文档介绍：电力力电子技术
绪论
1. 电力力电子技术的内容
电力力电子学,又称功功率电子学(Power
Electronics) 。它主要研究各种电力力电子器件,
以及由这些电力力电子器件所构成的各式各样的
电路或装置,以完成对电能的变换和控制制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工
领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、
小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强
弱电相结合的新科学。电力力电子学是横跨“电
子”、“电力力”和“控制制”三个领域的一个新兴工程
技术学科。
电有直流(DC) 和交流(AC) 两大类。前前者有电压
幅值和极性的不同,后者除电压幅值和极性
外,还有频率和相位的差别。
实际应用中,常常需要在两种电能之间,或对
同种电能的一个或多个参数(如电压,电流,
频率和功功率因数等)进行变换。
变换器共有四种类型:
交流-直流(AC-DC) 变换:将交流电转换为直流电。
直流-交流(DC-AC) 变换:将直流电转换为交流电。这
是与整流相反的变换,也称为逆变。当输出接电网
时,称之为有源逆变;当输出接负载时,称之为无源
逆变。
交-交(AC-AC) 变换,将交流电能的参数(幅值或频率)
加加以变换。其中:改变交流电压有效值称为交流调
压;将工频交流电直接转换成其他频率的交流电,称
为交-交变频。
直流-直流(DC-DC) 变换,将恒定直流变成断续脉冲输
出,以改变其平均值。
2. 电力力电子技术的发展
在有电力力电子器件以前前,电能转换是依靠旋转
机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,
利用电力力电子器件组成的静止的电能变换器,
具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效
率高、易于控制制、响应快及使用方便等优点。
1957 年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR) 问世
后,因此,自20 世纪60 年代开始进入了晶闸管
时代。
70 年代以后,出现了通和断或开和关都能控制制
的全控型电力力电子器件(亦称自关断型器件),
如:门极可关断晶闸管(GTO) 、双极型功功率晶
体管(BJT/ GTR) 、功功率场效应晶体管(P-
MOSFET) 、绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 等。
控制制电路经历了由分立元件到到集成电路的发展
阶段。现在已有专为各种控制制功功能设计的专用
集成电路,使变换器的控制制电路大为简化化。
微处理器和微型计算机的引入,特别是它们的
位数成倍增加加,运算速度不断提高,功功能不断
完善,使控制制技术发生了根本的变化化,使控制制
不仅依赖硬件电路,而且可利用软件编程,既
方便又灵活。
各种新颖、复杂的控制制策略和方案得到到实现,
并具有自诊断功功能,并具有智能化化的功功能。将
新的控制制理论和方法应用在变换器中。
综上所述可以看出,微电子技术、电力力电子器
件和控制制理论则是现代电力力电子技术的发展动动
力力。
3. 电力力电子技术的重要作用
(1) 优化化电能使用。通过电力力电子技术对电能
的处理,使电能的使用达到到合理、高效和节
约,实现了电能使用最佳化化。例如,在节电方
面,针对风机水泵、电力力牵引、轧机冶炼、轻
工造纸、工业窑炉、感应加加热、电焊、化化工、
电解等14 个方面的调查,潜在节电总量相当于
1990 年全国发电量的16% ,所以推广应用电力力
电子技术是节能的一项战略措施,一般节能效
果可达10%-40% ,我国已将许多装置列入节
能的推广应用项目。