现代电力电子学
现代电力电子技术
uL
u2
E
+
-
触发电路产生的触发脉冲须满足下列要求： 足够的功率； 一定的宽度； 与主电路同步； 一定的移相范围。
产生的方式： 单结晶体管触发电路； 集成触发电路。
1
2
第3节 晶闸管触发电路
一、单结晶体管触发电路
等效电路
E
B2
B1
RB2
RB1
管内基极 体电阻
E
（发射极）
B2
（第二基极）
当 L >> R时， ILT在整个周期中可近似 看做直流。
5
晶闸管的中电流
IT =
IT =
平均值:
有效值:
晶闸管的选择
晶闸管电压 > （1.5 ~ 2）U2M
晶闸管电流
> （1.5）×
二、单相桥式半控整流电路
1、
电阻性负载桥式可控整流电路
（1）电路及工作原理
u2 > 0的导通路径：
u2 (A)
三、 特性与参数
1、特性
U
I
URSM
UFSM
URRM
IH
UFRM
IF
IG1=0A
IG2
IG3
IG3
IG2
IG1
>
>
正向
反向
2、主要参数
UFRM：
正向断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。 一般取 UFRM = 80% UFSM 。普通晶闸管 UFRM 为 100V~3000V）
URRM：反向重复峰值电压。（控制极断路时， 可以重复作用在晶闸管上的反向重复电 压。一般取URRM = 80% URSM。普通晶 闸管URRM为100V~3000V）
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状1. 引言1.1 电力电子技术在电力系统中的重要性电力电子技术在电力系统中的重要性体现在多个方面。
电力电子技术可以实现电力系统的高效能转换。
传统的电力系统中，能源的传输和转换过程存在能量损耗和效率低下的问题。
而通过应用先进的电力电子技术，可以实现电能的高效转换，提高系统的能源利用率。
电力电子技术还可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
在传统电力系统中，电网的运行容易受到外部因素的影响，导致电能供给不稳定，造成供电问题。
通过引入电力电子技术，可以实现电力系统的智能化控制和优化管理，提高系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术在电力系统中的应用具有重要意义，不仅可以提高系统的效率和稳定性，还可以推动电力系统向智能化、可持续发展的方向迈进。
1.2 电力电子技术发展的背景电力电子技术是指利用电子器件和电子电路来控制和转换电力的技术。
在电力系统中，电力电子技术的应用越来越广泛，其发展已经成为电力系统发展的重要驱动力。
电力电子技术的背景可以追溯到20世纪60年代，当时电力系统开始面临一系列新的挑战，如电力负载的快速增长、电力系统的不稳定性、传统直流和交流系统的柔性度不足等问题。
为了应对这些挑战，研究者们开始积极探索新的电力转换技术，逐渐形成了现代电力电子技术。
现代电力电子技术主要包括功率半导体器件、PWM调制技术、微电网技术、智能电网技术等。
这些技术的发展为电力系统的稳定运行、高效能利用、智能化管理提供了重要支持。
随着可再生能源的快速发展和成熟，电力电子技术在可再生能源集成和智能电网建设中也扮演着至关重要的角色。
电力电子技术的背景是电力系统发展的需要，是科技进步和市场需求的结果，是实现清洁、可靠、高效能源供应的必然选择。
【字数：234】2. 正文2.1 传统电力系统存在的问题1. 能效低下：传统电力系统在能源传输和转换过程中存在能量损耗严重的问题，导致能效较低。
在电力系统中，直流到交流的转换、电压调节和功率转换都需要耗费大量能量。
现代电力电子技术第五讲
反并联二极管为其提供释放能量的通道
反并联二极管后，只要负载两端电压
（直流侧）低于交流侧两端电压值，则二 极管导通（正半周期VD1、VD4导通，负半 周期VD2、VD3导通），全控型器件被旁路， 整流工作状态与二极管整流电路完全相同， 对全控型器件进行PWM控制失去作用。只 有在直流侧电压Ud 大于交流侧电压时，二 极管才不会导通，全控型器件组成的桥式 电路才可以正常工作，故为升压整流。
矩阵式变频电路拓扑
Ua
Ub
UC
Sau
Sbu
SCU
UU
Sav
Sbv
Scv Uv
Saw
Sbw
SCW
UW
图5.38 三相矩阵式变频电路
图5.39 一种双向开关单元
在任一时刻，输出三相中的任一相都可以通 过交流开关与三相电源的任一相连接 。以U相为 例，可以通过Sau、Sbu 、SCU的通断控制使UU等 于Ua 、Ub 或者UC，但三个开关同时只能有一个 导通，否则会造成电源短路。这样输出UU 就是由 输入电源Ua 、Ub 、UC三相电压的片段组合而成， 只要开关频率足够高。选择合适的导通时刻与合 适的导通时间，UU就可以为预期所希望输出频率 的交流电了。
现代电力电子技术 第五讲
PWM变流电路
基本的PWM变流电路： PWM逆变电路 直流斩波电路 PWM整流电路 矩阵式变频电路
5.1 PWM逆变电路 应用PWM控制技术的逆变电路
5.1.1 单相桥式PWM逆变电路 单极性控制、双极性控制
电路结构
+
VT1
VD1 VT3
VD3
RL
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状
综述现代电力电子技术在电力系统中的发展现状【摘要】现代电力电子技术在电力系统中扮演着重要的角色，其应用范围和深度不断扩大，对电力系统的稳定性、效率和可靠性产生了深远影响。
本文通过介绍现代电力电子技术的基本概念和电力系统的发展背景，探讨了电力电子技术在电力系统中的应用以及电力电子器件的发展现状。
分析了电力电子技术在电力系统中的优势和面临的挑战，展望了其未来的发展方向。
总结了电力电子技术对电力系统的影响和其发展前景。
随着科技的不断进步，电力电子技术将继续发挥着重要作用，推动电力系统的现代化和智能化发展。
【关键词】关键词：现代电力电子技术、电力系统、应用、器件、优势、挑战、发展方向、影响、发展前景1. 引言1.1 现代电力电子技术的基本概念现代电力电子技术是一种以电子器件和数字控制技术为基础，利用变流器、整流器、逆变器等设备实现电能转换和调节的技术。
在电力系统中，电力电子技术可以实现电能的高效转换、稳定控制和灵活调节，从而提高电力系统的运行效率和稳定性。
电力电子技术的基本概念包括以下几个方面：首先是功率器件，如晶闸管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管等，这些器件可以实现电能的无级调节和快速开关；其次是控制技术，如PWM调制技术、谐波抑制技术、闭环控制技术等，这些技术可以实现对电能转换过程的精确控制；此外还包括电力电子拓扑结构设计、热管理技术等方面。
现代电力电子技术的发展使得电力系统具备了更高的智能化、灵活性和稳定性，为电力系统的高效运行和接入可再生能源提供了重要支撑。
随着电力需求的不断增加和新能源的大规模接入，电力电子技术在电力系统中的应用前景十分广阔。
1.2 电力系统的发展背景随着工业化和城市化的进程，电力需求逐渐增长，传统的电力系统已经不能满足日益增长的电力需求。
为了提高电力系统的效率和可靠性，同时减少对环境的影响，人们开始寻求新的技术手段来改善电力系统。
电力系统的发展背景可以追溯到19世纪末的工业革命时期，当时人们开始使用电力来驱动工厂和机器。
现代电力电子技术论文六篇
现代电力电子技术论文六篇现代电力电子技术论文范文1现代电力电子技术的进展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年月末六十年月初的硅整流器件,其进展先后经受了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在很多新领域的应用。
八十年月末期和九十年月初期进展起来的、以功率MOSFET 和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1、整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)沟通发电机供应,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。
大功率硅整流器能够高效率地把工频沟通电转变为直流电,因此在六十年月和七十年月,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大进展。
当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
2、逆变器时代七十年月消失了世界范围的能源危机,沟通电机变频惆速因节能效果显著而快速进展。
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的沟通电。
在七十年月到八十年月,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。
类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。
这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代进入八十年月,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛进展,为现代电力电子技术的进展奠定了基础。
将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,消失了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化进展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的消失,又为大中型功率电源向高频进展带来机遇。
研究生课程“现代电力电子技术”教学改革研究
电气电子教学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＥＥ
Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１９
研究生课程“现代电力电子技术”教学改革研究
钱祥忠
（温州大学 数理与电子信息工程学院，浙江 温州 ３２５０３５）
摘要：“现代电力电子技术”是电气工程专业研究生的主干专业课。针对研究生来源具有不同的电力电子技术基础、根据本专业的知识要求以
及现代电力电子技术课程的特点，本文提出了“现代电力电子技术”的教学内容、教学方法、实践环节、考核方法等方面的教学改革措施，既实
现与本科阶段电力电子技术知识的衔接与深化，又注重理论的实际应用，在学习的过程中激发学习兴趣，培养具综合能力。
关键词：现代电力电子技术；电气工程；研究生教育；教学改革
中图分类号：Ｇ６４３
０ 引言
我校电气工程学科的研究生来自不同学校和不 同专业，如电气工程及其自动化、电子信息工程、电 子信息科学技术和通信工程等，由于他们的电力电 子技术基础知识相差较大，给“现代电力电子技术” 课程教学带来的困难。因此，我们针对学生不同的 课程基础，对“现代电力电子技术”课程的教学内容
进行了梳理，构建合适的知识模块；在教学方法上采 用研究型教学模式，结合导师团队的研究方向，精心 组织案例教学，指导学生从系统到装置设计去理解 装置基本原理，让学生深入理解现代电力电子在新 能源与微电网、电动汽车等方面的应用，并利用电气 控制综合实验平台和省市级重点实验室与工程中 心，为学生提供良好的理论学习和实践操作环境，提 高研究生课程“现代电力电子技术”的教学水平。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｏｄｅｒｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｃｏｕｒｓｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｒａｄｕａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ．Ｔｈｅｔｅａｃｈｉｎｇｒｅｆｏｒｍ ｍｅａｓｕｒｅｓｉｓｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｂｏｕｔｔｈｅｔｅａｃｈｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｅａｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｐｒａｃｔｉｃｅｌｉｎｋ ａｎｄｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＭｏｄｅｒｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｕｎ ｄａｔｉｏｎｏｆｓｏｕｒｃｅｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｏｄｅｒｎｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｕｒｓｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｂａｓｅｏｆｇｒａｄｕａｔｅｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｃａｎｃｏｎｎｅｃｔａｎｄｄｅｅｐｅｎｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅｓｔａｇｅ，ｐａｙａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙ，ｓｔｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔａｎｄｃｕｌｔｉｖａｔｅｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ｌｅａｒｎｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｅｒｎｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｔｅａｃｈｉｎｇｒｅｆｏｒｍ
现代电力电子学
研究生学位课程《现代电力电子学》的学习提纲与要求一．本课程的目的与意义目前电力电子技术已成为国家经济领域中不可缺少的基础技术和重要手段，大至兆瓦级的高电压大电流的电气工程直流输电，小Array至家用的各种电器，无不渗透电力电子技术。
国际上公认电力电子技术的诞生是以1957年第一个晶闸管问世为标志的。
电力电子这一名称迟至60年代才出现1974年，美国W.E.Newell用右图的倒三角形对电力电子学进行了描述。
认为电力电子学是电力学，电子学和控制理论三个学科交叉结合形成的一门新型学科，随着科学技术的发展电力电子技术又与控制理论、材料科学、图一描述电力电子学的倒三角电机工程、微电子技术、计算机技术等许多领域密切相关。
目前，电力电子技术逐步发展成为一门多学科相互渗透的中和性学科。
可以将电力电子技术定义为：以电力为对象，利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科，若认为微电子技术的信息处理技术，那么电力电子技术就是电力处理技术。
电力电子学除涵括技术和应用外，还有电力电子技术和相关学科的理论问题。
目前，许多高新技术均与电网的电流、电压、频率和相位等基本参数的转换与控制相关。
现代电力电子技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率的处理。
特别是能够实现大功率电能的频率变换，为多项新技术的发展提供了有力的支持。
因此，现代电力电子技术不仅本身是一项高新技术，而且是其它高新技术的发展基础，电力电子技术可应用到各工业、电力、交通、冶金、化工、电信、国防、家电等各个领域，尤其与微电子、计算机技术、现代控制理论相结合，其应用面越广，自动化水平，快速性和可靠性发展越来越快，技术水平越来越高，为现代生产和现代生活带来了深远的影响。
简而言之，电力电子技术应包含电力电子器件，电力电子电路，电力电子装置及其系统三方面的内容，这三者有着密不可分的关系，随着器件的不断发展，电路和装置乃至系统，更容易发展。
更加现代化。
现代电力电子技术有如下特点：1）集成化，2）高频化，3）全控化，4）电路弱电化，5）控制技术数字化，6）多功能化。
现代电力电子学与交流传动
现代电力电子学与交流传动3.42 余弦交点控制一个通用的可获得线性传输特性的控制方式是余弦交点方式。
图3-40是该方式的单项桥式变流器的图解说明。
将正弦输入电压V ab 相位前移π/2生成余弦波；在每个下半周期将其取反，构造如图b 所示的“余弦波”。
每半个周期的控制电压Vc 和余弦波形的焦点极为触发延迟角a ，则 COSa=Vp Vc（3-74）式中，Vp 是余弦的峰值，将式（3-74）代入V d =V do *COSa ，则V d =Vp VdoV c =KV c （3-75）表明输入输出之间是增益为K 的线性关系。
这时变流器就相当于一个开关式线性放大器。
注意，即使余弦波德幅值随输入电压变化，K 不变。
需注意，式（3-75） 只适用于连续导电模式。
对于非线性，就像前面说的一样，K 是非线性的，取决于a 角和负载参数。
图3-41给出了三相桥式变流器的余弦交点控制方式；图3-42和图3-43说明了方式的工作原理。
图中只给出了晶闸管q 触发逻辑信号的生成，但该原理同样适用于其他晶闸管。
输入线电压V ac 为参考波，其相角从0～π对应于晶闸管Q1的触发延迟角的范围。
相电压-V b 比V ac 超前π/2，构成晶闸管Q1的余弦基准波。
如图3-41所示，通过变压器将相电压和线电压降压后练到比较器，将控制电压Vc 与相电压-V b 相比较，在触发延迟角a 时输出进行逻辑与后，用其前沿触发双稳态触发器9，然后依次与脉冲列（未画出）相耦合送至Q1 的门极。
当Q3触发时，其被复位，这样是门极脉冲持续限制在2π/3。
通过相应的增大或减小Vc 的值，可使Q1的触发延迟角前移或后移。
如图3-41所示，超前限定负脉冲接至与门5，后限定脉冲接至或门7。
3.43 相振荡器原理上节讨论的余弦交点片式是直接从输^电压中得到余弦基准波形。
变流器产生的谐波流过电源阻抗，引起输入电压的畸变。
类似的畸变和瞬态变化可纳入到本身或并联欲行的变流器映入到系统中。
现代电力电子学实验指导书
一．实验目的1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
3．对单相半波可控整流电路在电阻负载时工作情况作全面分析。
二．实验内容1．单结晶体管触发电路的调试。
2．单结晶体管触发电路各点波形的观察。
3．单相半波整流电路带电阻性负载时波形特性的测定。
三．实验线路及原理电路原理图如图1-1所示。
将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极，即可构成如图1-2所示的实验线路。
图1-1四．实验设备及仪器1．MCL-III教学实验台2．MCL—33A组件3．MCL—32T电源控制屏4．MCL—05A组件5．MEL—03三相可调电阻器6．二踪示波器7．万用表五．注意事项1．双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。
当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。
2．为保护整流元件不受损坏，需注意实验步骤：（1）首先调试触发电路，使之正常工作。
（2）正确选择负载电阻，须注意防止过流。
在不能确定的情况下，尽可能选择较大的电阻，然后根据电流值来调整。
（3）晶闸管具有一定的维持电流I H，只有流过晶闸管的电流大于I H，晶闸管才可靠导通。
实验中，若负载电流太小，可能出现晶闸管时通时断，所以实验中，应保持负载电流不小于100mA。
（4）本实验中，因用MCL—05A组件中单结晶触发电路控制晶闸管（外部触发脉冲），注意须断开MCL—33A的内部触发脉冲。
1．单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察将MCL—05A面板左上角的同步电压输入接MCL—32T的U2、V2输出端，“触发电路选择”拨至“单结晶”。
现代电力电子技术(第2章).
2.1 傅里叶级数与傅里叶变换
3、奇谐函数
若波形沿时间轴平移半个周期并相对于该轴上下反转，此时波 形并不发生变化，则称奇谐函数。 f (t )
2 T f (t ) f t 1 ，1 2 T1
a0 0 an bn 0
1
T O T 2 T
t
则f(t)的傅氏级数偶次谐波为零，即
f (t ) F ()
2.1 傅里叶级数与傅里叶变换
九、周期序列的离散傅里叶级数
设 x (n) 是周期为N的周期序列
~
~ ~ x( n) x( n rN )
周期序列可以用离散傅里叶级数表示 对连续周期信号
• 当Fn为实数时，可用Fn的正负表示n的0、，因此常把幅度谱和 相位谱合画在一张图上； • 负频率的出现完全是数学运算的结果，并没有任何物理意义，只 有将负频率项和相应的正频率项成对合并起来，才是实际的频谱 函数。
2.1 傅里叶级数与傅里叶变换
七、函数的对称性与傅里叶系数的关系
1、偶函数
信号波形相对于纵轴是对称的
k 1
I
1 T
T
0
i dt
2
Ik
I km
2
I
平均有功功率 无功功率
2 2 I0 I12 I 2 I k2
P U
0 0
I U1 I1 cos1 U 2 I 2 cos2 U k I k cos k
Q U1I1 sin 1 U 2 I 2 sin 2 U k I k sin k
e1 和 e2 叫做非周期信号的谐波分量。
e1 的频率与非正弦波的频率相同，称为非正弦波的基波或一次谐波； e2 的频率为基波的三倍，称为三次谐波。 谐波分量的频率是基波的几倍，就称它为几次谐波。非正弦波含有的直 流分量，可以看作是频率为零的正弦波叫零次谐波。
现代电力电子技术应用及发展论文
现代电力电子技术应用及发展论文现代电力电子技术的发展经历了几个不同的阶段，整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现代电力电子技术属于变频器时代，同时又与微电子技术有效地进行了结合，这不仅使其应用范围十分广泛，而且在国民经济中的地位也变得越来越重要。
1 现代电力电子技术的发展趋势在当前科学技术快速发展的新形势下，随着电力电子技术的不断革新，其发展达到了一个较高的水平。
现代电力电子技术主要是对电源技术进行开发和应用，可以说电源技术的发展是当前电力电子技术发展的主要方向。
1.1 现代电力电子技术向模块化和集成化转变电源单元和功率器件作为现代电力电子技术的重要组成部分，是电子器件智能化的核心所在，其组成器件具有微小性，因此电力电子器件结构也更为紧凑，体积较小，但其能够与其他不同器件的优点进行有效综合，所以其具有显着的优势。
也加快了现代电力电子技术向模块化和集成化转变的进程，为电力系统使用性能的提升奠定了良好的基础。
1.2 现代电力电子技术从低频向高频化转变变压器供电频率与变压器的电容体积、电感呈现反比的关系，在电力电子器件体积不断缩小的情况下，现代电力电子技术必然会加快向高频化方向转化。
可控制关断型电力电子器件的出现即是现代电力电子技术向高频转化的重要标志。
而且随着科学技术发展速度的加快，电力电子技术也必然会向着更高频的方向发展。
1.3 现代电力电子技术向全控化和数字化转变传统的电力电子器件在使用过程中存在着一些限制，而且关断电器时还会产生一些危险，自关断的全控型器件在市场上出现后，有效地弥补了这些限制和避免了危险的发生，这也是现代电力电子技术变革的重要体现，表明现代电力电子技术加快了数字化发展的进程。
1.4 现代电力电子技术向绿色化转变现代电力电子技术向绿色化转变主要表现在节能和电子产品两个方面。
相比于传统的电力电子技术来讲，现代电力电子技术的节能性更好，这也实现了发电容量的有效节约，对环境保护带来了较好的效果。
现代电力电子技术及应用
现代电力电子技术及应用电力电子技术是指以半导体器件为核心，应用电子技术来实现电力转换、控制和保护的技术。
电力电子技术的发展，不仅加速了电力系统的进步，而且也成为现代电子技术应用领域中的重要组成部分。
本文将以电力电子技术的发展、应用和前景为主线，进行以下详细阐述。
一、电力电子技术的发展电力电子技术的发展始于20世纪60年代，主要是针对电力变频调速和谐波污染这两个问题。
20世纪70年代到80年代，随着电力电子器件如晶闸管、功率场效应管（MOSFET）和可控硅（SCR）等的出现，电力电子技术逐渐成熟，并在电力系统中得到广泛应用。
在这个阶段，电力电子技术主要应用于电动机的调速控制、输电线路电力因数补偿、谐波抑制等方面。
20世纪90年代以来，随着高压直流输电（HVDC）技术、柔性交流输电（FACTS）技术和电能质量（PQ）控制技术的发展，电力电子技术获得了更大的应用空间。
其中，HVDC技术不仅弥补了交流传输中输电线路对环境的影响，还提高了长距离输电效率；FACTS技术则通过直接控制交流输电系统的电压、电流和相位等参数，实现对电力系统的灵活控制，提高电力系统的可靠性和稳定性。
此外，电能质量控制技术也在消除电路中的谐波、尖峰电流和点状变压器等方面发挥了重要作用。
二、电力电子技术的应用在电力系统中，电力电子技术已经广泛应用于能源转换、输配电和工业自动化等领域。
下面将重点介绍电力电子技术在这些领域中的应用。
1、能源转换应用电力电子技术在能源转换中的应用包括风力发电、太阳能电池和燃料电池等方面。
其中，风力发电和太阳能电池都属于可再生能源，将电力电子技术应用于其控制系统中可以提高其发电效率和可靠性；燃料电池则可将化学能转化为电能，成为能源转换领域的理想选择。
2、输配电应用电力电子技术在输配电领域中的应用主要有功率因数补偿技术、电网稳频技术和电网无功控制技术等。
其中，功率因数补偿技术是指通过电容器、静态无功补偿器等设备将系统的功率因数提高到合理的范围，降低输电损耗，提高系统效率和稳定性；电网稳频技术是通过调节负载和电压控制器的频率和电压，使系统频率和电压保持稳定；电网无功控制技术则主要是调节无功电力来维持系统的电压稳定和电能质量。
电力电子知识点总结
电力电子知识点总结一、电力电子的基本原理电力电子是运用半导体器件实现电能的变换、控制和调节的技术领域。
在电力电子领域中最常用的器件是晶闸管、可控硅、晶闸管二极管、IGBT等。
它们通过对电压和电流的控制，实现将电能从一种形式转换为另一种形式。
电力电子的基本原理可以分为电力电子器件、电力电子电路和电力电子系统三个方面。
1. 电力电子器件电力电子器件是实现电力电子技术的基础。
常见的电力电子器件有晶闸管、可控硅、三端闭管、IGBT等，在电力电子中起着至关重要的作用。
晶闸管是一种四层结构的半导体器件，能够控制电流的导通和截止，实现电能的控制和调节。
可控硅是一种三端器件，具有双向导通特性，广泛应用于交流电路中。
IGBT集结了MOS管和双极型晶体管的优点，具有高开关速度、低导通压降等特点，是目前应用范围最广泛的功率器件之一。
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电路，实现对电能的控制和调节。
常见的电力电子电路包括整流电路、逆变电路、斩波电路等。
整流电路能够将交流电转换为直流电，逆变电路能够将直流电转换为交流电，斩波电路能够实现对电压和频率的调节。
这些电路在各种电力电子设备中得到了广泛应用，如变频调速器、逆变焊接电源等。
3. 电力电子系统电力电子系统是由多个电力电子电路组成的系统，实现对电能的复杂控制和转换。
常见的电力电子系统包括交流电调压系统、柔性直流输电系统、电能质量调节系统等。
这些系统在能源转换、传输和利用方面发挥着关键作用，是现代电力系统中不可或缺的一部分。
二、电力电子的常见器件和应用电力电子领域中常见的器件有晶闸管、可控硅、IGBT等。
而在现代工业中，电力电子技术得到了广泛的应用，如变频调速器、逆变焊接电源、电动汽车充电设备等。
1. 变频调速器变频调速器是一种能够实现电机转速调节的设备，它利用电力电子技术对电机供电进行控制，实现对电机转速的调节。
通过变频调速器，可以实现电机的恒流恒功率调节，使得电动汽车、电梯、风力发电机等设备具有更加灵活和高效的性能。
《现代电力电子技术》课件
电力电子技术的未来发展方向
高效化
智能化
未来电力电子技术将更加注重能效的提高 ，不断推动能源转换和利用效率的提升。
随着人工智能和物联网技术的发展，电力 电子技术将更加智能化，能够实现自适应 控制和远程监控等功能。
集成化
绿色化
未来电力电子技术将更加注重集成化设计 ，实现多功能、高集成度的电力电子系统 。
05
CATALOGUE
电力电子技术的挑战与未来发 展
电力电子技术的挑战
01
02
03
技术更新换代快
随着科技的不断进步，电 力电子技术需要不断更新 换代，以满足更高的性能 和效率要求。
节能环保压力
随着能源危机和环境问题 的日益严重，电力电子技 术在节能环保方面面临更 大的压力。
市场竞争激烈
电力电子市场参与者众多 ，竞争激烈，企业需要不 断提升技术水平和产品创 新能力。
详细描述
在DC/DC转换电路中，开关电源的作用是通过控制开关 管的通断时间来调节输出电压的大小。当输入电压通过开 关管时，通过控制开关管的占空比，可以调节输出电压的 大小，从而实现将一种直流电压转换为另一种直流电压。
总结词
DC/DC转换电路的应用
详细描述
DC/DC转换电路广泛应用于各种需要不同电压等级的场 合，如通信设备、计算机、仪器仪表等。通过DC/DC转 换电路，可以将较高或较低的电压转换为所需的稳定直流 电压，满足各种设备的用电需求。
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统中的电力电子技术应用主要涉及发 电、输电和配电环节。通过使用电力电子设 备，如可编程逻辑控制器（PLC）和智能传 感器，可以实现电网的智能化控制和优化管 理，提高电力系统的稳定性和可靠性。
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。
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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。
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输电系统构成的电网。
3
2005年同步电网图
HVDC Transmission
建设特高压电网的原因
１. 发电能源资源分布和经济发展极不均衡， 决定了能源资源必须在全国范围内优化配置
我国水能、煤炭资源较丰富，水电可开发 容量和煤炭可采储量分别具世界第一和第二 位。
能源成本, 煤炭的长途运输过程也会污染环境；
② 造成交通运输压力。 一座5GW 的电厂日 耗煤达4.1万吨, 铁路、公路的运输压力极大
8
能源分布图
HVDC Transmission
煤炭能源传输方式
就地发电输送： 建设坑口电站及综合能源基地,通过输电
方式将电能送往负荷中心
9
能源分布图
HVDC Transmission
6.3
6
HVDC Transmission
而全国约２／３的电力负荷分布在东部沿海 和京广铁路线以东地区 全国能源传输通道距离:
东西2000～3000km，南北800～2000km
7
能源分布图
HVDC Transmission
煤炭能源输送方式: 运煤发电和就地发电输送
运煤发电弊端: ① 环境污染严重, 污染治理将大大提高电力
允许短路 容量/MVA
10 35 66
17
23
300 1000 2500
110 21 4000
220 40 15000
12
HVDC Transmission
生态环境友好是建设特高压电网的重要动力 输电走廊的布置日益困难, 故需更好地
使用现有的陆地资源。较高的输电电压为每 一条线路走廊输送更大容量提供了手段。
5
13
HVDC Transmission
政府的政策与管理促使特高压电网的建设 政府要求关停能耗大、效率低、污染大
的小机组,并大力发展清洁高效的大机组。
14
HVDC Transmission
现有输电网难以承受远距离、大容量输电 500kV电网无论在传输容量、传输长度、
限制短路电流水平、缩小线路走廊、降低输 电损耗等方面都不能胜任“西电东送、北南 南送”的需要。
4
HVDC Transmission
我国能源资源和经济发展呈逆向分布，能源 丰富地区远离经济发达地区： 我国可开发的水电资源近２／３分布在西部 的四川、云南、西藏地区；
如金沙江梯级电站（约70GW），澜沧江梯级 电站（约15GW），怒江梯级电站（19GW）等
5
能源分布图，水能分布
HVDC Transmission
我国拟在俄罗斯、哈萨克斯坦及蒙古建设 电厂向中国输电，输电距离在1500～3500km
15
HVDC Transmission
我国特高压输电建设思路
启动特高压交流试验示范工程 --晋东南～南阳～荆门
2015年，在华北、华中电网率先建设贯通南北
的特高压交流同步电网； 2020年后，建成华北、华中、华东地区的坚强
的特高压交流同步网架，实现“北电南送” ；
2015年，建成特高压直流输电系统，实现西部
水电的“西电东送” 。
16
UHVT规划图
HVDC Transmission
特高压直流输电
Ultra High Voltage Direct Current transmission --- UHVDC
指±800kV级高压直流输电系统，其系 统组成形式与超高压直流输电(EHVDC)相同 ，但单桥个数、输送容量、电气一次设备的 容量及绝缘水平等相差很大。
发电设备的规模经济推动特高压电网的形成 发电机组不断向单位造价低、效率高的大
型、特大型机组发展，目前已发展到亚临界、 超临界和超超临界机组。
发电机 容量/MW
设计标 准煤耗
/g/kWh
300 亚临界
295
600超临界超ຫໍສະໝຸດ 临界286275
900
超临界
283
1000 超超 临界
271
10
HVDC Transmission
HVDC Transmission
二、换流器接线图
典型方式:每极2组12脉动换流单元串联 其他方式:每极2组12脉动换流单元并联
图1.每极2组12脉动换流单元串联
图2.每极2组12脉动 换流单元并联
19
HVDC Transmission
17
HVDC Transmission
一、UHVDC系统图
换流站I
平波电抗器
换流站II
换流变 换流母线 压器
交流 系统 I
断路器
换流变
直流滤
压器 换流母线
波器
Vd I
Vd II
断路器
交流系 统II
无功补 偿设备
交流 滤波器
桥I
直流线路
桥II
图1.1 UHVDC系统图
交流 滤波器
无功补 偿设备
18
煤炭保有储量的２／３分布在山西、陕西、 内蒙古三省区 我国煤电基地外送规模一览表
水平 年
2010
呼盟 3.0
锡盟、 蒙西
4.8
外送容量/GW
晋东南 陕北
7.7
6.0
宁东 1.5
哈密
2015 15.6 21.6 13.3 14.4 3.5
2020 21.9 39.6
19.7 18.0
能源分布图
11.8
HVDC Transmission
高压直流输电
High Voltage Direct Current Transmission （ HVDC ）
1
HVDC Transmission
特高压直流输电 轻型直流输电
2
HVDC Transmission
特高压直流输电 特高压电网：
由特高压骨干网架、超高压、高压输电网 、配电网以及高压直流输电系统共同构成的 分层、分区，结构清晰的大电网。
额定电 压/kV
330
回路数 20
走廊宽 度/m
走廊利 用率
走廊倍 数
每回占用 走廊宽度
/m/回
760~900 13.3~15.8 1.27~1.5 38~45
每回输 送功率 /GW/回
0.5
500
10
450~600 20~26.7
1.0
45~60
1
1000
2
180~240 50~66.7 0.3~0.4 90~120
减少输电网损促进特高压电网的形成
在输送功率相等时，提高输电电压等级 ，将降低线路上的电流，从而减少有功和无 功损耗，提高全网的整体经济效益。
11
HVDC Transmission
限制电网短路电流水平是建设特
高压电网的主要动力
电网规模越大，电网的短路电流越高。
电压等级 /kV
允许短路 电流/kA