电子教程：新能源转换与控制技术第2章电源变换和控制技术基础知识
电力电子技术及应用
电力电子技术及应用第一章电力电子技术的概述电力电子技术是指利用电子器件和电路技术，对电力进行变换、调节、控制和保护等处理的技术。
它既是电力系统的重要组成部分，又是电力工业中的核心技术之一。
电力电子技术是将电力与电子技术相结合的交叉学科，是研究电力驱动及其控制、电力变换及其调节等基础理论和应用技术，其主要应用领域包括电力系统、电力驱动、能量转换、新能源等。
第二章电力电子技术的基本理论电力电子技术的基本理论包括电力电子器件、电力电子电路、电力控制、电力调节等方面。
1. 电力电子器件电力电子器件是电力电路中的基础元件，包括晶闸管、功率晶体管、MOSFET管、IGBT管和二极管等。
其中晶闸管是最早被应用的电力电子器件，其功率比较大，但开关速度慢，一般用于直流电路中；功率晶体管、MOSFET管、IGBT管在开关速度和功率特性方面都得到了较大的提高，广泛应用于交流电路。
2. 电力电子电路电力电子电路是利用电力电子器件构成的一种特殊电路，主要包括直流-直流电路、直流-交流电路和交流-交流电路等。
直流-直流电路主要用于直流电源的升压、降压、变换和稳压等，是各种电力变换电路的核心部分；直流-交流电路主要用于交流电源的变换和调节，是各种交流电力驱动和照明装置的核心部分；交流-交流电路主要用于交流电动机的调速等。
3. 电力控制电力控制是指利用控制电路实现电力电子器件与电路的开关控制、脉宽调制、相位控制等，从而实现电力的调节和控制。
电力控制系统包括开关电源、逆变电源、直流调速、交流调速等，而控制策略主要包括脉宽调制、空间矢量调制等。
4. 电力调节电力调节是指通过电力电子技术对电力进行调节和变换。
其主要应用在变频调速、交流稳压、电动车充电等领域。
电力调节系统一般包括电源、滤波器、逆变器、负载等组成。
第三章电力电子技术的应用1. 电力系统电力电子技术在电力系统中广泛应用，主要包括无功补偿、市电汇流、直流输电等。
其中无功补偿系统是减小交流系统无功功率流的有效措施，可以提高电网的稳定性和可靠性，提高电力的使用率。
新能源电源变换技术 第1章 电力电子电源中的功率器件
内容
电力电子电源中的功率器件 ＤＣ－ＤＣ 变换器原理及应用 软开关技术 三相 ＡＣ－ＤＣ 整流电路及控制算法 逆变电源原理及应用
第一章 电力电子电源中的功率器件 功率电子器件概述 常见的功率开关器件 功率器件的驱动电路
1.1 功率电子器件概述
功率电子器件的发展方向：
电容效应：势垒电容、扩散电容
反向恢复特性：二极管在关断时刻，由于少数载流子存储效应，正向导通电流
IF不能立即消失，在短时间内存在反向（即由阴极到阳极）电流，这个时间称 作反向恢复时间。根据反向恢复时间的大小，可分为：普通二极管(trr较大， 适用于低频场合，如1kHz整流电路)；快速恢复二极管(trr < 5us，适用于高频 整流/斩波和逆变电路)；肖特基二极管(适用于50V以下低压高频型器件).
（3）高频功率器件： 如 MOSFET、快恢复二极管、肖特基二极管、SIT等
按导电载波的粒子
（1）多子器件： 如 MOSFET、肖特基二极管、SIT、JFET 等
（2）少子器件： 如 IGBT、 GTR、 GTO、快恢复二极管等
按是否可控
半控型：晶闸管
功率器件
门极可关断晶闸管(GTO)
全控型
双极性功率晶体管
1.3.2 隔离驱动电路
MOSFET及IGBT的驱动电路绝大部分采用光耦隔离。
开通过程的时间为零
关断过程的时间为零
1.1.2 开关器件的分类
按制作材料：Si功率器件、Ga功率器件、GaAs功率器件、SiC功率器件、GaN 功率器件及Diamond功率器件
按工作频率：
（1）低频功率器件： 如可控硅，普通二极管等；
（2）中频功率器件： 如 GTR、 IGBT、IGT/COMFET；
电力电子变换和控制技术(2017版)教学大纲
《电力电子变换和控制技术》课程教学大纲课程代码：060431007课程英文名称：Power Electronics课程总学时：40 讲课：40 实验：上机：0适用专业：电气工程及其自动化专业大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课，是为进入专业课学习做准备的重要必修课程，是培养电力电子技术领域高级工程技术人才的一门主干课程。
本课程的教学目标和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路（包括AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC）的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验实训技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。
为发电厂电气部分、交直流调速控制系统、电力系统继电保护等后续课程打好基础。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握常用电力电子器件的性能。
2．掌握整流装置的基本原理、控制方法、设计计算等。
3．掌握逆变装置的基本原理、控制方法、设计计算等。
4．掌握PWM控制的基本原理。
5．掌握基本变流装置的调试方法。
6．了解电力电子技术的发展趋势。
7．为后续专业课打好基础。
8．了解软开关技术（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握常用电力电子器件和典型电力变换一般知识，四大类电力变换的结构特点、性能、控制方法、器件保护、应用等。
2.基本理论和方法：掌握常用电力电子器件的静态和动态特性以及器件参数的定义；掌握整流电路的结构分析以及整流电路的控制方法，主要指相位控制的整流电路；掌握逆变电路的结构分析以及逆变电路的控制方法，包括单相电压型逆变电路和单相电流型逆变电路；掌握斩波电路的结构分析以及斩波电路的控制方法，包括基本降压和升压斩波电路；掌握交流电力控制电路的结构分析以及交流电力控制电路的控制方法，包括交流调压和交流调功以及交流电子开关；掌握PWM控制技术；掌握电力电子器件的驱动和保护方法。
电力电子学_康勇_第1章电力电子变换和控制技术导论
电力电子学——电力电子变换和控制技术（第二版）第 1 章电力电子变换和控制技术导论1 电力电子变换和控制技术导论1.1 电力电子学科的形成1.2 电力电子变换和控制的技术经济意义1.3 开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1.4 开关型电力电子变换器基本特性1.5 开关型电力电子变换器的应用领域课程学习要求1.1 电力电子学科的形成1.电力技术2.电子技术3.电力电子技术1.电力技术✓电力技术是一门涉及发电、输电、配电及电力应用的科学技术。
✓利用电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
2.电子技术✓电子技术又称为电子学，它是与电子器件、电子电路以及电子设备和系统有关的科学技术。
✓电子技术是研究电子器件，以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
✓又称为信息电子技术或信息电子学。
(Power Electronics)3.电力电子技术✓也称为电力电子学。
✓利用电力电子开关器件组成电力开关电路，利用集成电路和微处理器构成信号处理和控制系统，对电力开关电路进行实时、适式的控制，经济有效地实现开关模式的电力变换和电力控制，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
✓是综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
✓电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲3.电力电子技术(Power Electronics)典型的电力电子系统框图1.2 电力电子变换和控制的技术经济意义✓为了满足一定的生产工艺和流程的要求，供电电源的电压、频率甚至波形都必须满足各种用电设备的不同要求。
✓将发电厂生产的单一频率和电压的电能变换为各个用电设备最佳工况所需要的另一种特性和参数(频率、电压、相位和波形)的电能，再供负载使用，用电设备可以获得更好的技术特性和更大的经济效益。
1.3 开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1.电力变换的类型2.交流机组实现电力变换3.利用开关器件实现电力变换的基本原理1.电力变换的类型✓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。
新能源电源变换技术总结
新能源电源变换技术总结
新能源电源变换技术是近年来电力行业发展的重要领域。
随着环保意识的增强和能源消耗的增加，新能源电源变换技术逐渐成为电力行业的主要研究方向，以满足市场需求和可持续发展的要求。
新能源电源变换技术是指将不同类型的电源转换为适合特定用途的电源的技术。
例如，将太阳能或风能等可再生能源转化为交流电，以供电力系统使用。
新能源电源变换技术的发展，为可再生能源的利用提供了强有力的支持。
新能源电源变换技术的应用范围非常广泛。
不仅可以用于太阳能和风能等可再生能源的利用，还可以用于直流电的变换，以及交流电的变换。
此外，在电动车、航空航天、电子产品等领域，新能源电源变换技术也有着广泛的应用。
第三，新能源电源变换技术的发展趋势是向智能化、高效化、轻量化和可靠性方向发展。
随着科技的不断发展，新能源电源变换技术也在不断地升级和改进。
例如，采用数字信号处理技术，可以提高变换器的控制精度和可靠性。
采用高频开关技术，可以减小变换器的体积和重量，提高变换器的效率。
新能源电源变换技术的发展离不开政策和市场的支持。
政府部门应加大对新能源电源变换技术的投入和支持，鼓励企业加大研发投入，提高技术水平，推动新能源电源变换技术的应用和发展。
同时，市
场需求也是新能源电源变换技术发展的重要推动力，市场需求的增加将促进新能源电源变换技术的应用和发展。
新能源电源变换技术是电力行业发展的重要领域，具有广泛的应用前景和发展潜力。
在未来的发展中，新能源电源变换技术将不断地升级和改进，以适应市场需求和可持续发展的要求。
新能源转换与控制技术
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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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
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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
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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
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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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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
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《新能源工学基础》课件
、风能、现代生物质能、氢能、地热能、海洋能和小水电等。新 能源是今后最具发展前景的能源。但是开发新能源也会遇到“瓶 颈”，许多新能源在开发过程中遇到了各种困难，要想以新能源 逐步代替传统能源，需要长期探索，还有很长的路要走。
基础知识 光辐射描述及诸参数求解、太阳能发电、太阳
能光伏电站与投资方案设计
风能与风功率、风力发电、风力发电数值仿真 与虚实结合技术
水电站与水轮机、水轮机理论与特性、水电站 水轮机选型、水轮机组选型设计、水轮机的虚 实结合与数值仿真 生物质利用、地源热泵与地源能利用、温差热 电技术与温差热电制冷技术简介、核能利用基 础简介 实验室现场演示实验：流体力学基础、热工学 基础、光伏发电、风力发电、发电设备物联网 及控制等
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电力系统成员及作用
发电厂产生电能。发电有多种方式，如风能、太阳能、化 石燃料、水能、核能等。变电站的任务是汇集电源、变换电压 、分配电能。输电网负责电能输送，电流沿着高压输电线路流 动，将电能输送至各个方向。配电站在电力系统中与用户相连 并向用户分配电能。杆上变压器再次降低电压以供用户使用。 用户群，也可视为电力系统中广大用户使用的各种电气设备。
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可再生能源
按照是否可以再生，能源可以分为可再生及非再生能源。可 再生能源是指在自然界中可以不断得到补充或能在较短周期内再 产生，取之不尽、用之不竭的能源，如太阳能、风能、水能、生 物质能、地热能、海洋能等。煤炭、石油、天然气、核能等，它 们经过亿万年形成而在短期内无法恢复再生，用掉一点便少一点 ，对于这些能源的清洁高效利用显得十分重要，受到重视。
新能源电力变换与控制技术
新能源电力变换与控制技术嘿，咱今儿个就来聊聊这新能源电力变换与控制技术。
你说这电啊，那可真是咱生活中离不开的宝贝呀！就好像是我们身体里流淌的血液一样重要。
新能源电力变换，这可不是什么简单的事儿。
你想想看，那些新能源，像太阳能啦、风能啦，它们可不是那么乖乖听话的，得通过各种技术手段把它们变成我们能直接用的电。
这就好比是把一堆乱七八糟的食材，通过大厨的精心烹饪，变成一道道美味佳肴。
控制技术呢，那就像是个厉害的指挥官。
它得指挥着这些电能乖乖地按照我们的要求去流动，去工作。
要是没有它呀，那电可就像没头苍蝇一样乱撞啦！咱平常家里用的电，可都是经过了一系列复杂的过程才来到我们身边的。
从发电站出来，经过长长的电线，再通过各种变电设备，最后才能进入我们的家里。
这其中的每一步都离不开新能源电力变换与控制技术呀！你说要是没有这些技术，那我们的生活会变成啥样呢？晚上没有明亮的灯光，夏天没有凉爽的空调，冬天没有温暖的暖气。
哎呀，那可真是不敢想象啊！就拿太阳能来说吧，太阳那么大的能量，要是不能好好利用起来，那多可惜呀！通过新能源电力变换技术，我们就能把太阳能变成电能，给我们的生活带来便利。
而且控制技术还能让这些电能更稳定、更安全地为我们服务呢！再想想那些大型的工厂、企业，要是没有先进的新能源电力变换与控制技术，他们的生产效率能高吗？肯定不行呀！所以说，这技术可真是太重要啦！咱国家现在对新能源的发展那可是相当重视的呀！为啥呢？因为这不仅关系到我们每个人的生活，还关系到国家的未来发展呢！有了这些技术，我们就能更好地利用新能源，减少对传统能源的依赖，还能保护环境呢！你看现在马路上跑的那些电动汽车，不也是靠新能源电力变换与控制技术才能跑得那么欢快嘛！这技术让我们的出行变得更加环保、更加便捷。
所以说呀，新能源电力变换与控制技术就是我们生活中的大功臣！我们可得好好珍惜它，让它为我们的生活创造更多的美好。
总之，新能源电力变换与控制技术可太重要啦！它就像是一个神奇的魔法，让我们的生活变得更加丰富多彩。
(完整版)电气类专业知识点--电力电子知识点讲义整理
电力电子技术知识点讲义汇总——天天向上图文工作室独家整理复习笔记知识点第1章绪论1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,是应用于电力领域的电子技术,主要用于电力变换。
2 电力变换的种类(1)交流变直流AC-DC：整流(2）直流变交流DC—AC：逆变(3）直流变直流DC—DC:一般通过直流斩波电路实现(4）交流变交流AC—AC：一般称作交流电力控制3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。
第2章电力电子器件1 电力电子器件与主电路的关系（1)主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路.（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件.2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗.3 电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
（2）检测主电路中的信号并送入控制电路,根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
(4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路,以保证系统正常可靠运行。
4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件.如SCR晶闸管.（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断的电力电子器件。
如GTO、GTR、MOSFET 和IGBT.（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类(1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件.如SCR、GTO、GTR.（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件.如MOSFET、IGBT。
根据器件内部载流子参与导电的情况分类（1）单极型器件:内部由一种载流子参与导电的器件。
能源转换与控制技术导论
通过原电池，将化学能转换为电能。原电池的工作原理是氧化还原反应和电化学反应。
03
能源控制技术概述
能源控制技术的定义与分类
能源控制技术的定义
能源控制技术是指通过特定的方法、设备或系统，对能源的生成、转换、输配和使用进行监测、调节和控制的技 术。
能源控制技术的分类
能源控制技术可以根据不同的分类标准进行划分，如按照能源类型可分为化石能源控制技术和可再生能源控制技 术；按照控制方式可分为直接控制技术和间接控制技术等。
05
能源转换与控制技术的应用案例
热能转换与控制技术的应用案例
热能转换
利用热能转换为机械能，如蒸汽轮机、内燃机等。
热能控制
通过控制热能流动，实现温度、压力等参数的调节， 如热力发电厂中的锅炉控制。
机械能转换与控制技术的应用案例
机械能转换
将其他形式的能量转换为机械能，如水轮机、风力发电 机等。
机械能控制
电能转换原理
电能转换为机械能
通过电动机，将电能转换为机械能。电动机的工作原理是电磁感应定律和安培定 律。
电能转换为热能
通过电阻加热等方式，将电能转换为热能。例如，电炉就是利用这一原理将电能 转换为热能。
化学能转换原理
化学能转换为热能
通过燃烧等方式，将化学能转换为热能。例如，燃料电池就是利用这一原理将化学能转换为热能和电 能。
分类
能源转换技术可以根据转换的能源类 型、转换原理和应用领域进行分类， 如热能转换、电能转换、光能转换等 。
能源转换技术的发展历程
早期阶段
01
早期的能源转换技术主要基于自然现象，如燃烧、水力发电等。
工业革命时期
02
随着工业革命的发展，能源转换技术得到了广泛应用，如蒸汽
新能源汽车驱动电机及控制系统检修课件 学习情境4：电的转换
任 务 1 ： 认识AC-DC变换电路
4.1.7 三 相 电 压 型 P W M 整 流 电 路
PWM整流电路改善了传统晶闸管相控整 流电路中交流侧谐波电流较大、深度相控时功 率因数较低的缺点。PWM整流电路采用全控 器件，可以实现理想化的交直流变换，具有输 出直流电压可调，交流侧电流波形为正弦、功 率因数可调、可双向变换等优点。
4.2.4 D C - D C 升 压 斩 波 电 路
分析升压斩波电路的工作原理时,应假设电路中的电感L很大，电容C也很大。当VT导通时，电源E向电感L充电， 充电电流基本恒定，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，因此能基本保持输出电压为恒定值。升压斩波 电路能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是电感L储能之后具有使电压泵升的作用;二是电容C可将输出 电压保持住。在上面的分析中，VT处于导通时，电容C的作用使输出电压久保持不变，但实际上C值不可能无穷大， 在此阶段电容C向负载放电,U会有所下降,实际输出电压会略低于理论计算结果，不过在电容C值足够大时，产生的 误差很小，基本可以忽略。
任 务 1 ： 认识AC-DC变换电路
4.1.7 三 相 电 压 型 P W M 整 流 电 路
Lg为整流侧大电感，用于稳定输出电流使输 出特性为电流源特性，利用正弦调制方式控制直 流电流在各开关器件上的分配，使交流电流波形 接近正弦波，且和电源电压同相位，交流侧电容 的作用是滤除与开关频率相关的高次谐波。
任 务 2 ： 认识DC-DC变换电路
4.2.2 D C - D C 变 换 器 的 工 作 原 理
最基本的直流斩波电路如图 (a)所示，图中S是可控开关，R为纯电阻负载。当S闭合时，输出电压为E;当S关断 时，输出电压为0,输出波形如图 (b)所示。
《新能源电源变换技术》课程标准
《新能源电源变换技术》课程标准一、课程基本情况一、课程编码及课程名称课程编码：16123301课程名称：新能源电源变换技术二、学时及学分总学时数：88，其中，讲授学时：64，实践（实验）学时：24。
学分：4三、适用专业及开设学期适用专业：光伏发电与应用技术专业开设学期：第4学期四、课程的性质、目标和任务新能源电源变换技术是可再生能源领域中占有重要地位的一门学科，它包括太阳能、风能、生物质能、可燃冰、潮流能、潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等利用技术。
这些能源的应用研究内容主要是计算各方面自然存在的能量，再通过研究不同机构用其吸收这些能量，将其转换为机械能，带动发电机工作。
它的应用是一门多学科的综合技术，这包括大气环境、海洋环境学、流体力学、机械设计、电工及电控学等。
通过课程学习使学生掌握新能源能利用技术的基本理论与研究方法。
通过学习使学生了解太阳光伏、太阳热能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源发电及燃料电池发电技术；了解电力系统中的各种储能技术及最新发展，包括超导储能、飞轮储能、电池储能、超级电容及抽水蓄能技术等；了解用于可再生能源的电力变换技术，包括变换拓扑、工作原理及性能分析；以及分布式发电系统和主干系统的相互影响及其运行与控制；了解国内外最新的可再生能源发电应用工程情况等。
五、课程的基本要求通过该课程学习可使学生了解可再生能源的生成、特点及利用方法，使学生基本掌握新能源应用研究的技术手段。
掌握太阳能、风能发电的机理及设备；燃料电池发电的机理；各种储能技术；电力电子功率变换电路；分散电源对大系统的影响分析等。
六、课程教学内容第一章绪论（共2学时）（一）本章教学目的和要求通过本章学习，对本课程所学习的知识有一个初步的了解，掌握课程的学习方法。
要求学生对能源有一个概括的认识。
（二）教学内容第1章新能源发电与控制技术导论1.1能源储备与可持续发展战略1.1.1我国的能源结构与储备1.1.2我国的可持续发展战略1.2能源的分类与基本特征1.2.1能源的分类1.2.2能源的基本特征1.2.3新能源及主要特征1.2.4分布式能源及主要特征1.3新能源发电——能源转换的重要形式1.3.1新能源发电技术的应用1.3.2我国新能源发电的现状1.3.3新能源发电及电源变换的主要形式1.4新能源发电与控制技术的经济意义1.4.1能源是经济发展的引擎1.4.2新能源发电的经济意义本章小结（三）重点与难点重点：1.能源的基本分类难点：1.新能源的开发及发展趋势第2章电源变换和控制技术基础知识（6学时）（一）本章教学目的和要求通过本章学习，对本课程所学习的知识有一个初步的了解，掌握常用电力电子器件的基本知识、使用方法。
AC-DC Converter(不控整流)
I S1 = IS I S1
2 I S1 2 + ∑I Sn n=2 ∞
=
1
2 1+ ∑I Sn n=2 ∞ 2 I S1
=
1 1+ TH 2 D
基波电流数值因数（简称基波因数）是基波电流有效值与总电流有效值之 基波电流数值因数（简称基波因数） 比值。 比值。
2.2 不控整流电路
2.2.0 概述 2.2.1 单相半波不控整流 2.2.2 两相半波不控整流（或双半波不控整流） 两相半波不控整流（或双半波不控整流） 2.2.3 单相桥式不控整流 2.2.4 三相半波不控整流 2.2.5 三相桥式不控整流 2.2.6 电容滤波的不控整流电路
2
2.1 整流器的类型和性能指标（续2） 整流器的类型和性能指标（ ） 电压脉动系数Sn 电压脉动系数Sn 定义：整流输出电压中最低次谐波幅值 定义：整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流 平均值V 平均值 D之比 。
Sn=Vnm/VD
2.1 整流器的类型和性能指标（续3） 整流器的类型和性能指标（ ） 输入电流总畸变率THD (Total Harmonic Distortion) 输入电流总畸变率 交流输入电流中除基波电流I 交流输入电流中除基波电流 s1外通常还含有各 次谐波电流I 次谐波电流 sn（n＝2，3，4，…） 。 THD的定义：除基波电流外的所有谐波电流总 定义： 有效值与基波电流有效值之比值
2 VH = Vrms −VD 2
电压谐波（纹波）系数的定义： 电压谐波（纹波）系数的定义：输出电压中的交流谐 与直流平均值V 之比值。 波有效值 VH与直流平均值 D 之比值。表示为
γ v = RF =VH /VD
可以进一步表示为 ：
新能源发电与控制技术
要点二
详细描述
最大功率跟踪技术用于在新能源发电系统的运行过程中， 实时跟踪其最大功率点，并保持系统在最大功率点运行， 从而提高能源利用率。功率转换技术用于将新能源发电系 统产生的电能转换为适合电网的电能形式，如直流、交流 等。功率调节技术用于根据实际需求和电网调度指令，调 节新能源发电系统的输出功率，确保其稳定运行。
04
新能源发电与控制技术 的挑战与解决方案
技术挑战
发电稳定性
新能源发电受天气、地理位置等因素影响， 发电稳定性难以保证。
并网技术
新能源发电并网技术尚不成熟，对电网的冲 击较大。
储能技术
新能源发电储能技术发展滞后，难以满足需 求。
成本问题
新能源发电与控制技术的成本较高，难以普 及。
解决方案
研发新技术
垂直轴风力发电机
利用风力驱动风轮旋转， 通过变速器和发电机将机 械能转换为电能。
海上风力发电
在海上建立风力发电场， 利用风能资源丰富的优势 进行发电。
水能发电技术
水轮机发电
利用水流驱动水轮机旋转，通过 变速器和发电机将机械能转换为
电能。
潮汐能发电
利用潮汐能驱动水轮机或涡轮机旋 转，将潮汐能转换为电能。
新能源发电储能控制技术
总结词
新能源发电储能控制技术是实现新能源 高效利用的关键技术之一，主要涉及储 能装置、能量管理、充放电控制等多个 方面。
VS
详细描述
储能装置是新能源发电储能控制技术的核 心，用于储存新能源发电系统产生的电能 。能量管理技术用于优化储能装置的充放 电过程，提高储能装置的能量利用率和寿 命。充放电控制技术用于根据实际需求和 电网调度指令，智能控制储能装置的充放 电过程，确保其安全、稳定、高效地运行 。
高教社2024新能源汽车电工电子技术教学课件16电源的串联与并联
各位同学可以思考一下这是哪种电源连接方式
串 联 o r 并 联
电源的串联与并联
一 电源模型
1.电压源模型
定义：能够提供稳定电压的二端元件
举例：干电池、铅酸电池、锂电池等
干电池
铅酸电池
特点：电路的电压由自身决定，电流由外部电路确定。
电源的串联与并联
一 电源模型
1.电压源模型
实际电压源模型如图所示，它是由理想电压源
新能源汽车的电池组应该采取什么样的连接方式？
电源的串联与并联
电源的串联与并联
电阻的串并联电阻串联Fra bibliotek电阻并联
电源的串并联
1.什么是电源的串并联？
3.电源串并联的特点及应用场合？
2.如何对实际电源模型进行等效变换？
目录
contents
1
电 源 模 型
2
电源的串并联及其等效变换
电源的串联与并联
一 电源模型
案 例 导 入
如图所示的电池安装方式在日常生活中很常见，
课
程
小
结
以上就是两种电源模型的串并联特点和它们之间的等效变换。对于常
用的电压源串联，会使得电压变大，但电流相同，电源容量不变。而
电压源并联，虽然电压不变，但电流和电源容量会变大。所以在实际
使用时，要根据负载的要求来选择合适的电源连接方式。
思 考 题
在新能源汽车中，常常需要较大的启动电流，同时也
要满足汽车电气系统的额定电压，请大家思考一下：
一 电源模型
2.电流源模型
实际电流源模型如图所示，由理想电流源
与一个电阻元件并联组成。
电源的串联与并联
一 电源模型
2.电流源模型
现代电力电子技术基础
第一章 电力电子技术综述
引言 §1.1 简单的变换器 §1.2理想开关和实际开关 §1.3变换器分类 §1.4 变换器组成 §1.5变换器中电感电容连接 §1.6 变换器的希望特性和考核指标 §1.7 变换器保护
3
引言
电力电子技术（Power Electronics Technology）是研究电能变换原理及 功率变换装置的综合性学科，包括电压、电流、频率和波形变换，涉 及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。
理想电压源输出电压不会随输出电流增 大而下降，也就是说输出电压对负载变化 应该具有100%的调节性能，从电路角度看， 即电源等效内阻为零。
7
从效率方面看
这个电路当输出电流为零时，电路损耗
，这
些能量通过电阻转化为热。当输出电流为5mA时，此时输
出电压
输出功率
。
电压跟随器电路
显然其输出电压较分压器稳定的多，电路中除了电阻损耗 外，另附加了晶体管损耗：
所谓软开关技术，是指电力电子器件导 通或关断时损耗为零的技术，与此相应若 导通或关断时损耗不为零则为硬开关。
23
现代电力电子装置的发展趋势
小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有 更高的要求。
电力电子装置高频化
滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子 装置小型化、轻量化。 开关损耗增加，电磁干扰增大。
u
u
i
i
0
t
P
0
t
a）软开关的开通过程uuii0t
P
0
t
b）软开关的关断过程
软开关的开关过程
26
零电压开通
开关开通前其两端电压为零——开通时不会产生损耗和噪声。
电能变换技术
实验六电能变换技术电能变换技术是现代电力电子技术的核心。
它是利用现代电力电子技术和手段把某种电能（如电力网的交流电、蓄电池可输出的直流电等）变换成另外一种用途和特性的电能。
例如，开关电源可把电力网的交流电变换成供电子电路使用的低压直流电、逆变器可把蓄电池的直流电变换成普通交流电器使用的交流电、变频器可把50Hz的交流电变换成供三相异步电机调速使用的电压和频率可调的交流电、DC-DC变换器可以把低压直流电变换成高压直流电，也可以把高压直流电变换成低压直流电等等。
一、实验目的1.了解电能变换技术的基本原理。
2.理解、熟悉一种直流电能变换的指导思想、技术核心和过程的相关特性。
3.掌握一种现代实用技术。
4.拓宽实验者的思维模式与空间。
二、仪器及用具专用直流电能变换实验台1个，数字示波器1台，低压直流稳压电源1台，直流电压表1块，直流电流表1块，滑线电阻器1只。
三色导线若干根。
三、原理现代电力电子的核心技术之一是采用高频开关方法。
它通过高频开关可把低频交流电或直流电变换成高频交流电，通过变压器得到所希望的电压，然后再通过电感、电容、二极管等器件获得具有一定特性的电能。
如光伏电力系统中的正弦波逆变器。
这种逆变器可有两种变换方案。
一种方案是先利用高频开关、采用正弦脉宽调制逆变技术得到正弦脉宽调制的脉动工频交流电，再经电感、电容滤波得到纯正的工频交流电，最后通过工频变压器调整电压得到最终需要的符合供电要求的工频交流电，其原理如图6.1所示。
图6.1 电能变换方案之一第二种方案是先采用高频开关逆变产生高频交流电，下一步由变压器达到希望的电压值，再使用高频变压器获得所需电压的高频交流电，然后经高频整流、滤波得到高压直流电。
最后，高压直流再经正弦脉宽调制、逆变、滤波得到纯正弦波工频交流电。
其工作过程示意由图6.2所示。
直高高高高流频频频压电开变整直能关压流流正弦逆滤交调变波电制图6.2电能变换方案之二本实验主要实践与光伏电力装置相关的DC／DC变换技术。
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VD 1 VD3 VD5
f
VD 1 VD 3 VD 5
负 载
Lf
负 载
Cf
Uo
Uo
VD4 VD 6 VD 2
VD 4 VD 6 VD 2
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
30
b、晶闸管整流电路――相控整流
表2-2 常用晶闸管整流器的主要形式
名称 输出电压型 输出电流型
单 相 半 波
VT
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
21
（2）主要参数
漏极电压UDS 漏极直流电流额定值ID和漏极脉冲电流峰值IDM 漏源通态电阻RDS(on)：在栅源间施加一定电压（10～15V），漏源间的导通电阻。 栅源电压UGS：栅源之间的绝缘层很薄，当|UGS|>20V时将导致绝缘层击穿。 极间电容：MOSFET的3个电极之间分别存在极间电容CGS、CGD、CDS。一般生产厂商提供的是漏源极短 路时的输入电容Ciss、共源极输出电容Coss和反向转移电容Crss。 Ciss= CGS+ CGD （2-1） （2-2） Crss=CGD Coss=CDS+CGD （2-3）
Lf
VT
Cf
负 载
Lf
u1
u2
VD
Uo
u1
u2
VD
负 载
Uo
单 相 全 波
VT1
Lf
u1
u21 u22
VD
Cf
负 载
VT 1
Uo
Lf
VT2
u
1
u21 u22
VD
负 载
Uo
VT 2
单相 桥式 半控
VT1 VT3
Lf
VT 1 VT3
VD C f
负 载
Uo
f
u1
u2
VD2 VD 4
u1
u2
VD 2 VD4
32
c、PWM整流电路――斩波整流
负 载
Uo
VD2
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第1章 新能源转换与控制技术导论
29
续表2-1
单 相 桥 式
Lf VD 1 VD3 Cf VD2 VD 4
负 载
Lf VD1 VD2
负 载
uin
Uo
U in
Uo
VD3
VD4
三 相 半 波
VD1 VD2 VD3 Cf
载
Lf
负
VD1 VD2 Lf
负 载
Uo
VD3
Uo
三 相 桥 式
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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
第1章 新能源转换与控制技术导论
4
机械工业出版社
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
24
现代电力电子的应用
◆电力电子变换与控制技术（以四大变换展开） ◆谐波抑制与功率因素校正技术 ◆电力电子技术的典型应用案列
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第1章 新能源转换与控制技术导论
25
电力电子变换与控制系统
1.主要由AC/DC,DC/AC,DC/DC,AC/AC四大基本变换及其组合构成的主电路拓 扑。 2.现代电力电子装置的控制系统由微电子器件（硬件）、控制策略（软件）和检 测、保护、驱动等组成。
三相 桥式 半控
VT 1 VT3 VT 5
Cf
f
VT 1 VT3 VT5 Lf
负 载
Uo
C
负 载
Uo
VD4 VD6 VD2
三相 桥式 全控
Cf
负 载
VT1 VT 3 VT5 L f
VT 1 VT 3 VT5 Lf
负 载
Uo
Uo
VT 4 VT 6 VT 2
VT 4VT 6 VT 2
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
28
a、二极管整流电路――不控整流
表2-1 常用二极管整流器的主要形式
名称 输出电压型 输出电流型
单 相 半 波
VD1
Lf VD 2 Cf
负 载
VD1
Uo
Uin
Lf
负 载
u in
VD 2
Uo
单 相 全 波
Lf
Lf
uin
VD1 VD2
Cf
载
负
VD 1
Uin
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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。
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
16
2、半控型器件――晶闸管
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。
VD
负 载
Uo
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
31
续表2-2
单相 桥式 全控
VT1 VT 3
Lf
负 载 Uo
VT 1 VT3
Cf
Lf
u1
u2
u1
u2
VT 2 VT4
VT 2 VT4
负 载
Uo
三 相 半 波
VT1 VT2
Lf
负 载
VT1 VT 2 VT3
Uo
Lf
负 载
VT 3 C f
Uo
◆
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。
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
22
4、绝缘栅双极型晶体管――IGBT （1）基本特性：
静态特性与P-MOSFET类似； UGE=0时IC=0，IGBT处于阻断状态（断态）； UGE足够大（一般为5~15V），IGBT进入导通状态（通态）， 当UCE大于一定值（一般2V左右）时IC>0。 优点：驱动功率小、开关速度高通流能力强、耐压等级高
图2-2 晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
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 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）。
机械工业出版社
第1章 新能源转换与控制技术导论
18
（2）主要参数
额定电压UT：晶闸管在额定结温、门极开路时，允许重复施加的正、反向断态重复峰值电压UDRM和 URRM中较小的一个电压值称为晶闸管的额定电压UT。 正、反向断态重复峰值电压UDRM、URRM：晶闸管门极开路(Ig=0)、器件在额定结温时，允许重复加 在器件上的正、反向峰值电压。一般分别取正、反向断态不重复峰值电压（UDSM、URSM） 的 90%。正向断态不重复峰值电压应小于转折电压（Ubo）。 通态平均电流IT(AV)：在环境温度为40℃和规定的散热条件下、稳定结温不超过额定结温时，晶闸管 允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。这也是额定电流的参数。 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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第1章 新能源转换与控制技术导论
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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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第1章 新能源转换与控制技术导论
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）。
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第1章 新能源转换与控制技术导论
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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。