电工电子技术的认识和了解 [电力电子技术与电力传动doc资料x]

电力电子技术与电力传动

1.电力电子技术的作用

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□IEEE给出电力电子技术的左义：

Power electronics is the technology associated with the efficient conversion^ control and conditioning of electric power by static means from its available input form into the desired electrical output form.

口简单地说,电力电子技术就是以电子器件为开关,把能得到 的电源变换为所需要的电源的一门科学应用技术，即电源变换 技术。

口它是电子工程.电力工程和控制工程相结合的一门技术,以 控制理论为基础，以微电子器件或计算机为工具、以电子开关 器件为执行机构实现对电能的有效变换。

电力电子技术的基本工作框图:

电源输入

<YYYA

电源输出

负载

控制电路

容量为12kV/1.5kA的晶闸管

电力电子可控开关元件

安装在挪威的土 160Mvar.

42kV的无功发生器

2.电力电子技术的特点

□它是从电气工程中3大学科领域（电 力.控制.电子）发展起来的一门新 型交叉学科。

口电力电子技术特点:

弱电控制强电的学科交叉技术； 所涉及的学科广泛 ＞包括:基础 理论（固体物理.电磁学.电路 理论）?专匹论丄电力系统. 电子学■传热学■系统与控制■ 电机学及电力传动.通信理论. 信号处理.微电子技术）以及专 门技术（电磁测量.计算机仿真. CAD ）等。

传送能站模拟-数字-模拟转换技术;

多学科知识的综合设计技术。

电力与

能量

电力电子

技术

控制与

系统

电子与

器件

X电力电子技术的研究内容

口电力电子技术的研究内容：

变换器电路结构与设计;

控制与调节;

电力电子技术中的储能元件;

电子电路的封装与制造;

电磁干扰和电磁兼容;

?电机控制； ?电力质量控制。

3.1电力半导体器4电力电子技术的核心

常见的功率半导体器件有:二极管、晶闸管、GTO.

VDMOS. BJT. IGBT. IGCT等。

二极管及其符号

晶闸管及其符号

GTO及其符号

GTO-n极可关断晶闸管

VDMOS及其符号

VDMOS—垂直双扩散金属氧化物场效应管

L 8U508DF

Q111

BJT及其符号

c

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E

B

E

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IGBT及其符号

IGBT—绝缘栅双极晶体管

IGCT及其符号

K

IGCT—集成门极换向晶闸管

L 3J变换器电路结构与设计

□根据电能变换的输入输出形式,可以分为四种形式:

交流-直流变换器(AC/DC) 直流-直流变换器(DC/DC ) 直流咬流变换器(DC/AC ) 交流-交流变换器(AC/AC )

整流器 斩波器 逆变器

整流器 斩波器 逆变器

交流调压器、周波变换器；

□ 一个性能良好的变换装置设计,大致应包括功能指 标设计、电磁兼容设计.系统散热设计和结构亲和 性设计等几个方面。

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计算机用于电力电子技术的控制与调节

计算机用于电力电子技术的控制与调节

13J控制与调节

2? 电力电子的所有 应用都包含有控制与调 节问题。如：

3.静态电力变换与控制；

4?静态电力供应；

5运动控制等

h黠力电子技术中的储能印刷板上的平面变压器HH

h黠力电子技术中的储能

印刷板上的平面变压器

HH

□电力电子技术中的储能元件有 磁性元件和电容器两类。

E电力电子技术中的磁性材料的 种类趣来趣多,如软磁合金

（铁镰合金.铁铝合金.铁钻 机合金等）■铁氧体（猛锌铁 氧体.镁锌铁氧体等）■新型 非晶和微晶软磁材料（铁基非 ;钻基非晶等）。

°關翩勰牛对偶的一

L 3.5电子电路的封装与制造 ::

°瞬导瞬離翳晦勰討

智能化的IGBT模块封装

1. 3?6电磁干扰和电磁兼容 -

口电力电子技术是以du/dt和di/dt方式工作,显然电力电

子系统工作时,就是f大的电磁干扰源；

口饕严术中研究电论电沖容是重要的内

电力电子设备在做电磁干扰试验

L 3J电机控制 ::

o电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系A。

电机调速阀分为工艺调速传动、节能调速传动、牵

引调速传动和精密、特种调速传动四大类。

交流电机及其矢量控制调速变频器

FACTS装置；静止无功补偿器(

FACTS装置；静止无功补偿

器(SVC ).晶闸管控制的

讳辭定与电能

串联投切电容器(TSSC ). 可控串联补偿电容器

(TCSC ).统一潮流控制 器(UPFC)等。

口定制电力技术；APF. DVR.

SVC. SSCB等

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]SVC. DVR和APF的电能质量控制示意

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电力电子技术的主要应用领域

口电力电子技术的主要应用领域:

?电源设计中的电力电子技术;

电机传动中的电力电子技术；

电力系统中的电力电子技术；

汽车工业中的电力电子技术；

绿色照明中的电力电子技术；

?新能源开发中的电力电子技术;

口 口 口 口 口

口 口 口 口 口

电力电子技术的发展方向

集成化

模块化

智能化

高频化

不断提高装置效率 不断拓展电压应用范围

电力传动概况

□电机是电气技术所涉及的重要对象之电能的生产 由发电机完成的；电动机则可拖动生产机械和各种负载 运转,从而实现生产的自动化和家用电器及办公设备的 智能化。

□电动机分为直流电机和交流电机两种。在电机的发展史 上,直流电机发明较早,它的电源是电池。后来才出现 了交流电机。

□直流电动机具有调速范围广、易于平滑调速；起动.制

动和过载转矩大；易于控制,可靠性较高等优点。但直 流电机有一个突出的缺点——换流问题。它限制了直流 电机的极限容量,又増加了维护的工作量。

口人们研究了交流电机的调速，并取得了良好的效果，使这在某建：?

口人们研究了交流电机的调速，并取得了良好的效果，使这在某建：?

□除了普通的直流电机和交流电机外,还有各种微控电机。微扌T电 机广泛用于各种家电.办公设备和伺服控制系统中。微控电机的 发展和应用f也是电机发展和应用的一个重要方面。

□电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系统。电机调速传 动分为工艺调速传动.节能调速传动.牵引调速传动和精密.特 种调速传动四大类。

控制指令和监测信号

□工艺调速传动指生产工艺要求必须调速的传动 主要用于轧机、造纸、化工等场合。

□节能调速传动是指一般采用风机、泵、压缩机等 滴节流量和压力的场合。

□电力牵引调速传动则指用于电气铁道.地铁,各 种电动车,工矿牵引.矿井卷扬及电梯等场合实 现运输、牵引的传动。

□精密.特种调速传动是指用于现代数控机床.机 器人.雷达等场合对伺服、运动控制要求特别高 的传动。

□正是因为电力传动系统具有如此广泛的应用背景＞ 再加上电力电子技术的飞速发民,近十年来全球 工业应用的电机调速装置增长了25% f远远超过 了前30年的増长率。

□随着微电子技术和自动控制技术的发展”使全数 宇微机控制的电力拖动系统得以问世并迅速发展 起来。微机控制技术在电力拖动系统中的应用给 这一领域注入了新的活力，使之呈现现出蓬勃发 展的新景象。

6.1电力传动概述 :

电机工作时 ＜根据其控制的对象不同”有

的需要在一定宽范围内调速 ＜有的需要一定 负载变化范围内稳速”有的需要以一定的要 求加速和减速等。总之 ＞ 电机传动需要满足 控制对象机械运动的出力和速度要求。电力 传动就是利用电力电子变流装置对电机的转 矩和转速两个主要参数进行调节控制”以满 足控制对象负载的特性要求。

典型的电力传动系统框图

控制指令和监测信号

6.2直流电机传动

直流电机,既可作发电机用,又可作电动机用。

　通以直流电而产生转动机械能的运行方式为直流电 动机工作方式；施加转动机械能而发出直流电的运 行方式为直流发电机工作方式。直流电机传动主要 是电动机运行方式,即通以直流电,使电机按照要 求输出转矩和转速。直流电机传动在制动时,电机 可以是发电机运行方式,发出直流电,把旋转机械 能变成电能回馈到直流电网中。

DGDC直流斩波主电路

(a)T——|(b)

(a)

T——|

(b)

6.3交流电机传动 ::*

目前交流电机最为普遍的调速方法,无论是同步电机g是异 步电机,都是通过调节定子电压（电流）的频率侏实现。

‘DC/AC [

接她

直流

直流

?交流

6.4特殊电机传动

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