電力電子技術(shù)與應(yīng)用

電力電子技術(shù)與應(yīng)用匯報(bào)人：2024-01-29CATALOGUE目錄電力電子技術(shù)概述電力電子器件基礎(chǔ)變換電路分析與設(shè)計(jì)控制策略與實(shí)現(xiàn)方法儲能技術(shù)與新能源應(yīng)用典型案例分析與實(shí)踐操作電力電子技術(shù)概述01CATALOGUE電力電子技術(shù)是一門研究利用半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換和控制的學(xué)科。自20世紀(jì)50年代晶閘管的問世以來，電力電子技術(shù)經(jīng)歷了多次變革，從最初的整流器時(shí)代到逆變器時(shí)代，再到如今的變頻器時(shí)代。電力電子技術(shù)定義與發(fā)展發(fā)展歷程定義分類高效率快速響應(yīng)高可靠性電力電子器件分類及特點(diǎn)01020304根據(jù)控制信號的性質(zhì)，電力電子器件可分為不可控型、半控型和全控型三類。電力電子器件能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的電能轉(zhuǎn)換。器件響應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的實(shí)時(shí)控制。經(jīng)過不斷優(yōu)化和改進(jìn)，現(xiàn)代電力電子器件具有很高的可靠性。電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源、交通、工業(yè)、通信等領(lǐng)域，如新能源發(fā)電、電動汽車、工業(yè)自動化、智能電網(wǎng)等。應(yīng)用領(lǐng)域隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和智能化的發(fā)展，電力電子技術(shù)的市場需求將持續(xù)增長。未來，電力電子技術(shù)將在新能源、智能電網(wǎng)、電動汽車等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。市場前景應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景電力電子器件基礎(chǔ)02CATALOGUE硅（Si）、鍺（Ge）等，具有介于導(dǎo)體和絕緣體之間的電導(dǎo)特性。半導(dǎo)體材料PN結(jié)、雙極型晶體管（BJT）、場效應(yīng)晶體管（FET）等，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有放大、開關(guān)、穩(wěn)壓等功能。器件結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料與器件結(jié)構(gòu)工作原理利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕瑢?shí)現(xiàn)正向?qū)ā⒎聪蚪刂沟墓δ?。特性具有較大的正向電流處理能力、快速的反向恢復(fù)時(shí)間、較高的耐壓能力等。功率二極管工作原理及特性工作原理通過控制極（門極）的觸發(fā)信號，控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷。特性具有較大的電流和電壓處理能力、可控性強(qiáng)、開關(guān)速度快等。晶閘管工作原理及特性絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）結(jié)合了BJT和FET的優(yōu)點(diǎn)，具有高壓、大電流、快速開關(guān)等特性。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）利用柵極電壓控制漏極電流，具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好等特性?？煽毓枵髌鳎⊿CR）通過控制觸發(fā)角實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，具有較大的電流處理能力、較高的耐壓能力等。其他常見功率器件介紹變換電路分析與設(shè)計(jì)03CATALOGUE半波整流只利用交流電的半個(gè)周期，輸出波形脈動較大，效率較低。整流電路原理利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。整流電路分類根據(jù)電路結(jié)構(gòu)和輸出波形，整流電路可分為半波整流、全波整流、橋式整流等。全波整流利用交流電的全部周期，輸出波形脈動較小，效率較高。橋式整流采用四個(gè)二極管組成的橋式電路，具有全波整流的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減小了變壓器的體積和成本。整流電路原理及分類脈寬調(diào)制逆變采用脈寬調(diào)制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對輸出波形的精確控制，提高電能質(zhì)量。正弦波逆變輸出波形為正弦波，諧波含量較小，但需要較復(fù)雜的控制電路。方波逆變輸出波形為方波，電路簡單，但諧波含量較大。逆變電路原理將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，通過控制開關(guān)管的通斷來實(shí)現(xiàn)。逆變電路分類根據(jù)輸出波形和控制方式，逆變電路可分為方波逆變、正弦波逆變、脈寬調(diào)制逆變等。逆變電路原理及分類通過控制開關(guān)管的通斷，將直流電壓斬成一系列脈沖，從而改變輸出電壓的平均值。直流斬波技術(shù)通過改變交流電的頻率來實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整，常用于電機(jī)調(diào)速等場合。頻率控制通過改變交流電的相位、幅值或頻率，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。交流調(diào)壓技術(shù)通過控制觸發(fā)角來改變可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，從而調(diào)整輸出電壓的相位和幅值。相位控制通過控制開關(guān)管的占空比來改變輸出電壓的幅值。幅值控制0201030405直流斬波和交流調(diào)壓技術(shù)電壓調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率效率諧波含量變換電路性能指標(biāo)評估方法輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)保持穩(wěn)定的能力，用百分比表示。輸出功率與輸入功率之比，反映了變換電路的能耗情況。輸出電流在負(fù)載變化時(shí)保持穩(wěn)定的能力，也用百分比表示。輸出波形中諧波分量的含量，用總諧波失真（THD）表示，反映了輸出電能的純凈度?？刂撇呗耘c實(shí)現(xiàn)方法04CATALOGUE通過調(diào)制脈沖寬度來控制輸出電壓或電流的平均值。PWM基本原理PWM調(diào)制方式PWM控制器設(shè)計(jì)包括前緣調(diào)制、后緣調(diào)制和雙緣調(diào)制等。需要選擇合適的載波頻率、調(diào)制深度和死區(qū)時(shí)間等參數(shù)。030201PWM控制技術(shù)基礎(chǔ)通過在開關(guān)過程中引入諧振或準(zhǔn)諧振，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管在零電壓或零電流條件下的開關(guān)。軟開關(guān)基本概念包括零電壓開關(guān)（ZVS）和零電流開關(guān)（ZCS）兩大類。軟開關(guān)技術(shù)分類需要考慮諧振元件的選擇、諧振頻率的設(shè)定以及控制策略的實(shí)現(xiàn)等因素。軟開關(guān)電路設(shè)計(jì)軟開關(guān)技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)方法

數(shù)字化控制策略數(shù)字化控制優(yōu)勢具有精度高、靈活性好、易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法等優(yōu)點(diǎn)。常見數(shù)字化控制方法包括PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。數(shù)字化控制器設(shè)計(jì)需要選擇合適的控制算法、采樣頻率以及數(shù)字濾波器等。系統(tǒng)受到擾動后，能夠自動恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性基本概念包括時(shí)域分析法、頻域分析法和根軌跡法等。穩(wěn)定性分析方法通過對控制器參數(shù)的調(diào)整，使得閉環(huán)系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)。控制器參數(shù)整定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法儲能技術(shù)與新能源應(yīng)用05CATALOGUE儲能技術(shù)分類根據(jù)儲存能量的形式，可分為機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能等。儲能技術(shù)定義通過特定裝置或物理介質(zhì)將能量儲存起來，在需要時(shí)釋放的技術(shù)。儲能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域包括電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸、工業(yè)制造、建筑等領(lǐng)域。儲能技術(shù)概述及分類123利用電極與電解質(zhì)之間的界面雙電層來儲存電能。超級電容器原理充電速度快、循環(huán)壽命長、功率密度高等。超級電容器特點(diǎn)用于電動汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等領(lǐng)域。超級電容器應(yīng)用超級電容器儲能原理及應(yīng)用通過鋰離子在正負(fù)極之間的遷移來儲存和釋放電能。鋰離子電池原理能量密度高、自放電率低、無記憶效應(yīng)等。鋰離子電池特點(diǎn)用于手機(jī)、筆記本電腦、電動汽車等領(lǐng)域。鋰離子電池應(yīng)用鋰離子電池儲能原理及應(yīng)用03具體應(yīng)用案例光伏逆變器、風(fēng)力發(fā)電變流器、電動汽車驅(qū)動器等。01新能源概述指太陽能、風(fēng)能、水能等可再生能源。02電力電子技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和控制，提高能源利用效率。新能源領(lǐng)域中的電力電子技術(shù)典型案例分析與實(shí)踐操作06CATALOGUE節(jié)能原理及效果根據(jù)負(fù)載需求調(diào)整電機(jī)運(yùn)行速度，減少無用功消耗，節(jié)能效果顯著。應(yīng)用實(shí)例風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的節(jié)能改造，注塑機(jī)、空壓機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用。變頻器工作原理及基本組成通過改變電源頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)，由整流器、濾波器、逆變器等組成。案例分析：變頻器在節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)電源容量選擇、電池配置、冗余設(shè)計(jì)等方面的考慮。應(yīng)用實(shí)例數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域的不間斷電源保障。UPS工作原理及分類在線式、后備式等不同類型UPS的工作原理和特點(diǎn)。案例分析：UPS不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)電機(jī)、控制器、電池等關(guān)鍵部件的介紹。新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)組成針對不同類型新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。驅(qū)動系統(tǒng)解決方案純電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)