太陽能光伏發(fā)電專業(yè)電力電子課件 緒論

1、電力電子技術(shù)Power Electronics1 什么是電力電子技術(shù)2 電力電子技術(shù)的開展史3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用4 教材內(nèi)容簡介和使用說明緒 論1.1 電力電子與信息電子1.2 兩大分支1.3 與其他學(xué)科的關(guān)系1.4 地位和未來1 什么是電力電子技術(shù)信息電子技術(shù)信息處理電力電子技術(shù)電力變換電子技術(shù)一般即指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)電力電子技術(shù)使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，即 應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。目前電力電子器件均用半導(dǎo)體制成，故也稱電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)變換的“電力，可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也

2、可小到數(shù)W甚至mW級。1.1 電力電子與信息電子 變流技術(shù)電力電子器件應(yīng)用技術(shù) 用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對其 進(jìn)行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置 和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。 電力電子技術(shù)的核心，理論根底是電路理論。1.2 兩大分支 電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的根底，理論根底是半導(dǎo)體物理。 電力交流和直流兩種 從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。 電力變換四大類 交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流表1 電力變換的種類 進(jìn)行電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù)。逆變直流斬波直流交流電力控制變頻、變相整流交流交流直流 輸出 輸入1.2 兩大分支 變流技術(shù)電力電子學(xué)

3、 (Power Electronics)名稱60年代出現(xiàn)。1974年，美國的W. Newell用圖1的倒三角形對電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，被全世界普遍接受。電力電子學(xué)電子學(xué)電力學(xué)控制理論連續(xù)、離散 電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)圖1 描述電力電子學(xué)的倒三角形1.3 與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系都分為器件和應(yīng)用兩大分支。器件的材料、工藝根本相同，采用微電子技術(shù)。應(yīng)用的理論根底、分析方法、分析軟件也根本相同。應(yīng)用：信息電子電路-信息處理：器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路-電力變換和控制：器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。二者同根同源。 與電子學(xué)信息電子學(xué)的關(guān)系1.3 與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.3 與相關(guān)學(xué)科的

4、關(guān)系電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中高壓直流輸電靜止無功補(bǔ)償電力機(jī)車牽引交直流電力傳動(dòng)電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源國內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè)分支。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活潑的一個(gè)分支。 與電力學(xué)電氣工程的關(guān)系控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中。電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)， 是弱電和強(qiáng)電的接口；控制理論是這種接口的有力紐帶。電力電子裝置是自動(dòng)化技術(shù)的根底元件和 重要支撐技術(shù)。 與控制理論自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系1.3 與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制一起，和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成 為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。計(jì)算機(jī) 人腦 電力電子技術(shù) 消化系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng) 電力電子運(yùn)動(dòng)控制

5、肌肉和四肢電力電子技術(shù)是電能變換技術(shù),是把粗電變?yōu)榫姷募夹g(shù)， 能源是人類社會(huì)的永恒話題，電能是最優(yōu)質(zhì)的能源， 因此，電力電子技術(shù)將青春永駐。 一門嶄新的技術(shù)，21世紀(jì)仍將以迅猛的速度開展。1.4 地位和未來歷史是人類社會(huì)的一面鏡子分析過去、現(xiàn)在有助于把握未來科學(xué)史是科學(xué)家的一面鏡子了解一門學(xué)科的過去、現(xiàn)在有助于把握未來2 電力電子技術(shù)的開展史電力電子技術(shù)的開展史是以電力電子器件的開展史為綱的。晶閘管問世，(“公元元年”)IGBT及功率集成器件出現(xiàn)和發(fā)展時(shí)代晶閘管時(shí)代水銀（汞?。┱髌鲿r(shí)代電子管問世全控型器件迅速發(fā)展時(shí)期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902

6、000t(年)晶體管誕生2 電力電子技術(shù)的開展史一般工業(yè)： 交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)交通運(yùn)輸： 電氣化鐵道、電動(dòng)汽車、航空、航海電力系統(tǒng)： 高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補(bǔ)償電子裝置電源： 為信息電子裝置提供動(dòng)力家用電器： “節(jié)能燈、變頻空調(diào)其他： UPS、 航天飛行器、新能源發(fā)電裝置3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用可控整流 將交流電變?yōu)橹绷麟? 電力電子技術(shù)的應(yīng)用有源逆變 高壓直流輸電不間斷電源將直流電變?yōu)榻涣麟娀厮碗娋W(wǎng)3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用交流調(diào)壓 將固定的交流電變?yōu)榭烧{(diào)的交流電3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用變頻 將頻率固定的交流電變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用變頻 3 電力電子技術(shù)的

7、應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用直流斬波 將固定的直流電變?yōu)榭烧{(diào)的直流電總之，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，激發(fā)人們學(xué)習(xí)、研究電力電子技術(shù)并使其飛速開展。電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的電源，因此可以說，電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù)。電力電子技術(shù)對節(jié)省電能有重要意義。特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱為是節(jié)能技術(shù)。3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用4.1 教材的內(nèi)容簡介4.2 教材的使用說明4 教材的內(nèi)容簡介和使用說明4.1 教材的內(nèi)容簡介?電力電子技術(shù)?教材結(jié)構(gòu)第二局部全書的主體第一局部全書的根底第三局部全書的深入第2章電力電子器件第3章整流電路第7章PWM

8、控制技術(shù)第5章直流-直流變流電路第4章逆變電路第8章軟開關(guān)技術(shù)第6章交流-交流變流電路第9章電力電子器件應(yīng)用的共性問題每章的最后有小結(jié)，對全章的要點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。教材正文后附有“教學(xué)實(shí)驗(yàn)局部，精選了5個(gè)最根本的，有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn) 。書末附有“術(shù)語索引。課時(shí)分配：課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)包含實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)。和其他課程的關(guān)系：模擬電子電路數(shù)字電子電路電力電子技術(shù)微電網(wǎng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝與調(diào)試4.2 教材的使用說明電子節(jié)能燈小知識(shí)直到1879年愛迪生創(chuàng)造了電燈炮白熾燈，它的原理是：當(dāng)燈接入電路中，電流流過燈絲的熱效應(yīng)，使白熾燈發(fā)出連續(xù)的可見光和紅外線，此現(xiàn)象在燈絲溫度升到700K即可覺察

9、，由于工作時(shí)燈絲溫度很高，大局部的能量以紅外輻射的形式浪費(fèi)掉了;同時(shí)由于燈絲溫度很高，蒸發(fā)也很快，所以壽命大大的縮短了，大約在2200小時(shí)左右，而光效大約在每瓦12Lm左右。課堂提問1.什么是電力電子技術(shù)？2.電力電子技術(shù)的應(yīng)用？作業(yè)MATLAB 61版 下載安裝電子節(jié)能燈主要是通過鎮(zhèn)流器給燈管燈絲加熱，大約在1160K溫度時(shí)，燈絲就開始發(fā)射電子固在燈絲上涂了一些電子粉電子碰撞氬原子彈性碰撞，氬原子碰撞后，獲得能量又撞擊汞原子在吸收能量后，躍遷產(chǎn)生電離；發(fā)出253.7nm的紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，由于熒光燈工作時(shí)燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度2200K2700K低，所以它

10、的壽命也大大提高到8000小時(shí)以上，又由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率也很高，能到達(dá)每瓦60lm流明。電子鎮(zhèn)流器的工作原理 電子鎮(zhèn)流器是一個(gè)將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成高頻交流電源的變換器，其根本工作原理是： 工頻電源經(jīng)過射頻干擾RFI濾波器，全波整流和無源或有源功率因數(shù)校正器PPFC或APFC后，變?yōu)橹绷麟娫?。通過DC/AC變換器，輸出20K-100KHZ的高頻交流電源，加到與燈連接的LC串聯(lián)諧振電路加熱燈絲，同時(shí)在電容器上產(chǎn)生諧振高壓，加在燈管兩端，但使燈管放電變成導(dǎo)通狀態(tài)，再進(jìn)入發(fā)光狀態(tài)，此時(shí)高頻電感起限制電流增大的作用，保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流，為了提高可靠性，常增設(shè)各種保護(hù)電路，如異常保護(hù)，浪涌電壓和電流保護(hù)，溫度保護(hù)等等。某家庭按使用15只燈泡電費(fèi)計(jì)算1、普通燈泡電費(fèi)： 15只燈40W/只5小時(shí)/天30天=90000W小時(shí)=90度 每月電費(fèi)=90度1元/度=90元 2、節(jié)能燈的電費(fèi)： 15只燈8W/只5小時(shí)/天30天=18000W小時(shí)=18度 每月電費(fèi)=18度1元/度=18元 即這個(gè)家庭使用節(jié)能燈后每月可以節(jié)省電費(fèi)：90元18元=72元，一年就可以節(jié)省電費(fèi)864元。某紡織廠按100只燈24小時(shí)電費(fèi)計(jì)算1、原T8日光燈40W，實(shí)際能耗40W+10W鎮(zhèn)流器=50W；