电力电子装置及系统
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独立电力系统及其电力电子装置的电磁兼容内容简介:本书总结了作者十多年来对独立电力系统电磁兼容的研究成果,并吸收了近年来国内外关于电磁兼容性研究的成果,针对从事该领域工作的实际需要,对电力电子装置及由其构成的独立电力系统电磁兼容性的各方面问题作了较全面、系统、深入的描述,重点阐述了传导EMI 的测量、电力电子设备和系统中的传导EMI分析与EMI抑制、系统级电磁兼容性分析与建模及系统级电磁兼容性故障诊断等。
本书通过大量实例来说明实际干扰的情况及消除办法,特别是系统级电磁兼容分析中关于干扰源的描述和干扰途径的确定等,是涉及独立电力系统及其电力电子装置中电磁兼容性各个方面的一部专著。
本书适用于高等院校和科研机构中从事电磁兼容和电力电子教学与研究工作的教师、研究生、本科生及相关领域的工程技术人员。
前言第1章概述1.1 电磁兼容的定义1.2 电磁兼容的标准化进程1.3 电磁兼容的研究领域1.4 电力电子系统中电磁兼容研究的发展1.5 本书的内容安排第2章电磁干扰描述2.1 常见的电磁干扰源及其特性2.1.1 自然干扰源2.1.2 人为干扰源2.2 电磁干扰的作用途径及分析方法2.2.1 传导干扰2.2.2 辐射干扰2.3 电磁干扰的分类2.3.1 按频率成分进行分类2.3.2 按干扰性质分类2.3.3 按传输方式分类第3章传导电磁干扰的测量3.1 信号的频域和时域特征3.2 EMC标准中常用的基本单位3.3 电磁兼容测试中常用的仪器3.3.1 EMI接收机3.3.2 频谱分析仪3.3.3 信号源和功率放大器3.3.4 测量附属设备3.4 干扰电压测量3.4.1 差模干扰电压测量3.4.2 共模干扰电压测量3.4.3 干扰电压测量时的一些问题3.5 干扰电流测量3.5.1 电流探头3.5.2 退耦电容3.5.3 功率吸收钳3.6 面电流测量方法3.6.1 感应线圈测量方法3.6.2 表面磁场测量方法3.7 脉冲类干扰的测量3.7.1 脉冲类干扰的参数3.7.2 瞬变脉冲强度的测量第4章常见电力电子设备的电磁干扰4.1 电力电子电路中的EMI4.1.1 电力半导体器件产生的EMI4.1.2 电力电子电路中的电磁干扰4.1.3 脉冲类信号的频谱估算4.2 整流电路产生的EMI预测4.2.1 可控整流电路产生的EMI计算4.2.2 高频整流电路产生的EMI4.3 斩波器产生的EMI4.3.1 斩波器电磁干扰模型4.3.2 IGBT开关暂态建模4.4 逆变器产生的EMI分析4.4.1 逆变器干扰源的开关函数描述4.4.2 PWM逆变器干扰计算方法第5章电力电子系统的传导干扰分析5.1 系统电磁干扰的分析方法5.2 多整流器系统中的传导干扰预测5.2.1 多个相控整流器系统的干扰预测5.2.2 多PWM高频整流器系统的干扰预测5.3 电力推进(整流-逆变-电动机)系统的电磁干扰分析5.3.1 系统结构5.3.2 逆变系统干扰源计算5.3.3 差模干扰等效电路5.3.4 共模干扰等效电路5.4 开关电源系统传导干扰分析5.4.1 干扰耦合通道辨识5.4.2 基本干扰耦合模型第6章抑制电磁干扰的措施6.1 对电磁干扰源采取的抑制措施6.1.1 继电器系统的噪声抑制6.1.2 电力半导体开关的噪声抑制6.1.3 变压器的屏蔽6.1.4 电容滤波6.1.5 其他减小干扰发射的办法6.2 滤波元件和滤波电路6.2.1 滤波元件的选择与设计6.2.2 滤波电路的选择与测量6.3 EMI滤波器的设计6.3.1 按插入损耗设计EMI滤波器6.3.2 最坏情况插入损耗的计算6.3.3 阻抗不匹配时的设计6.3.4 EMI滤波器元件高频特性的影响6.3.5 EMI滤波器的布置第7章电磁敏感度分析7.1 电磁干扰源的等效与EMS测试信号7.1.1 浪涌电压7.1.2 IEC规定的EMS测试信号7.1.3 GJB中规定的EMS测试信号7.2 系统内部的EMI耦合及其抑制技术7.2.1 公共阻抗耦合7.2.2 电磁场耦合7.2.3 电磁耦合抑制方法7.3 瞬变干扰能量计算7.3.1 拉普拉斯变换中根的计算方法7.3.2 脉冲类干扰的能量计算公式7.3.3 能量密度函数的绘制和应用第8章系统电磁兼容性分析与建模8.1 系统电磁兼容性分析概述8.1.1 电磁兼容分析方法8.1.2 电磁兼容模型描述8.2 系统电磁兼容性的仿真分析8.2.1 电磁兼容预测分析的步骤和作用8.2.2 系统电磁兼容性分析原理框图8.3 系统电磁兼容性分析中的建模技术8.3.1 EMI源的建模8.3.2 接地系统建模分析8.3.3 电磁耦合计算模型8.4 系统电磁兼容分析中的简化8.4.1 灵敏度应用于EMI研究8.4.2 干扰灵敏度的概念8.4.3 用灵敏度方法建立EMI模型第9章系统电磁兼容性故障诊断9.1 概述9.2 电磁兼容故障诊断方法9.3 电磁兼容故障诊断实例9.3.1 隐性故障诊断举例9.3.2 显性故障诊断举例参考文献附录附录一主要符号表附录二缩略术语表。
2021电力电子装置考试复习要点:1.电力电子装置与系统的基本组成及各部分功能要求能够画出系统图并说明各个部分功能。
☐(功率)输入输出☐信号变换/反馈回路☐控制系统☐驱动电路☐保护吸收电路☐主电路(含滤波电路)☐人机/通信(可选)2.各种开关器件的特性及适用范围;常用器件:SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT频率、功率特性及其使用范围。
3.开关器件选型依据;器件: 电压、电流、频率、功率4.电力电子变换器几种基本拓扑原理及分析拓扑结构:AC/DC(SCR、IGBT/MOSFET整流)、DC/DC(基本斩波电路:BUCK、BOOST等)、DC/AC(有源逆变、无源逆变)、AC/AC(基于SCR)5.电力电子变换器串并联组合变换器的多重化:减小谐波、提高电压、电流、功率。
6.电力电子装置为什么要高频化?高频化:减小体积、重量。
高频损耗及软开关技术。
7.硬开关与软开关的区别,它们典型的开通/关断电压电流波形,开关损耗的产生机理,与哪些因素有关;如何减小开关损耗;硬开关与软开关:开关损耗由开关电压、电流重叠及导通压降引起。
开关损耗四种类型。
采用软开关。
8.软开关按电压电流的不同可分为哪几类?软开关类型:零电压开通/零电流关断(效果好)、零电压关断/零电流开通(效果差)并分别说明。
9.ZVS PWM与ZVT PWM的异同点?哪种更优?为什么?ZVS PWM:零开关PWM:电路中引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻,使谐振仅发生于开关过程前后。
ZVT PWM:零转换PWM:电路中采用辅助开关控制谐振的开始时刻,所不同的是,谐振电路是与主开关并联的,因此输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小,电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态,而且电路中无功功率的交换被削减到最小,这使得电路效率有了进一步提高。
10.使用隔离型变换器的原因,有哪些典型的隔离型变换器?它们分别由哪个非隔离型变换器推演的隔离型变换器:电位隔离、电压变换。
电力电子装置与控制在线考试复习题一单选题1. 单相半波可控整流电阻性负载电路中,控制角α的最大移相范围是( )A. 0º-90°B. 0º-120°C. 0º-150°D. 0º-180°2. 按900接线的相间功率方向继电器,当线路发生正向故障时,若φk为300,为使继电器动作最灵敏,其内角α值应是()。
A. 300B. -300C. 700D. 6003. 在大接地电流系统中,线路发生接地故障时,保护安装处的零序电压()。
A. 距故障点越远就越高B. 距故障点越近就越高C. 与距离无关D. 距故障点越近就越低4. 在大接地电流系统中,线路始端发生两相金属性短路接地时,零序方向过流保护中的方向元件将()。
A. 因短路相电压为零而拒动B. 因感受零序电压最大而灵敏动作C. 因短路零序电压为零而拒动D. 因感受零序电压最大而拒动5. 发电厂接于110KV及以上双母线上有三台及以上变压器,则应()。
A. 有一台变压器中性点直接接地B. 每条母线上有一台变压器中性点直接接地C. 三台及以上变压器中性点均直接接地D. 三台及以上变压器中性点均不接地6. 三相半波可控整流电路的自然换相点是( )A. 交流相电压的过零点B. 本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处C. 比三相不控整流电路的自然换相点超前30°D. 比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°7. 同步发电机灭磁时是指( )。
A. 把发电机转子绕组中的磁场储能迅速减弱到最小程度B. 把发电机定子绕组中的磁场储能迅速减弱到最小程度C. 把励磁机转子绕组中的磁场储能迅速减弱到最小程度D. 把励磁机定子绕组中的磁场储能迅速减弱到最小程度8. 双向晶闸管的额定电流值通常以()来定义A. 最大值B. 平均值C. 有效值D. 任意值9. 三相全控桥式整流电路带大电感负载时,控制角α的有效移相范围是()度。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述一、概述随着科技的快速发展和电力电子技术的广泛应用,电力电子化电力系统已成为现代电网的重要组成部分。
这也给电力系统的暂态稳定性带来了新的挑战。
暂态稳定性是指电力系统在受到大扰动后,能否保持同步运行并恢复到稳定状态的能力。
对电力电子化电力系统的暂态稳定性进行深入分析和研究,对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析涉及多个领域的知识,包括电力电子技术、电力系统分析、稳定性理论等。
其分析方法主要有时域仿真法、基于机器学习的预测方法、基于大数据技术的分析方法等。
这些方法各有优缺点,需要根据具体的应用场景和需求进行选择和优化。
近年来,随着人工智能、大数据等技术的快速发展,电力电子化电力系统暂态稳定性分析也取得了一些新的进展。
例如,基于机器学习的预测方法可以通过对历史数据的训练,建立模型对未来的暂态稳定性进行预测,从而提高分析的准确性和效率。
同时,基于大数据技术的分析方法可以通过处理海量的电力系统状态数据,建立高维度的模型,以更全面地反映电力系统的动态特性。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析仍面临一些挑战。
电力电子装置的非线性特性和快速动态响应给电力系统的稳定性分析带来了困难。
随着电网规模的扩大和互联程度的提高,电力系统的动态特性变得更加复杂多变,这也增加了暂态稳定性分析的难度。
现有的分析方法在准确性和实时性方面仍有待提高。
1. 电力电子化电力系统的定义与发展背景随着科技的不断进步,电力电子技术在电力系统中扮演着日益重要的角色。
电力电子化电力系统,简而言之,是指应用现代电力电子技术,如变流器、整流器、逆变器等设备,实现电能的高效转换、稳定控制和灵活调节的电力系统。
这一技术极大地提高了电力系统的运行效率和稳定性,推动了电力系统的现代化和智能化发展。
发展背景方面,随着工业化和城市化的进程,电力需求持续增长,传统的电力系统已难以满足日益增长的电力需求。
实验三 晶闸管直流调速系统的调试一、实验目的1.分析晶闸管半控桥式整流电路电机负载(反电动势负载)时的电压、电流波形。
2.熟悉典型小功率晶闸管直流调速系统的工作原理,掌握直流调速系统的整定与调试。
3.测定直流调速系统的机械特性。
二、实验设备高自EAD —I 型电力电子与自控系统实验装置 万用表 双踪示波器 滑动变阻器直流电机机组,带涡流制动和机械制动负载,并有光电数字测速计及转速反馈模拟量输出。
机组的直流电机为SZD01型稀土高性能永磁直流电动机,电机的额定值为P nom =100W ,U nom =90V ,I nom =1.5A ,n nom =1000,T nom =1Nm ,Ω=11a R 。
三、实验电路实验电路具体接线如图3-1所示 四、实验原理此调速系统是小容量晶闸管直流调速装置,适用于4kW 以下直流电动机无级调速。
装置的主回路采用单相半控桥式晶闸管可控整流电路,触发电路采用电压控制的单结晶体管移相触发电路。
具有电压负反馈和电流正反馈及电流截止负反馈环节,电路均为分离元件,用于要求不太高的小功率传动调速场合。
1.晶闸管直流调速系统的基本工作原理虽然采用转速负反馈可以有效地保持转速的近似恒定,但安装测速发电机比较麻烦,费用也多。
所以在要求不太高的场合,往往以电压负反馈加电流正反馈来代替转速负反馈。
这是由于当负载转矩变化(设转矩增加)而使转速降低时,电动机的电枢电流将增加,而电流的增加,整流装置的内阻和平波电抗器上的电压降落也成正比地增加,这样,电动机电枢两端的电压将减小,转速也因此要下降,因而可考虑引入电压负反馈,使电压保持不变。
另一方面,电枢电流(d I )的大小也间接地反映了负载转矩l T (扰动量)的大小(d T m l I K T T Φ=≈),因此可考虑采用扰动顺馈补偿,引入电流正反馈,以补偿因负载转矩l T (扰动)增加而形成的转速降。
电压负反馈不能弥补电枢压降所造成的转速降落,调速性能不太理想。
电力电子装置及系统课程设计报告1. 课程设计概述本课程设计的目的是通过对电力电子装置及系统的研究与实践,使学生掌握电力电子技术的基本原理、基本电路和基本器件,培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
通过实际设计一个电力电子装置或系统,使学生了解电力电子装置在现代工业、交通运输、通信等领域的应用,为今后从事相关工作打下坚实的基础。
介绍电力电子技术的发展历程、基本概念、基本原理和发展趋势,使学生对电力电子技术有一个全面的了解。
介绍常用的电力电子装置及其基本电路,如半桥逆变器、全桥逆变器、谐振变换器等,使学生掌握这些电路的设计方法和工作原理。
介绍常用的电力电子器件,如晶闸管、MOSFET、IGBT等,使学生了解这些器件的结构、工作原理和性能参数。
根据课题要求,设计一个具有一定功能的电力电子装置或系统,并进行实际调试,使学生掌握电力电子装置及系统的设计方法和调试技巧。
指导学生撰写课程设计报告,并进行答辩准备,使学生养成良好的学术写作习惯和团队合作精神。
1.1 课程设计目的与任务本次电力电子装置及系统课程设计的目的是培养学生的工程设计能力和实践操作经验。
通过课程设计,使学生熟练掌握电力电子装置的基本原理、系统构成、运行控制和优化方法,从而能够独立完成电力电子装置的设计、安装、调试和运行维护工作。
课程设计还旨在提高学生的团队协作能力和创新意识,为将来的工程实践和技术创新打下坚实的基础。
电力电子装置的基本原理与设计:学生需掌握电力电子装置的基本原理、主要构成、电路设计及选型计算。
学生还需具备能够根据实际需求独立完成装置的初步设计能力。
系统的运行与控制:学生需理解并掌握电力电子系统的运行特性,包括稳定性、动态响应等。
学生还需掌握系统的控制策略,如PID控制、模糊控制等,并能够根据实际需求设计合适的控制系统。
优化与改进:学生需要根据实际需求和现场环境对电力电子装置进行优化和改进,以提高其性能和使用寿命。
这包括装置的节能优化、抗干扰设计以及可靠性提升等。
电力电子技术在新能源领域的运用随着社会经济的快速发展,各种能源消耗速度极大,能源短缺已成为社会生产发展过程中亟待解决的问题。
近年来,新能源的开发和利用,为解决能源短缺问题提供了一条新的道路,而电力电子技术在新能源的开发利用中扮演着重要的角色。
本文通过对电力电子技术的概述、电力电子技术在新能源领域的应用、在电力电子技术运用过程中应注意的问题等方面的着重介绍,让人们充分认识和了解电子电力技术并加强对其合理有效充分的利用。
一、电力电子技术概述电力电子技术,又称功率电子技术,学术上称电力电子学,是指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变换和控制的电子技术。
电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面,涉及电力电子器件(上游)、电力电子设备和系统(中游)、电力电子技术在各个行业的应用(下游)三个领域。
电力电子技术将各种能源高效率地变换成为高质量的电能,是采用电子信息技术改造传统产业的有效技术途径。
电力电子技术具有高效、节能、省材的特点,对于我国乃至世界范围内的经济发展具有极为重要的作用,是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。
二、电力电子技术在新能源领域的应用研究电力电子技术是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段,在执行当前国家“发展新能源”和“节能减排”基本国策的过程中起着重要的作用。
下面以一些能源的开发利用为例,对电力电子技术在新能源领域的应用进行研究。
1、水力发电没有水就没有生命。
这句话充分说明了水的重要性:水是生命的源泉,地球上没有水,也就不会有生命的存在。
有聪明才智的人抓住水在流动过程中产生的动能可以充当天然的推动力这一有利条件,再加上一些物理知识和电路原理,以著名的三峡水电站为标志的一大批水电站挺立起来了。
这一创新,不仅仅降低了对媒体等不可再生能源的消耗,更创造性的为人类寻找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。
在水利发电的基础上,一系列电力电子技术在新能源的开发利用中得到了创新。
《电力电子装置与系统》课程简介课程编号:06054936课程名称:电力电子装置与系统/ power electronics equipment and system学分:2学..时:32适用专业:电气工程及其自动化本科专业建议修读学期:7开课单位:电气与信息工程学院电气工程系先修课程:模拟电子数字电子自动控制原理电力电子技术考核方式与成绩评定标准:课程考核采用百分制。
课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式,平时成绩占课程考核成绩的30%,平时成绩考核采用考勤、作业、课堂提问、实验和报告相结合的方式;期终成绩考核采用闭卷考试方式,期终考试成绩占课程考核成绩的70%。
教材与主要参考书目:《电力电子装置及系统》,杨荫福主编,清华大学出版社,2006《电力电子学一电力电子变换和控制技术》,陈坚主编,高等教育出版社,2002《电力电子技术》(第5版),王兆安主编,机械工业出版社,2009《开关电源设计》,王志强等译,电子工业出版社,2010内容概述:中文:本课程是电气工程及其自动化专业的专业选修课。
本课程主要内容包括功率器件、高频开关电源、逆变电源、谐振电源及无功补偿系统等常用电力电子装置方面的内容。
叙述了各种电力电子装置的工作原理,并结合实例给出了各种常用电力电子装置的设计思想及相应的控制原理框图。
通过本课程的学习,要求学生掌握各类常用电力电子装置及系统的结构及工作原理,掌握电力电子装置的设计方法,并能够运用所学知识进行常用电力电子装置的初步设计,同时,培养学生运用综合知识的能力和解决工程实际问题的能力。
英文:This course is a professional elective course in electrical engineering and automation. The main contents of this course include power devices, high-frequency switching power supply, inverter power supply, resonant power supply and reactive power compensation system and other commonly used power electronic devices. In addition,it describes the working principle of various power electronic devices, and gives the design ideas of various commonly used power electronic devices and the corresponding control block diagram. Through the study of this course, students are required to master the structure and working principle of various types of commonly used power electronic devices and systems, master the design method of power electronic devices, and be able to use the knowledge to carry on the preliminary design of commonly used power electronic devices, The ability to use comprehensive knowledge and the ability to solve practical problems.《电力电子装置与系统》教学大纲课程编号:06054936课程名称:电力电子装置与系统/ power electronics equipment and system学分:2学..时:32建议修读学期:7一、课程性质、目的与任务本课程是电气工程及其自动化专业的专业选修课,主要内容包括功率器件、高频开关电源、逆变电源等常用的电力电子装置与系统,介绍了常用电力电子装置的工作原理及其共性问题,并结合实例给出了电力电子装置的设计思想及相应的控制策略。
电子行业电力电子装置概述在电子行业中,电力电子装置是非常关键的组成部分。
本文将概述电力电子装置的基本概念、作用、分类、应用以及未来发展趋势。
1. 电力电子装置的基本概念电力电子装置是指利用半导体器件和电子技术来处理和控制电能转换的设备。
它主要用于将电能从一种形式转换为另一种形式,例如将交流电转换为直流电、提高或降低电压和电流的大小、调节电力质量等。
2. 电力电子装置的作用电力电子装置在电力系统中发挥着重要的作用。
它可以实现高效能量转换,提高电能利用率;充当电力系统的功率调节和控制器件;改善电力质量,减少电力系统中的谐波和电压浪涌等问题;实现电力系统的稳定和可靠运行。
3. 电力电子装置的分类电力电子装置按照其功能和应用可以分为多个类型,包括:3.1 变频器变频器主要用于将交流电转换为可调频率的交流电,广泛应用于交流电驱动系统中。
它可以实现对电机的转速和转矩进行精确控制,提高系统的控制性能。
逆变器将直流电转换为交流电。
它在太阳能电池板、风电系统、电动车等领域中得到广泛应用。
逆变器可以将直流电能转换为符合电网标准的交流电能,实现电源的互联互通。
3.3 整流器整流器将交流电转换为直流电。
它通常用于电力系统中,将输送的交流电转换为直流电供电给特定负载。
整流器可以实现对直流电压和电流的调整和稳定。
调光器主要用于对电路中的光源进行调节,改变亮度和颜色。
它广泛应用于室内照明、舞台灯光控制等场合,可以实现对光源的精确控制。
3.5 电力因数校正器电力因数校正器主要用于改善电力质量,提高功率因数。
它可以对电流波形进行调整,减少谐波含量,降低电网损耗。
4. 电力电子装置的应用电力电子装置在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:4.1 交通运输电力电子装置在电动汽车、高铁、电动船等交通工具中发挥重要作用。
它可以实现对电机的控制和动力传输,提高能量利用效率。
4.2 可再生能源太阳能电池板和风力发电机等可再生能源系统都需要电力电子装置来实现能量的转换和输送。
第1章绪论1.图1.1电力电子装置及其控制系统2.电力电子装置的主要类型:整流器、直流斩波器、逆变器、交流调压器、静态开关。
3.电力电子装置的应用概况:A.直流电源装置;通信电源,充电电源,电解、电镀直流电源,开关电源。
B.交流电源装置;交流稳压电源,通用逆变电源,不间断电源UPS。
C.特种电源装置:静电除尘用高压电源,超声波电源,感应加热电源,焊接电源。
4.半导体电力电子开关器件:电力二极管:晶闸管:图1.2半导体二极管图1.3晶闸管符号及接法图1.4GTO的符号电力晶体三极管:电力场效应晶体管:图1.5BJT的符号图1.7 P-MOSFET的符号和等效电容绝缘门极双极型晶体管IGBT:图1.8IGBT等效电路及其符号图1.9IGBT管擎住效应原理图5.从不同角度对电力电子器件进行分类A.按照器件能够被控制的程度,分为以下三类:(1)半控型器件:晶闸管及其派生器件(2)全控型器件:IGBT,MOSFET,GTO,GTR(3)不可控器件:电力二极管B.按照驱动信号的波形(电力二极管除外)(1)脉冲触发型:晶闸管及其派生器件(2)电平控制型:(全控型器件)IGBT,MOSFET,GTO,GTRC.按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类:(1)单极型器件:电力MOSFET,功率SIT,肖特基二极管(2)双极型器件:GTR,GTO,晶闸管,电力二极管等(3)复合型器件:IGBT,MCT,IGCT等D.按照驱动电路信号的性质,分为两类:(1)电流驱动型:晶闸管,GTO,GTR等(2)电压驱动型:电力MOSFET,IGBT等6.MCT和IGCT:在晶闸管结构中引进一对MOSFET管,通过这一对MOSFET管来控制晶闸管的开通和关断就组成了MCT。
集成门极换流晶闸管IGCT又称为发射极关断晶闸管ETO,实际上IGCT就是把MCT 中的MOSFET管从半导体器件内部移到外部来,即在晶闸管壳的外部装设环状的门极,再配以外加集成MOSFET实现体外MCT的功能。
2021电力电子技术复习要点复习要点基本概念:电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,是利用电力电子器件来转换和控制电能的技术。
信息电子技术主要用于信息处理,而电力电子技术主要用于电力变换。
电力包括交流和直流两种。
从公用电网直接得到的是交流,从蓄电池和干电池得到的是直流。
电力变换通常可分为四大类:交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流。
进行电力变换的技术称为变流技术。
电力电子技术一般分为两个分支:电力电子器件制造技术和变流器技术。
变换器技术又称电力电子器件应用技术,包括利用电力电子器件形成各种功率变换电路并对其进行控制的技术。
电力电子器件应用技术:用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术,及构成电力电子装置和电力电子系统的技术,是电力电子技术的核心,理论基础是电路理论。
电力电子器件制造技术:是电力电子技术的基础,理论基础是半导体物理。
对于信息电子,器件既可工作在放大状态,也可处于开关状态;而电力电子总处在开关状态,为避免功率损耗过大。
这是电力电子技术的一个重要特征。
电力电子设备广泛应用于电力系统和电气工程中,如高压直流输电、静态无功补偿、电力机车牵引、交流/直流输电、电解、励磁、电加热、高性能交流/直流电源等。
电力电子技术通常属于电气工程学科。
它是电气工程中最活跃的分支之一,它的不断进步极大地推动了电气工程的现代化。
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。
控制理论与自动化技术密不可分,电力电子设备是自动化技术的基本组成部分和重要支撑技术。
以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一,而电力电子技术和运动控制一起,将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。
电力电子装置及系统概述
张密李静怡牟书丹李子君
0 引言
在电力系统中,许多功能的实现都需要靠电力电子装置来完成。
比如说可再生能源的并网发电、无功和谐波的动态补偿、储能装置的功率转换、配用电能的双向流动、交直流电网的柔性互联等。
随着科技的日益发展,大功率、高电压电力电子器件的发展,变换器单元化、模块化以及智能化水平的提高,控制策略和调制策略性能的提升,电力电子装置在电力系统中的作用会越来越大。
1 电力电子装置及系统的概念
电力电子装置是以满足用电要求为目标,以电力半导体器件为核心,通过合理的电路拓扑和控制方式,采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。
电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统,其基本组成如图所示。
它是通过弱电控制强电实现其功能的。
控制系统根据运行指令和输入、输出的各种状态,产生控制信号,用来驱动对应的开关器件,完成其特定功能。
2 电力电子装置的主要类型
电力电子装置的种类繁多,根据电能转换形式的不同,基本上可以分为5大类:交流-直流变换器(AC/DC)、直流-交流变换器(DC/AC)、直流-直流变换器(DC/DC)、交流-交流变换器(AC/AC)和电力电子静态开关。
1.AC/DC变换器
AC/DC变换器又称整流器。
用于将交流电能变换为直流电能。
2.DC/DC变换器
DC/DC变换器用于将一种规格的直流电能变换为另一种规格的直流电能。
采用PWM 控制的DC/DC变换器也称直流斩波器,主要用于直流电机驱动和开关电源。
3.DC/AC变换器
DC/AC变换器又称逆变器。
用于将直流电能变换为交流电能。
根据输出电压及频率的变化情况,可分为恒压恒频(CVCF)及变压变频(VVVF)两类,前者用作稳压电源,后者用于交流电动机变频调速系统。
4.AC/AC变换器
AC/AC变换器用于将一种规格的交流电能变换为另一种规格的直流电能。
输入和输出频率相同的称为交流调压器,频率发生变化的称为周波变换器或变频器。
5.静态开关
静态开关又称无触点开关,它是由电力电子器件组成的可控电力开关。
根据需要,以上各类变换可以组合应用。
此外,各类变换器正在向模块化发展,可方便地组成不同功率等级的变换器。
3 电力电子装置的应用概况
3.1发电阶段中的应用
(1)发电机组励磁。
大型发电机组应用静止励磁技术,与励磁机相比,具有调节速度快、控制简单的特点,显著提高了发电厂的运行性能和效率。
(2)风力发电。
变流器是风力发电中不可或缺的核心环节。
风电变流器通过整流器和逆变器将不稳定的风能变换为电压、频率和相位符合并网要求的电能。
(3)光伏电站。
大型光伏电站由光伏阵列组件、汇流器、逆变器组、滤波器和升压变压器构成,是大规模集中利用太阳能的有效方式。
3.2电能存储
(1)抽水储能装置
抽水储能通过实现电力功率方面的转换,来实现电力供能备用紧急能源、调峰填谷等不同的作用,电力功率实现转换的主要方法是利用抽水蓄能机组励磁电流幅值与频率的转换。
(2)电池储能装置
目前在电池储能装置方面,能够把利用任意发电装置生产出来的电力资源储存到电池中,转变为电池装置中的电能。
电力电子装置的有效利用,能够得到损耗最小化、储能最优化的储能系统。
(3)压缩空气储能装置
压缩空气储能装置是风力发电所用的电力电子装置。
在空气压缩过程中,通过采用变频驱动技术可以大幅度调整电网负荷并提高空气压缩效率;在发电过程中,通过采用控制发电机的励磁可以拓宽储气系统的发电运行范围和发电效率。
3.3输电阶段中的应用
在输电领域,电力系统如果想要低损耗、高容量、长距离地传输电力,必须要有电力电子装置的协助,利用变流器、换流器等降低电能损耗,才能实现高效的电力传输。
3.4有利于电能利用率的提高
(1)无功补偿。
采用动态无功补偿器对抑制系统功率振荡、保持母线电压稳定、解决负荷电压闪变和不平衡等问题有重要作用。
(2)谐波治理。
谐波治理分为从谐波源本身出发抑制谐波的主动谐波治理和增加额外谐波治理装置的被动谐波治理。
(3)电压暂降抑制。
动态电压恢复器(DVR)是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器,可以动态补偿正序、负序和零序电压,抑制不平衡的电压暂降。
4 电力电子装置的发展前景
电力电子装置在电力系统中的应用十分广泛,也是电力系统中的重要组成部分之一,电力电子装置在我国的起步较晚,但是发展却非常迅速。
同时,电力电子装置的快速发展与改善,对促进我国电力系统的发展作出了突出贡献,主要表现在以下几个方面:第一,体现在控制方法方面,模拟控制→数字控制;第二,体现在装置方面,半控型装置→全控型装置→复合型装置;第三,体现在关键技术壁垒方面,硬件设计→软件设计;第四,体现在电能传输介质方面,电缆传输→光纤传输等等。
5 结语
综上所述,随着能源消耗问题与环境污染问题的日趋尖锐,节能环保理念深入人心,在这样的背景下,电力系统逐渐向着智能化、可持续发展的方向转型,电力电子装置在电力系统中的合理、有效应用显得非常重要。
因此,应当加强对电力电子装置与电力系统的进一步研究,将更多。