电力电子最后总结模板

1、电力电子技术的应用领域主要有哪些？

①一般工业：各种交直流电动机的可控整流电源或直流斩波电源，软启动装置等，电化学工业中的直流电源，冶金工业中的加热电源、淬火电源直流电弧炉电源等；

②交通运输：电气机车中直流机车的整流装置、交流机车的变频装置，直流斩波器，车辆中的各种辅助电源等；

③电力系统：电力电子变流装置；

④电子装置用电源：高频开关电源、不间断电源等；

⑤家用电器：电力电子照明电源、变频空调器；

⑥其他：各种电子仪器的电源、各种新能源中的储能缓冲装置。

2、信息电子技术和电力电子技术的共同点和区别？

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。

电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子器件制造技术的理论基础（都是基于半导体理论）是一样的，其大多数工艺了是相同的。特别是现代电力电子器件的制造大都使用集成电路制造工艺，采用微电子制造技术，许多设备都和微电子器件制造设备通用，这说明两者同根同源。电力电子电路和电子电路的许多分析方法也是一致的。

只是二者应用目的不同。前者用于信息处理，后者用于电力变换和控制。广义而言，电子电路中的功率放大和功率输出部分也可算做电力电子电路。在信息电子技术中，半导体器件既可处于放大状态，也可处于开关状态；而在电力电子技术中，为避免功率损耗过大，电力电子器件总在工作在开关状态，这成为电力电子技术区别于信息电子技术的一个重要特征。

3、直驱型变速恒频风电控制系统的工作原理。

此模型是背靠背双PWM的。control power是机侧的控制器，control gild conv 是网侧控制器。power control（wind turbine control）是风机控制器。

工作原理：首先检测到风机的转速θ和桨距角β通过 power control控制使转速θ达到*θ（*θ是最大风能时风机的转速）在基速以下时，β=0；在基速以上时，通过power control控制改变β的大小使恒功率输出。Control grid conv的作用：

保持直流电压Udc保持恒定；使输出的电压与电网相匹配；给电网以无功功率补偿；Diode rectifier 和boost converter作用：把机侧的电流进行整流后升压。

直驱式永磁同步电机风电系的结构图，带有连接发电机定子和电网的全功率背靠背变流器。发电机侧的AC/DC变流器通过调节定子侧的d轴和q轴电流，控制发电机的转矩和定子的无功功率( 无功设定值为0 ) ；网侧DC/AC变器通过调节网侧的d轴和q轴电流，控制直流侧压和流向电网的无功功率，实现有功和无功的解耦控制；直流侧卸荷负载用于电网发生故障时，消掉直流侧积累的多余能量，因此这种风机的电压落表现可以看成是变流器的电压跌落表现。

控制原理：发电机侧变流器的控制器为双环结构，包括转速外环和d、q轴电流内环，可控制发电机的电磁转矩和输出无功功率。模型以发电机转子磁通为参考坐标系，电压方程如下：

直驱式风电机组功率平衡控制

1、发电机输出功率为：

2、流过直流侧电容器的电流为：

3、网侧变换器从直流侧输入的功率为：

由1、3得：

变频电源交流励磁的双馈变速恒频风力发电系统

变频电源可以是交交变频器、交直

交PWM变频器和矩阵变换器。从图中可

知，双馈电机定子绕组接入工频电网，

转子绕组则由变频器提供频率、幅值、

相位可变的电源，实现发电机的交流励

磁，此时发电系统可根据风力机的转速

变化调节励磁电流的频率，实现恒频输

出。根据电机学知识，有：

式中为DFIG 定、

转子电流频率，n为DFIG 机械转速，p

为DFIG 极对数。由上式可知，当发电机转速变化时，调节转子励磁电流频率可保持定子输出电能频率恒定。

交流励磁双馈发电机的运行原理：交流励磁双馈发电机定子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值可调的电源供给三相低频励磁电流，在转子中形成一个低速旋转的磁场，这个磁场转速与转子的机械转速相加等于定子磁场同步速，从而发电机定子绕组中感应出同步转速的工频电压，当风速变化时转速随之变化，此时相应改变转子电流的频率和转子旋转磁场。

4、电力电子变换器在新能源领域中的应用。

光伏并网系统的结构框图如图1所示(控制电路为FPGA硬件电路)。该系统主要由前级的DC-DC变换器和后级的DC-AC逆变器组成,这两部分通过Dclink相连接。光伏阵列所发出的电能是直流电能,需要使用逆变器将直流电变换为交流电。系统通过控制DC-DC变换器的开关管的占空比来调节系统的工作点,继而转换Dclink 的直流电。Dclink的作用是连接DC-DC变换器和DC-AC逆变器,并实现功率传递。DC-AC逆变部分即由下文所述新型五电平逆变器完成。

设 Vdc=E，以直流电压源负端为参考点，输出uo有±2E、±E、0 五种电平，分别由五种开关组合状态来合成：当开关 S1、S4同时导通时，uo=2E；当开关 S4、S5同时导通时，uo=E；当开关 S2、S4同时导通时，或开关 S1、S3同时导通时，uo=0；当开关 S3、S5同时导通时，uo=−E；当开关 S2、S3同时导通时，uo=−2E。

控制方法的原理分析：

针对五开关五电平逆变器，该五电平拓扑的主开关 S1、S2PWM 信号的产生需要两个三角载波。从开关 S5的 PWM 信号的产生由 S1、S2的 PWM 信号决定，主开关 S3、S4的 PWM 信号由调制波正负切换产生，均无需三角载波。因此，该五电平逆变器的PWM控制只需两个三角载波。提出载波交错SPWM(CS-SPWM) 控制方法。

调制波为正弦波，两层三角载波 C1（虚线）、C2垂直分层分布，载波相位位置的自由度取为反相。CS-SPWM 以正弦调制波与两层三角载波进行分层、分区脉宽调制。在调制波的正半周期，正弦波与载波分层线的交点为 d3，点 d1、d2为正弦波对应于时间轴的交点。分层是指在垂直于时间轴方向，一个载波为一层，如图 2 中 d2与 d3之间为 C2的一个载波层。分区是指在时间轴方向，调制波在某一载波层的一个跨度，如图中 d1与 d2之间为调制波在 C2载波层的一个分区，调制波在每个载波层都有对应的分区。主开关 S1、S2的 PWM 信号由正弦波分别与载波 C1、C2相交产生，如图中的阴影部分为一个周期内主、从开关 S1～S5的导通状态分布，uo为CS-SPWM 控制的五电平电压输出−2E～2E。

调制波正半周期，在 uo=0～2E 的 PWM 电平段，主开关 S4一直导通，正弦波在 C2、C1载波层分层、分区脉宽调制，主开关 S2、S1分别以载波频率进行通断动作，从开关 S5分别跟随 S2、S1作同频率的互补通断动作，进而得到 0、E、2E 的三电平 PWM 输出电压波形，如图 2 所示。因为在输出电压整个周期−2E～2E 的五个PWM 电平段，频繁动作的主开关依次为 S2→S1→S2→S1，所以在正、负半周期内，载波从正区域交错到负区域后，载波 C1、C2的相对位置不变，正弦波与负半周期内的两个载波分层、分区调制的顺序符合主开关频繁动作的顺序，从而得到调制波负半周期的 0、−E、−2E 的三电平 PWM 输出电压波形。