第1讲现代电力电子技术绪论

电力电子技术第一章绪论1.1电力电子技术的概念一、什么是电力电子技术利用电力电子器件组成电路对电能的形式进行变换和控制的技术。——通俗说法IEEE给出的定义：把电子电路应用到电能变换中的技术。美国电力电子学会前主席ThomasGWilson给电力电子技术重新所下的定义：电力电子技术是通过静止的手段对电能进行有效地变换、控制和调节，从而把可以利用的输入电能形式变成所希望输出电能形式的技术。生活中所接触的电力电子技术应用例：电动自行车、手机充电器——电池充电电源变频空调电梯电动机变频驱动装置自来水水泵变频控制柜采暖设备的变频调速控制装置不间断供电电源（UPS）、应急电源（EPS）风光发电路灯电力电子技术的作用：电是目前应用最为广泛的人造能量发电厂发出的电——未加工的粮食、肉电力电子技术——粮食、食品加工技术电力电子设备——粮食、食品加工机械用电设备所用的电——粮食、食品以前所学的电的变换：变压器——改变交流电压的大小整流电路——把交流电变为直流电二、电能形式的变换电能的种类：交流电、直流电电能形式的变换：交流→直流（AC/DC）：整流直流→交流（DC/AC）：逆变直流→直流（DC/DC）：调节电压值交流→交流（AC/AC）：改变电压值、频率、相数1.2变流原理——开关变流食品加工：把粮食通过机械设备制成面粉状，然后根据需求做成希望的食品。比如把小麦制成面粉，然后再加工为馒头、面条等食物。开关变流：利用开关的通断把发电厂送来的电分割为小的易于重新组合的电，并组合为所希望波形的电——分时分段切片组合开关——电力电子器件1.2.1简单变流电路一个开关的变流电路——交流变直流直流变直流交流变交流2个开关的变流电路交流变直流直流变交流直流变直流交流变交流1.2.2单相桥式变流电路（四个开关）交流变直流AB两端为正弦交流电，交替成对控制开关S1、S4和S2、S3的通断，在交流电正半波，使S1、S4导通S2、S3关断，则P、Q两端电压与AB两端电压相等；在交流电负半波，使S2、S3导通S1、S4关断，则P、Q两端电压与AB两端电压相反；因AB两端电压为负，故P、Q两端电压仍为正。按照这样的方法进行控制，P、Q两端电压总为正。这样实现了从交流到直流的变换。直流变交流直流变交流PQ两端为直流电，通过控制S1、S4和S2、S3的通断，可以在AB两端得到正负交变的交流电。使S1、S4导通S2、S3关断，则AB两端电压与PQ两端电压相等，为E；使S2、S3导通S1、S4关断，则AB两端电压与PQ两端电压相反。周期性地对四个开关进行控制，可以得到正负极性交变的交流电压。1.2.3三相变流电路三个开关的变流电路——单相变流电路叠加三相桥式变流电路（六个开关）一个周期中的六个电路工作状态直流变交流一个周期中的六个电路工作状态说明：1、上述开关变流电路只列举了部分例子。实际上，变流电路可以是任意数量的开关组成的电路，根据变换的要求和成本等综合因素决定。2、这里所述开关为理想开关，即开关导通时电流可双向流通、电阻为0、压降为0、动作时间为0；开关断开时，电流为0。3、开关采用电力电子器件的原因：最接近理想开关。基本负载类型:四类基本负载：电阻性负载、电感性负载、电容性负载、电源性负载。电阻性负载具有的特点：通过其电流与其两端电压成正比，其特性为伏安特性——电压与电流的关系，二者为线性关系。电感性负载的特点：通过其电流不能突变。电容性负载的特点：其两端电压不能突变。电源性负载包括两种：电压源型和电流源型，其中前者居多。电压源型负载在实际中为反电势负载，即负载的正端与电源的正端相连接，如蓄电池、直流电动机的反电动势。基本控制技术相位控制技术、斩波控制技术、周期通断比控制、软开关技术。电力电子技术两类电、三类开关器件、四种变换、四种负载、四种基本控制技术、五种基本电路。1.3电力电子技术的主要应用领域1.3.1电气传动和电力牵引调速场合：轧钢机、造纸机、印染机、数控机床等工艺要求调速；风机、泵类实现节能；高速列车、动车机车、电动汽车、电动自行车、电梯等的驱动。1.3.2电力系统和可再生能源发电、输电、配电、用电各环节。1.3.3各种电源装置1.4本课程的主要内容及学习方法主要内容：电力电子器件：从器件原理、参数、特性、特点进行介绍。变流电路及其应用：四大变换电路及其组合电路、应用举例。变流技术：相位控制、PWM斩波控制、按周期数进行通断控制、软开关技术。电磁兼容性：能正常运行的电磁兼容能力。电力电子技术在自动化专业中的地位比方：自动化专业——人计算机等课程——人的头脑控制理论、软件——人的思想传感器等——人的感知系统（包括眼、鼻子、耳朵、皮肤感知等）电能——食物电机及拖动——手脚等可以动的器官电力电子技术——肠胃等消化系统和心脏血管等血液循环系统本节要掌握的问题：什么是电力电子技术；电力电子技术是干什么的、怎样干；主要应用领域。