-新能源汽车全套ppt课件
23
城市公交电动化实践
深圳市全面实现公交电动化 深圳市是全球首个实现公交全面电动化的城市，通过政策 引导和技术创新，成功将传统燃油公交车替换为纯电动公 交车，大幅减少城市尾气排放。
北京公交集团电动化改造 北京公交集团积极推进公交电动化改造，采用纯电动和插 电式混合动力等多种技术路线，提高公交运营效率，改善 空气质量。
其他网约车平台的新能源汽车应用
曹操出行、首汽约车等网约车平台也在加快新能源汽车的应用步伐，推动网约车行 业向绿色、低碳方向发展。
25
其他领域应用探索（如物流、环卫等）
物流领域的新能源汽车应用
随着电商和快递业的快速发展，物流领域对新能源汽车的需求不断增加。京东物流、顺 丰速运等企业纷纷采用纯电动和氢燃料电池等新能源物流车，提高物流效率，减少碳排
放。
环卫领域的新能源汽车应用
城市环卫工作对新能源汽车的需求也日益增长。许多城市开始采用纯电动和插电式混合 动力等新能源环卫车进行道路清扫、垃圾收运等作业，降低环卫工作对环境的影响。
26
07
新能源汽车挑战与机遇并存
27
技术创新带来的挑战与机遇
电池技术
提高能量密度、降低成本、增强 安全性是电池技术的主要挑战。 同时，新型电池技术的研发也为
如比亚迪、吉利、长城等，通过转型或扩展新能源汽车产品线 进入市场。
新兴汽车制造商
如特斯拉、蔚来、小鹏等，专注于新能源汽车的研发和生产。
17
下游销售与服务网络
01
02
03
04
经销商网络
包括4S店、汽车销售集团、汽 车超市等销售渠道，负责新能 源汽车的销售和售后服务。
充电服务网络
金融服务网络
包括公共充电桩、私人充电桩、 换电站等，为新能源汽车提供 充电和换电服务。
城市公交电动化实践
深圳市全面实现公交电动化 深圳市是全球首个实现公交全面电动化的城市，通过政策 引导和技术创新，成功将传统燃油公交车替换为纯电动公 交车，大幅减少城市尾气排放。
北京公交集团电动化改造 北京公交集团积极推进公交电动化改造，采用纯电动和插 电式混合动力等多种技术路线，提高公交运营效率，改善 空气质量。
其他网约车平台的新能源汽车应用
曹操出行、首汽约车等网约车平台也在加快新能源汽车的应用步伐，推动网约车行 业向绿色、低碳方向发展。
25
其他领域应用探索（如物流、环卫等）
物流领域的新能源汽车应用
随着电商和快递业的快速发展，物流领域对新能源汽车的需求不断增加。京东物流、顺 丰速运等企业纷纷采用纯电动和氢燃料电池等新能源物流车，提高物流效率，减少碳排
放。
环卫领域的新能源汽车应用
城市环卫工作对新能源汽车的需求也日益增长。许多城市开始采用纯电动和插电式混合 动力等新能源环卫车进行道路清扫、垃圾收运等作业，降低环卫工作对环境的影响。
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新能源汽车挑战与机遇并存
27
技术创新带来的挑战与机遇
电池技术
提高能量密度、降低成本、增强 安全性是电池技术的主要挑战。 同时，新型电池技术的研发也为
如比亚迪、吉利、长城等，通过转型或扩展新能源汽车产品线 进入市场。
新兴汽车制造商
如特斯拉、蔚来、小鹏等，专注于新能源汽车的研发和生产。
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下游销售与服务网络
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经销商网络
包括4S店、汽车销售集团、汽 车超市等销售渠道，负责新能 源汽车的销售和售后服务。
充电服务网络
金融服务网络
包括公共充电桩、私人充电桩、 换电站等，为新能源汽车提供 充电和换电服务。
新能源控制与转换技术第1章 新能源发电与控制技术导论
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第1章 新能源发电与控制技术导论
6
1.1能源储备与可持续发展战略
1.1.1中国的能源结构与储备
1.中国的能源结构
中国是一个能源大国，在能源结构中煤炭储量最为丰富 ， 仅次于俄罗斯、美国。但是，中国又是一个能源贫国，中国 的人均能源资源占有量为全世界人均水平的1/2，仅为美国 人均水平的1/10。
到2008年中国开采量
石油 煤炭
18.76% 155亿桶 70.22% 1145亿吨
13.85亿桶
1414.5百万吨（油当 量）
2008年中国消费量
29.20亿桶 1406.3百万吨（油 当量）
中国消 费增速 （2008 年比较 2007年
3.30%
6.50%
天然气
3.62% 24600亿立方米 761亿立方米
• 过程性能源：指能量比较集中的物质在流动（运动）过程中产生的能量，或称能量
过程。如流水、海流、潮汐、风、地震、直接的太阳辐射、电能等。
过程性能源和含能提能源是不能互相替代的，有各自的表现形式与应用范围。
机械工业出版社
第1章 新能源发电与控制技术导论
25
• 终端能源指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消
第1章 新能源发电与控制技术导论
19
燃料电池汽车
机械工业出版社
第1章 新能源发电与控制技术导论
20
奥体中心光伏发电项目
机械工业出版社
第1章 新能源发电与控制技术导论
21
最大地热发电厂-盖瑟斯地热田
机械工业出版社
第1章 新能源发电与控制技术导论
22
1.2能源的分类与基本特征
1.2.1 能源的分类
可再生能源 力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等；
能量转换中的控制课件
低碳化
在节能减排的背景下，控制技术将更加注重低碳 化发展，致力于降低能源消耗和减少排放。
控制技术在能量转换中的应用前景
智能电网
控制技术可以应用于智能电网的建设，实现电网的智能化调度和优 化管理，提高电网运行效率和可靠性。
新能源发电
控制技术可以应用于新能源发电领域，如风能、太阳能等，实现新 能源的高效利用和并网稳定。
04
能量转换中的控制系统
开环控制系统
01
开环控制系统是指控制系统的 输出信号对控制本身不产生影 响，即控制过程是按照预先设 定的控制程序进行的。
02
开环控制系统的优点是结构简 单，控制精度高，稳定性好， 成本低。
03
开环控制系统的缺点是对系统 参数变化和外部扰动的影响较 小，适应性较差。
闭环控制系统
风力发电控制系统
控制系统包括风速和风向检测、发电 机组控制、能量储存和并网控制等环
节，确保风电场的稳定运行。
风力发电控制策略
控制策略包括最大功率跟踪、恒速恒 频和变速恒频等，以满足不同需求和
场景。
太阳能发电控制应用
太阳能光伏发电控制
通过最大功率点跟踪技术，实现光伏 电池板的高效充电和放电，提高光电 转换效率。
01
闭环控制系统是指控制系统的输出信号通过反馈回路对控制本 身产生影响，即控制过程是根据反馈信号进行调整的。
02
闭环控制系统的优点是能够自动适应系统参数变化和外部扰动
的影响，控制精度高，稳定性好。
闭环控制系统的缺点是结构复杂，成本较高，调试和维护难度
03
较大。
复合控制系统
01
02
03
复合控制系统是指将开环控制系 统和闭环控制系统结合在一起的 控制系统。
在节能减排的背景下，控制技术将更加注重低碳 化发展，致力于降低能源消耗和减少排放。
控制技术在能量转换中的应用前景
智能电网
控制技术可以应用于智能电网的建设，实现电网的智能化调度和优 化管理，提高电网运行效率和可靠性。
新能源发电
控制技术可以应用于新能源发电领域，如风能、太阳能等，实现新 能源的高效利用和并网稳定。
04
能量转换中的控制系统
开环控制系统
01
开环控制系统是指控制系统的 输出信号对控制本身不产生影 响，即控制过程是按照预先设 定的控制程序进行的。
02
开环控制系统的优点是结构简 单，控制精度高，稳定性好， 成本低。
03
开环控制系统的缺点是对系统 参数变化和外部扰动的影响较 小，适应性较差。
闭环控制系统
风力发电控制系统
控制系统包括风速和风向检测、发电 机组控制、能量储存和并网控制等环
节，确保风电场的稳定运行。
风力发电控制策略
控制策略包括最大功率跟踪、恒速恒 频和变速恒频等，以满足不同需求和
场景。
太阳能发电控制应用
太阳能光伏发电控制
通过最大功率点跟踪技术，实现光伏 电池板的高效充电和放电，提高光电 转换效率。
01
闭环控制系统是指控制系统的输出信号通过反馈回路对控制本 身产生影响，即控制过程是根据反馈信号进行调整的。
02
闭环控制系统的优点是能够自动适应系统参数变化和外部扰动
的影响，控制精度高，稳定性好。
闭环控制系统的缺点是结构复杂，成本较高，调试和维护难度
03
较大。
复合控制系统
01
02
03
复合控制系统是指将开环控制系 统和闭环控制系统结合在一起的 控制系统。
新能源转换与控制技术-生物质能本科 樊
生物质能产生和利用过程构成了一个CO2的闭路循环。即
CO2 H 2O 太阳能 叶绿素 CH 2O H 2O
CH 2O 燃烧 CO2 热量
CH 2O 是生物质生长过程中吸收的碳水化合物的总称。
当上述两个反应的CO2达到平衡时，将对缓解日趋严重 的温室气体效应产生重要。
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
15
3. 液体生物质燃料 （1）燃料乙醇 乙醇通常由淀粉质原料、糖质原料、纤维素原料等经 发酵、蒸馏后制成。乙醇进一步脱水（使乙醇含量达 99.6%以上）再加上适量的变性剂即可制成燃料乙醇。 乙醇燃烧热值高，是一种优质的液体燃料。其生产成 本与汽油、柴油大致相当，产生的环境污染却很少。生物 燃料乙醇在燃烧过程中排放的二氧化碳和含硫气体均低于 汽油燃料。
4
6.1.2 生物质的来源
1．农林作业和加工的废弃物（秸秆、谷壳等） 2．专门培养的农林作物 3．动物粪便 4．城市垃圾
5. 有机废水
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
5
6.1.3 生物质能及其特点
生物质能：蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通 过叶绿素将太阳能转化为化学能而固定和贮存在生物质 内部的能量。
17
（3）生物柴油 生物柴油是指来自生物质的原料油经过一系列加工 处理过程制成的液体燃料。 制取生物柴油的原料，包括植物油脂、动物油脂、 废弃食用油等。生物柴油生产技术以化学法为主，即原 料油与甲醇或乙醇在酸、碱或生物酶等催化剂作用下进 行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。 生物柴油是汽油、柴油的优质代用燃料，可替代柴 油单独使用，又可以一定比例与柴油混合使用。生物柴 油的燃点是柴油的两倍，使用、处理、运输和储藏都更 为安全。
CO2 H 2O 太阳能 叶绿素 CH 2O H 2O
CH 2O 燃烧 CO2 热量
CH 2O 是生物质生长过程中吸收的碳水化合物的总称。
当上述两个反应的CO2达到平衡时，将对缓解日趋严重 的温室气体效应产生重要。
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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3. 液体生物质燃料 （1）燃料乙醇 乙醇通常由淀粉质原料、糖质原料、纤维素原料等经 发酵、蒸馏后制成。乙醇进一步脱水（使乙醇含量达 99.6%以上）再加上适量的变性剂即可制成燃料乙醇。 乙醇燃烧热值高，是一种优质的液体燃料。其生产成 本与汽油、柴油大致相当，产生的环境污染却很少。生物 燃料乙醇在燃烧过程中排放的二氧化碳和含硫气体均低于 汽油燃料。
4
6.1.2 生物质的来源
1．农林作业和加工的废弃物（秸秆、谷壳等） 2．专门培养的农林作物 3．动物粪便 4．城市垃圾
5. 有机废水
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第1章 新能源转换与控制技术导论
5
6.1.3 生物质能及其特点
生物质能：蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通 过叶绿素将太阳能转化为化学能而固定和贮存在生物质 内部的能量。
17
（3）生物柴油 生物柴油是指来自生物质的原料油经过一系列加工 处理过程制成的液体燃料。 制取生物柴油的原料，包括植物油脂、动物油脂、 废弃食用油等。生物柴油生产技术以化学法为主，即原 料油与甲醇或乙醇在酸、碱或生物酶等催化剂作用下进 行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。 生物柴油是汽油、柴油的优质代用燃料，可替代柴 油单独使用，又可以一定比例与柴油混合使用。生物柴 油的燃点是柴油的两倍，使用、处理、运输和储藏都更 为安全。
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渗透压与盐差和温度成正比。盐差蕴藏的功率 等于渗透压与渗流流量的乘积。通常在河水和海水 交界处，渗透量为1m3/s时，则会有2500W左右的潜 在功率，相当25个大气压所具有的能量。
盐差能的利用主要是盐差发电。其方式有直接 耦合式、外混式、内混式等几种。
可编辑课件
28
（5）海流能
海水在海中沿水平方向或垂直方向上大规模流 动称为海流。海流没有明显的边界，但总是沿一定 路线稳定运动，或成线，或成圈，还有的绕流，可 以在接近海面，也可以海中某深度发生。海流的能 量由热能和动能组成，可利用的首先是动能，动能 的功率与流速的立方成正比。据估计，全世界海流 能拥有量约50亿千瓦。
32
风能的应用
可编辑课件澳大利亚风力发电 33
风能的应用
可编辑课件
34
四、核能
1、原子核能
原子核能是原子核结构发生变化时释放出的能量，习惯上称
作核能或原子能。
原子核的变化过程有两种：一种是自发的变化过程，叫放射
性锐变。地球上由放射性锐变释放的原子核能在地球内部可以
转变为地热。另一种是人工制造的变化过程，叫核反应。
人民生活的质量，获得显可著编辑的课件经济和环保效益。
2
❖ 美国：风能首当其冲 ❖ 日本：太阳能铺就新能源路 ❖ 英国：风能核能并举 ❖ 丹麦：靠风“驱动”的国家 ❖ 芬兰：生物能源独辟蹊径 ❖ 冰岛：利用地热不再依赖石油 ❖ 挪威：借风发展“氢经济”
可编辑课件
3
一、太阳能
二、海洋能
三、风能
四、核能
对太阳能的利用，有间接利用与直接利用两种。间接利 用是利用由太阳能转化的其他能量，如生物质能、化石能、 风能、水能、海洋能等。人类对太阳能的开发时直接利用太 阳能，主要有：光热转换、光电转换和光化学转换。
盐差能的利用主要是盐差发电。其方式有直接 耦合式、外混式、内混式等几种。
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（5）海流能
海水在海中沿水平方向或垂直方向上大规模流 动称为海流。海流没有明显的边界，但总是沿一定 路线稳定运动，或成线，或成圈，还有的绕流，可 以在接近海面，也可以海中某深度发生。海流的能 量由热能和动能组成，可利用的首先是动能，动能 的功率与流速的立方成正比。据估计，全世界海流 能拥有量约50亿千瓦。
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风能的应用
可编辑课件澳大利亚风力发电 33
风能的应用
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34
四、核能
1、原子核能
原子核能是原子核结构发生变化时释放出的能量，习惯上称
作核能或原子能。
原子核的变化过程有两种：一种是自发的变化过程，叫放射
性锐变。地球上由放射性锐变释放的原子核能在地球内部可以
转变为地热。另一种是人工制造的变化过程，叫核反应。
人民生活的质量，获得显可著编辑的课件经济和环保效益。
2
❖ 美国：风能首当其冲 ❖ 日本：太阳能铺就新能源路 ❖ 英国：风能核能并举 ❖ 丹麦：靠风“驱动”的国家 ❖ 芬兰：生物能源独辟蹊径 ❖ 冰岛：利用地热不再依赖石油 ❖ 挪威：借风发展“氢经济”
可编辑课件
3
一、太阳能
二、海洋能
三、风能
四、核能
对太阳能的利用，有间接利用与直接利用两种。间接利 用是利用由太阳能转化的其他能量，如生物质能、化石能、 风能、水能、海洋能等。人类对太阳能的开发时直接利用太 阳能，主要有：光热转换、光电转换和光化学转换。
新能源转换与控制技术小水力发电樊优秀课件
U G=常 数 K 2
B I·G 2
G ~
I·G
I Q2
δ ' I·P
δ
φ
I·Q
I·Q 1
I·G 1
I·G B'
j I· G 2 X d U·G = U·M
j I·G 1 X d j I·G X d
a)
K1
b)
图5-31 同步发电机与无穷大电网并联 ａ）接线图 ｂ）相量图
机械工业出版社
25
因发电机发出的有功功率只与其输入功率有关，与励磁电流
当系统负荷增加，经过调速器的调节后，系统频率为f1， 1号发电机组的负荷为 P1'，增加了ΔPl； 2号发电机组的负荷为P2'，增加了ΔP2， 两台发电机组增量之和等于ΔPL。
机械工业出版社
16
由上式可得
P1
K
2
P2
K
1
并联运行的发电机组间功率分配与机组调差系数成反比， 调差系数标么值大的机组分担的有功功率标么值反而小。
当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自动 控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提高 系统电压，改善系统的运行条件。 （6）水力发电机组要求实现强行减磁
机械工业出版社
6
电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变 则较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。
P 负荷瞬时变动情况
随机分量 脉冲分量
持续分量 t
图5-14 电力系统负荷瞬时变动情况
负荷的变动情况分解成几个分量：
1）变化周期一般小于10s的随 机分量，其变化幅度较小。
2）变化周期在10s～3min之间的 脉动分量，其变化幅度比随机分量 要大些。 3）变化十分缓慢的持续分量并带 有周期规律的负荷，为负荷变化中 主体。
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◆电力电子器件的概念和特征 ◆电力电子器件的分类 ◆ 不可控器件——电力二极管 ◆半控型器件——晶闸管 ◆电力场效应晶体管——电力MOSFET ◆绝缘栅双极型晶体管——IGBT
4
2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
•
通 允许态流平过均的电最流I大T(A工V)：频在正环弦境半温波度电为流4的0平℃均和值规。定这的也散是热额条定件电下流、的稳参定数结。温不超过额定结温时，晶闸管
•
维持电流IH：维持晶闸管导通所必需的最小电流，一般为几十到几百mA。
19
3、电力场效应晶体管――电力MOSFET （1）基本特性
S G
图2-2 晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性 17
（1）基本特性：
• 电流触发特性：当晶闸管A－K极间承受正向电压时，如果G－K极间流过正向触发电流，
就会使晶闸管导通。
• 单向导电特性：当承受反向电压时，此时无论门极有无触发电流，晶闸管都不会导通。 • 半控型特性：晶闸管一旦导通，门极就失去作用；此时，不论门极电流是否存在、触
雪崩击穿电压URBO的2/3。
15
• 正向通态压降UF ：在额定结温下，电力二极管在导通状态流过某一稳态正向电流（IF）
所对应的正向压降。正向压降越低，表明其导通损耗越小。
• 反向恢复电流IRP及反向恢复时间trr ：反向恢复时间trr通常定义为从电流下降为零至反向
电流衰减至反向恢复电流峰值25％的时间。反向恢复电流IRP及恢复时间trr与正向导通 时的正向电流IF及电流下降率diF/dt密切相关。
反向恢复过程：受二极管PN结中空间电荷区存储电荷的影响，向正向导通的二极管施加反向电压时，二极管不能立即 转为截止状态，只有存储电荷完全复合后，二极管才呈现高阻状态。
16
2、半控型器件――晶闸管
KG
IA
电路符号
A
U U RSM RRM
IH
IG1 IG2 IG=0
0
U U DRM
bo
UDSM
UA
优点：晶闸管可以承受的 电压、电流在功率半导体 中均为最高，具有价格便 宜、工作可靠的优点，尽 管其开关频率较低，但在 大功率、低频电力电子装 置中仍占主导地位。
新能源转换与控制技术
1
第2章 电源变换和控制技术基础知识
2
本章主要内容
2.1 电力电子器件及应用 2.2 AC-DC变换电路 2.3 DC-DC变换电路 2.4 DC-AC变换电路 2.5 AC-AC变换电路 2.6 多级复合形式的变换电路 2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路
3
2.1 电力电子器件及应用
发电流极性如何，晶闸管都维持导通。要使导通的晶闸管恢复关断，可对其A－K极间 施加反向电压或使其流过的电流小于维持电流（IH）。
18
（2）主要参数
•
额 和U定R电RM压中U较T：小晶的闸一管个在电额压定值结称温为、晶门闸极管开的路额时定，电允压许UT重。复施加的正、反向断态重复峰值电压UDRM
•
正 在 正器向、件断反上态向的不断正重态、复重反峰复向峰值峰值电值电压电压应压U小D。于RM一转、般折UR分电RM别压：取（晶正U闸b、o）管反。门向极断开态路不(I重g=复0)、峰器值件电在压额（定UD结SM温、时UR，SM允）许的重9复0%加。
5
1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
6
2.1.2电力电子器件的分类
◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
7
电力电子及其特性
• 电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器
件。
• 电力电子器件所具有的主要特征为：
(2) 电压驱动型：通过对控制极和另一主电极之间施加控制电压信号，实现其开通或关断的电力 电子器件称为电压驱动型器件，如P－MOSFET，IGBT等。
12
几种典型的电力电子器件
• 不可控器件――电力二极管 • 半控型器件――晶闸管 • 电力场效应晶体管――电力MOSFET • 绝缘栅双极型晶体管――IGBT
A
电路符号
URBO
I IF
0
UTO
UF
图2-1 电力二极管电路符号及伏安（V－A）特性 14
（2）电力二极管的主要参数
• 正向平均电流IF(AV) ：电力二极管在连续运行条件时，器件在额定结温和规定的散热条
件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
• 反向重复峰值电压URRM ：指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压，通常是
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
D
a)
D
D
G
G
S N沟道
b)
S P沟道
图2-3 电力MOSFET结构图和电路图形符号
20
a)转移特性
13
1、不可控器件――电力二极管
（1）电力二极管的基本特性：电力二极管（Power Diode）承受的反向电压耐力与阳极通流能力均比普通二极管大得多， 但它的工作原理和伏安（V－A）特性与普通二极管基本相同，都具有正向导电性和反向阻断性。电力二极管的电路 符号和静态特性（即伏安特性）如下图所示。
K
10
（3）全控型器件：既可以通过器件的控制极（门极）控制其导通，又可控制其关断的器件。主要 有：功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门极可关断晶闸管（GTO）和电力场效 应晶体管(P-MOS)等。
11
2、按驱动信号类型分类
(1) 电流驱动型：通过对控制极注入或抽出电流，实现其开通或关断的电力电子器件称为电流驱 动型器件，如Thyrister，GTR，GTO等。
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数。 ②电力电子器件往往工作在开关状态； ③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。
8
电力电子器件的分类
1、按可控性分类 （1）不控型器件：不能用控制信号控制其导通和关断的电力电子器件 。如：功率二极管
（Power Diode）。
9
（2）半控型器件：可以通过控制极（门极）控制器件导通，但不能控制其关断的电力电子 器件。晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件(除GTO及MCT—MOSFET控制晶闸管等 复合器件外)，器件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减小通态电流使其恢复 阻断。
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2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
•
通 允许态流平过均的电最流I大T(A工V)：频在正环弦境半温波度电为流4的0平℃均和值规。定这的也散是热额条定件电下流、的稳参定数结。温不超过额定结温时，晶闸管
•
维持电流IH：维持晶闸管导通所必需的最小电流，一般为几十到几百mA。
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3、电力场效应晶体管――电力MOSFET （1）基本特性
S G
图2-2 晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性 17
（1）基本特性：
• 电流触发特性：当晶闸管A－K极间承受正向电压时，如果G－K极间流过正向触发电流，
就会使晶闸管导通。
• 单向导电特性：当承受反向电压时，此时无论门极有无触发电流，晶闸管都不会导通。 • 半控型特性：晶闸管一旦导通，门极就失去作用；此时，不论门极电流是否存在、触
雪崩击穿电压URBO的2/3。
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• 正向通态压降UF ：在额定结温下，电力二极管在导通状态流过某一稳态正向电流（IF）
所对应的正向压降。正向压降越低，表明其导通损耗越小。
• 反向恢复电流IRP及反向恢复时间trr ：反向恢复时间trr通常定义为从电流下降为零至反向
电流衰减至反向恢复电流峰值25％的时间。反向恢复电流IRP及恢复时间trr与正向导通 时的正向电流IF及电流下降率diF/dt密切相关。
反向恢复过程：受二极管PN结中空间电荷区存储电荷的影响，向正向导通的二极管施加反向电压时，二极管不能立即 转为截止状态，只有存储电荷完全复合后，二极管才呈现高阻状态。
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2、半控型器件――晶闸管
KG
IA
电路符号
A
U U RSM RRM
IH
IG1 IG2 IG=0
0
U U DRM
bo
UDSM
UA
优点：晶闸管可以承受的 电压、电流在功率半导体 中均为最高，具有价格便 宜、工作可靠的优点，尽 管其开关频率较低，但在 大功率、低频电力电子装 置中仍占主导地位。
新能源转换与控制技术
1
第2章 电源变换和控制技术基础知识
2
本章主要内容
2.1 电力电子器件及应用 2.2 AC-DC变换电路 2.3 DC-DC变换电路 2.4 DC-AC变换电路 2.5 AC-AC变换电路 2.6 多级复合形式的变换电路 2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路
3
2.1 电力电子器件及应用
发电流极性如何，晶闸管都维持导通。要使导通的晶闸管恢复关断，可对其A－K极间 施加反向电压或使其流过的电流小于维持电流（IH）。
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（2）主要参数
•
额 和U定R电RM压中U较T：小晶的闸一管个在电额压定值结称温为、晶门闸极管开的路额时定，电允压许UT重。复施加的正、反向断态重复峰值电压UDRM
•
正 在 正器向、件断反上态向的不断正重态、复重反峰复向峰值峰值电值电压电压应压U小D。于RM一转、般折UR分电RM别压：取（晶正U闸b、o）管反。门向极断开态路不(I重g=复0)、峰器值件电在压额（定UD结SM温、时UR，SM允）许的重9复0%加。
5
1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
6
2.1.2电力电子器件的分类
◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
7
电力电子及其特性
• 电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器
件。
• 电力电子器件所具有的主要特征为：
(2) 电压驱动型：通过对控制极和另一主电极之间施加控制电压信号，实现其开通或关断的电力 电子器件称为电压驱动型器件，如P－MOSFET，IGBT等。
12
几种典型的电力电子器件
• 不可控器件――电力二极管 • 半控型器件――晶闸管 • 电力场效应晶体管――电力MOSFET • 绝缘栅双极型晶体管――IGBT
A
电路符号
URBO
I IF
0
UTO
UF
图2-1 电力二极管电路符号及伏安（V－A）特性 14
（2）电力二极管的主要参数
• 正向平均电流IF(AV) ：电力二极管在连续运行条件时，器件在额定结温和规定的散热条
件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
• 反向重复峰值电压URRM ：指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压，通常是
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
D
a)
D
D
G
G
S N沟道
b)
S P沟道
图2-3 电力MOSFET结构图和电路图形符号
20
a)转移特性
13
1、不可控器件――电力二极管
（1）电力二极管的基本特性：电力二极管（Power Diode）承受的反向电压耐力与阳极通流能力均比普通二极管大得多， 但它的工作原理和伏安（V－A）特性与普通二极管基本相同，都具有正向导电性和反向阻断性。电力二极管的电路 符号和静态特性（即伏安特性）如下图所示。
K
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（3）全控型器件：既可以通过器件的控制极（门极）控制其导通，又可控制其关断的器件。主要 有：功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门极可关断晶闸管（GTO）和电力场效 应晶体管(P-MOS)等。
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2、按驱动信号类型分类
(1) 电流驱动型：通过对控制极注入或抽出电流，实现其开通或关断的电力电子器件称为电流驱 动型器件，如Thyrister，GTR，GTO等。
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数。 ②电力电子器件往往工作在开关状态； ③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。
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电力电子器件的分类
1、按可控性分类 （1）不控型器件：不能用控制信号控制其导通和关断的电力电子器件 。如：功率二极管
（Power Diode）。
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（2）半控型器件：可以通过控制极（门极）控制器件导通，但不能控制其关断的电力电子 器件。晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件(除GTO及MCT—MOSFET控制晶闸管等 复合器件外)，器件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减小通态电流使其恢复 阻断。