电力电子技术课件01

nullnull 电力电子技术 Power Electronics 主讲教师：徐春燕 E_mail:xcy_xu@126.com课程简介课程简介学时/学分：48/3 (含实验10学时) 课程类别：专业课程 先修课程：电路理论、模拟电子技术、高等数学 、 电机学 推荐教辅参考资源： 1【中国】张润和. 电力电子技术及应用. 北京大学出版社.2008 2.【中国】陈坚. 电力电子学. 武汉: 华中科技大学出版社,2003 . 3.【中国】石玉等编. 电力电子技术题例与电路设计指导 . 机械工业出版社.2006 4.【中国】王兆安，黄俊. 电力电子变流技术（第4版）.北京: 机械工业出版社,2002.课程简介课程简介推荐教学参考资源： 5.【中国】颜世钢等.电力电子技术问答.北京: 机械工业出版社.2007 教材资源介绍 教学目标：应用型人才培养 课程学习包括以下环节： 1、课堂教学；2、实验教学；3、实践作业；4、课程设计 5、专业课程设计；6、毕业设计； null教学要求： 1. 明确什么是电力电子技术及所具有的特点； 2.了解电力电子技术所研究的内容、应用领域及 发展前景； 3.明确本课程学习的基本要求。绪 论绪 论绪 论1 什么是电力电子技术 2 电力电子技术的发展 3 电力电子技术的应用 4 教材内容简介1 什么是电力电子技术1 什么是电力电子技术1.1 电力电子技术概念 1.2 电力电子技术两个分支 1.3 与其他学科的关系 1.4 地位和未来返回1.1 　电力电子技术概念1.1 　电力电子技术概念信息电子技术——用于信息处理 电力电子技术——用于电力变换 　　电子技术一般指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。返回1.1 　电力电子技术概念1.1 　电力电子技术概念电力电子技术——有效的使用电力半导体器件、应用电路和设计理论及分析开发工具，实现对电能的高效变换和控制的一门技术。它是应用于电力领域的电子技术。 目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。 电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。返回1.2 　电力电子技术两个分支1.2 　电力电子技术两个分支 变流技术（即电力电子器件应用技术） 是电力电子技术的核心；其理论基础是电路理论； 包括用电力电子器件构成电力变换电路和对其 进行控制的技术，以及其构成电力电子装置和电力电子系统的技术。 电力电子器件制造技术 是电力电子技术的基础； 其理论基础是半导体物理。返回1.2 　电力电子技术两个分支1.2 　电力电子技术两个分支 电力种类——交流、直流两种 电力变换（流）类型 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流 进行电力变换的技术称为 变流技术。整流逆变直流斩波交流电力控制 返回1.3 与相关学科的关系1.3 与相关学科的关系电力电子学 (Power Electronics)名称60年代出现。 1974年，美国的W. Newell用图1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。图1 描述电力电子学的倒三角形返回1.3 与相关学科的关系1.3 与相关学科的关系都分为器件和应用两大分支。 与电子学（信息电子学）的关系返回※电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。1.3 与相关学科的关系1.3 与相关学科的关系电力电子技术广泛用于电气工程中 高压直流输电　　静止无功补偿 电力机车牵引　　交直流电力传动 电解、电镀、电加热、高性能交直流电源 与电力学（电气工程）的关系返回1.3 与相关学科的关系1.3 与相关学科的关系控制理论广泛用于电力电子系统中。 与控制理论（自动化技术）的关系返回1.3 与相关学科的关系1.3 与相关学科的关系电力电子学新定义1.4 地位和未来1.4 地位和未来电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成 为未来科学技术的两大支柱。 计算机 人脑 电力电子技术 消化系统和循环系统 电力电子＋运动控制　　　　　 肌肉和四肢 电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术， 20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。 能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源， 因此，电力电子技术将青春永驻。 返回2 电力电子技术的发展史2 电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。19041930194719571970198019902000t(年)返回3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用电源 如逆变器、UPS、 开关电源、电解电镀电源 调速传动（工艺、节能、牵引） 如电梯、机车、家用电器 电力系统 如高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿 交通运输 新能源开发和利用 如风能、太阳能、潮汐能 返回null（电源转换器、Power Inverter）是一种能够将DC12V直流电转换为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入WTO后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。把家用电器连接到车载逆变器的输出端就能在汽车内使用各种电器象在家里使用一样方便。可使用的电器有：手机、笔记本电脑、数码摄像机、照像机、照明灯、电动剃须刀、CD机、游戏机、掌上电脑、 打印机、电动工具、车载冰箱等。 Example1:车载逆变器null变频技术的核心部件是变频器，变频器全称交流变频调速器，用于交流电机，在调整输出频率的同时按比例调整输出电压，从而改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。变频器是电力电子技术、微电子技术、控制技术相结合的综合性高技术产品，被称为“现代工业维生素”。Example2:变频器（1）变频的认识：null  以空调为例，我国的电源电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调是定频空调。由于供电频率不能改变，定频空调的压缩机转速基本不变，所以它不能大幅度的调节制冷量，而是通过频繁开启关闭压缩机的方式来调节房间温度高低。而与之相比，变频空调通过改变电机转速“按需供能”，这样它的压缩机就不会频繁开启，会使压缩机保持稳定的工作状态，可以使空调整体达到节能30%以上的效果，同时可以减少噪音(就是所谓的静音化)、延长空调使用寿命。 ①变频的第一功效即是节能，电机系统在设计过程中都留有一定的余量，变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。 （2）变频的功效null安置了变频器的电梯，可以根据不同的运载重量、不同的运载里程来改变电机转速，从而达到节能和乘梯人舒适的效果。据专家称，在电梯中采用变频器调速可以实现节能40%以上。而据报道称，我国使用的电梯中，只有1.92%的电梯采用了变频控制节能型电梯主机，而使用10年以上的电梯则均属于严重耗电型。      如果对全国电动机总装机容量的10%进行调速改造，按年平均运行4000小时、节电率20%至25%计算，年节电潜力为320亿至400亿千瓦时。加上因改善工艺而采用变频技术带来的节电潜力，总节电潜力约为500亿千瓦时，相当于每年为国家节省了3个葛洲坝水电站的发电量！  （3）变频的重要意义nullExample3:UPSnullExample4:开关电源3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用轧钢机数控机床冶金工业电解铝1）一般工业3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用2）交通运输3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用3）电力系统SVC高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS柔性交流输电FACTS柔性交流输电FACTS柔性交流输电技术就是基于电力电子变流技术并直接作用于输电系统的一些快速控制设备的集合群。 柔性交流输电技术通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使电力传输容量更接近线路的热稳定极限。从这一意义上讲，柔性交流输电技术是目前提高供电可靠性和提高输电系统传输容量的最有效的措施。 SVC是专门用来产生无功功率的电力电子装置，通过开关器件的调节，分别调节不同大小的容性或感性无功功率。对电网的无功进行补偿，提高效率。静止无功补偿装置SVC3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用4）电子装置用电源程控交换机电子装置微型计算机3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用5）家用电器3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用6）其他大型计算机的UPS航天技术新型能源3 电力电子技术的应用3 电力电子技术的应用总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。 电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。课程学习要求课程学习要求课程内容：包括器件、电路和应用三大方面，其中 应以电路为主。 学习要求： （1）掌握电力电子技术的基础理论和基本变换电路。 （2）熟悉典型电力电子器件的工作原理、外部电气特性及参数，能够根据需要合理地选择和正确地使用电力电子器件。 （3）掌握功率变换主电路的的拓扑结构、工作原理、分析方法和变换电路的初步设计和计算，不同性质的负载对电路工作特性的影响。 （4）掌握如何为电力电子变换装置选择或设计合理的控制、缓冲和保护电路。 课程学习要求课程学习要求课程内容：包括器件、电路和应用三大方面，其中 应以电路为主。 学习要求： （5）了解电力电子技术在工程领域中的应用。 （6）掌握基本的实验方法与技能。 着重物理概念、基本分析方法和工程应用。突出“管为路用”的基本原则，要以电路为主线，重点放在电路上，正确处理好器件、电路、应用三者的关系。 就业相关知识了解就业相关知识了解岗位描述：负责感应加热电源及其成套设备的研发工作； 要求：电力电子与电力传动专业，本科以上学历，2年以上工作经验（可考虑优秀应届毕业生），简历中请详细介绍曾做过的项目或课题。 工作地点：北京市清华大学核能与新能源技术研究院内（位于昌平区南口附近）； 待遇：月薪2500元-5000元；有寒暑假；上班时间8:45-16:15，单位提供班车；可提供宿舍。  岗位：感应加热电源工程师