电力电子技术基础0—序论.ppt

,,,FundamentalsofPowerElectronicsTechnology,电力电子技术基础,SouthChinaUniversityofTechnology,Name王孝洪,怎样找到我,Address华南理工大学3号楼119室,Tel.020-88275735,E_mailscutwxh,怎么考核,PowerElectronicsTechnology,,1、考试成绩70％闭卷笔试,成绩比例,2、平时成绩30％,包含作业、出勤和实验,用什么样的书,张占松、蔡宣三，开关电源的原理与设计，电子工业出版社，1998.06,蔡宣三、龚绍文，高频功率电子学，科学出版社，1993.05,麦崇裔苏开才电力电子技术基础，华南理工大学出版社，2003.12,JaiP.Agrawal，PowerElectronicsSystems，清华大学出版社，2001.08,林渭勋，电力电子技术基础，机械工业出版社，1990.10,UniversityofColoradoatBoulder，FundamentalsofPowerElectronics，2001.05,王聪，软开关功率变换器及其应用，科学出版社，2001.01,李爱文，现代逆变技术及其应用，科学出版社，2000.09,黄俊、王兆安，电力电子变流技术，机械工业出版社第三、四版,张一工、肖湘宁，现代电力电子技术原理与应用，1999.3张立，现代电力电子技术基础，高等教育出版社，1999.10赵良炳，现代电力电子技术基础，清华大学出版社，1997.7,都学什么内容,第一部分绪论,第二部分电力电子器件,第三部分电力电子变换电路,第四部分控制策略（PWM）,,第一部分绪论,6,,SouthChinaUniversityofTechnology,“电力电子技术”的定义,电力电子技术利用电力电子器件对电能进行二次控制与转换的技术。,,,,电力,电子技术,电子学,电力学,控制,理论,“电力电子学”和“电力电子技术”分别从学术和工程技术的角度来称呼，实际内容没有很大不同。,电力电子学PowerElectronics名称60年代出现。,1974年，美国的W.Newell用右图的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。,◆技术定位电力、电子和控制三大电气工程技术领域之间的交叉、综合性学科。◆技术目的节能，降低材料消耗，提高生产效率。,电力电子技术的定位和目的,电子技术信息电子技术电力电子技术信息电子技术模拟电子技术和数字电子技术。电力电子技术应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行二次变换和控制的技术。,有关“电子技术”,区别信息电子技术主要用于信息处理，电力电子技术主要用于电力变换。,联系信息电子比作脑子，电力电子比作肌肉；信息电子不仅是电力电子的合作伙伴，而且也将是电力电子的主要客户,电力电子在信息电子中的应用,计算机及internet消耗电能的比例,,,CUP对电源的要求,,电力电子技术和电子学的关系,电子学电子器件对应电力电子器件电子电路电力电子电路电力电子器件制造技术和电子器件制造技术的理论基础是一样的，大多数工艺也相同。现代电力电子器件制造大都使用集成电路制造工艺，采用微电子制造技术，许多设备都和微电子器件制造设备通用，说明二者同根同源。,电力电子电路和电子电路许多分析方法一致，仅应用目的不同。广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算做电力电子电路。电力电子电路广泛用于电视机、计算机等电子装置中，其电源部分都是电力电子电路。,器件的工作状态信息电子，既可放大，也可开关。电力电子，为避免功率损耗过大，总在开关状态。电力电子技术的一个重要特征。,电力电子技术和电子学的关系,主要关系电力电子技术广泛用于电气工程中。电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电气工程。通常把电力电子技术归属于电气工程学科。电气工程学科中一个最为活跃的分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。,电力电子技术与电气工程的关系,控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各种需求。电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带。控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。,电力电子技术与控制理论的关系,,,,*Outputof840,powerplants,,35efficiencygain,,,TotalEnergy,,199740,,,201080,,,,,40,Electrical,Energy,,12billionkilowattseveryhourofeverydayofeveryyear,能源与电力电子,CriticalTechnologyCategory,,能源,环境保护,信息、通讯,生活体系,制造,材料,交通运输,航空航天电子设备交通工具的电驱动混合动力车辆,过程控制、机器人、自动控制,提高能源效率能源储存发电、输电、配电,供电以及电源品质,PowerElectronicsTechnologies,Source美国总统科技顾问委员会3/95,国家重点发展领域与电力电子的关系,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.0 x0.32x0.92x0.80 x0.900.21,1.0 x0.87x0.95x0.160.13,EV,IC,交通领域的节能与环保,应用者FordGeneralMotorsDaimler-ChryslerUSArmyTACOM（坦克及机动车辆司令部）,中央处理单元控制下的电推进,在新一代交通工具中的应用,燃料电池供电的DC/DC变换器,燃料电池汽车,FordDaimler-Chrysler,Timetomarket,成功的应用例子,电力电子技术的发展与应用,,,,,,,,1960,1970,1980,1990,2000,2010,2020,,,,,,2stIndustrialRevolution,,,,,,,,,THEPOWERELECTRONICSEVOLUTION,1960,1970,1980,1990,2000,2010,2020,,,,IntegratedCircuit,8-BitMicroprocessor,,Avionics,,Thyristor,GTO,SiTransistor,BipolarTransistor,PowerMSFET,IGBT,MCT,ASD,SIC,HybridF为工作频率Hz；N为变压器绕组线圈匝数；S为变压器铁芯的有效横截面积（平方米）；Bm为铁芯工作的最大磁通密度（T）。由上式可知，当U、K、Bm都不变时，NS与f成反比，,由此可以看出，当工作频率提高时，变压器的体积和重量将大大减小。,变压器与工作频率的关系,晶体管静态特性,晶体管工作状况与损耗的关系,,,,,,,,,,,,,,晶体管的开关特性,经过以上分析可知，若想提高电源的效率，同时减小电源的体积和重量，通过以下两个途径，将有所改观1、使半导体功率器件工作在开关状态。2、提高电源工作频率；再回首看看开关电源的定义凡是利用功率半导体器件作为开关，将一种电源形态转变为另一形态的主电路都叫开关变换电路；转变时，用自动控制方法闭环稳定输出，并有保护环节，则称为开关电源。在开关电源中，功率管工作在开关状态，满足了上边的第一个条件。同时，由于开关频率可以控制，因此，提高电源的工作频率也变得可以实现了。,线性电源的解决出路,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,参考书目,,第二部分电力电子器件,6,,功率开关器件功率二极管、SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT、IPM,无源器件电容、电感、变压器、磁性材料,功率器件的驱动、缓冲、保护电路,第1章,第4章,,第二部分电力电子器件,,第三部分电力电子变换电路,6,,DC-DC变换器,DC-AC变换器,谐振变换器（软开关）,AC-DC变换器,AC-AC变换器,第2章,第3章,第5章,第6、7章,第9章,,第四部分电力电子控制策略,,变换器的动态模型平均电路模型,线性化模型,状态空间平均模型,反馈控制,新型控制策略,脉宽调制技术（PWM）,第8章,