第十二章：电力电子技术应用实例

电力电子技术的应用范围以及成功事例电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。

电子技包含信息电子技术和电力电子技术两大分支。

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术办理问题为主的传统电力电子学 ,向以高频技术办理问题为主的现代电力电子学方向转变。

电力电子技术开端于五十年月末六十年月初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促使了电力电子技术在很多新领域的应用。

八十年月末期和九十年月早期发展起来的、以功率MOSFET 和 IGBT 为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表示传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

下文是从电力电子技术的应用范围以及成功事例两个方面来介绍电力电子技术一：电力电子技术的应用范围1.1 电力有源滤波器传统的沟通 -直流 (AC-DC) 变换器在投运时 ,将向电网注入大批的谐波电流 ,惹起谐波消耗和扰乱,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”, 比如 ,不行控整流加电容滤波时 ,网侧三次谐波含量可达 (70~80)%, 网侧功率因数仅有 0.5~0.6 。

电力有源滤波器是一种能够动向克制谐波的新式电力电子装置 ,能战胜传统 LC 滤波器的不足 ,是一种很有发展前程的谐波克制手段。

滤波器由桥式开关功率变换器和详细控制电路构成。

与传统开关电源的差别是 :(l)不单反应输出电压 ,还反应输入均匀电流 ;1.2 不中断电源 (UPS)不中断电源 (UPS) 是计算机、通讯系统以及要求供应不可以中止场合所一定的一种高靠谱、高性能的电源。

沟通市电输入经整流器变为直流,一部分能量给蓄电池组充电 ,另一部分能量经逆变器变为沟通 ,经变换开关送到负载。

为了在逆变器故障时还可以向负载供应能量 ,另一路备用电源经过电源变换开关来实现。

现代 UPS 广泛了采纳脉宽调制技术和功率 M0SFET 、 IGBT 等现代电力电子器件 ,电源的噪声得以降低 ,而效率和靠谱性得以提升。

目录摘要 (1)关键词 (1)1.引言 (1)2.单相半波可控整流电路 (1)2.1实验目的 (1)2.2实验原理 (1)2.3实验仿真 (2)3.单相桥式全控整流电路 (8)3.1实验目的 (8)3.2实验原理 (8)3.3实验仿真 (9)4.三相半波可控整流电路 (10)4.1实验目的 (10)4.2实验原理 (11)4.3实验仿真 (12)5. 三相半波有源逆变电路 (14)5.1实验目的 (14)5.2实验原理 (14)5.3实验仿真 (15)6.三相桥式半控整流电路 (17)6.1 实验目的 (17)6.2实验原理 (17)`6.3 实验仿真 (17)7.小结 (19)致谢 (19)电力电子技术应用实例的MATLAB 仿真摘 要 本文是用MATLAB/SIMULINK 实现电力电子有关电路的计算机仿真的毕业设计。

论文给出了单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相半波有源逆变电路、三相桥式全控整流电路的实验原理图、 MATLAB 系统模型图、及仿真结果图。

实验过程和结果都表明：MATLAB 在电力电子有关电路计算机仿真上的应用是十分广泛的。

尤其是电力系统工具箱－Power System Blockset （PSB ）使得电力系统的仿真更加方便。

关键词 MATLAB SIMULINK PSB 电力电子相关电路1.引言MATLAB 是由Math Works 公司出版发行的数学计算软件，为了准确建立系统模型和进行仿真分析，Math Works 在MATLAB 中提供了系统模型图形输入与仿真工具一SIMULINK 。

其有两个明显功能：仿真与连接，即通过鼠标在模型窗口画出所系统的模型，然后可直接对系统仿真。

这种做法使一个复杂系统模型建立和仿真变得十分容易。

[4][2]在1998年，MathWoIks 推出了电力系统仿真的电力系统工具箱－Power System Blockset （PSB ）。

电力电子技术的应用范畴以及成功案例电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。

电子技包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。

电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。

八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT 为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

下文是从电力电子技术的应用范畴以及成功案例两个方面来介绍电力电子技术一：电力电子技术的应用范畴1.1 电力有源滤波器传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。

电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC 滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。

滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。

与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;1.2 不间断电源(UPS)不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。

交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。

为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。

现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。

微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。

电力电子技术的实际应用摘要随着科技的飞速进步，时代的高速发展，电力电子技术作为一个新兴的学科诞生并被迅速应用于电力电子领域中，已在国民经济中发挥着巨大作用，已对输变电系统性能将产生巨大影响。

目前电力电子技术的应用已涉及电力系统的各个方面，包括发电环节、输配电系统、储能系统等等。

电力电子技术是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术，其发展在优化电能使用、改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业、扩大电网规模和功能等方面起到了重要作用。

本文将重点介绍电力电子技术在电理网络中的应用。

关键字：电力电子技术、输配电系统、晶闸管、电力网络。

在电气工程领域，电力电子技术作为一个新兴的学科，因其在电力领域中起到的巨大作用，越来越受到重视。

随着晶闸管等电力器件的发明并被应用于电力领域，正式标志着电力电子技术被应用于电力系统，其在全球电力领域的发展中，有着里程碑的意义。

电力电子技术主要应用于电力领域中的电力系统中。

电力系统由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

其功能就是产生电能，再经输电系统、变电系统和配电系统将电能供应到用户。

为了实现此功能，电力电子技术的应用起到了举足轻重的作用。

保证了用户能够获得安全、经济、优质的电能。

电力电子技术最初应用到电力领域的历史最早是在20世纪50年代利用不可控器件二极管构成的整流器来替代直流发电机对同步发电机进行励磁调节。

随后出现的利用半控器件晶闸管构成的可控整流器更是为发电机的励磁提供里一个快捷有效的控制手段，从根本上改变了发电机的动态和静态性能，有效的改善了系统的稳定性。

在当前大范围使用的电力系统中，通常都是以固定的电压和频率来向用户提供交流电能的（例如我国使用220V、50Hz的交流电），但是最终的用户需要的电能可能形式会有着各式各样的差别，可能是不同频率的交流电、可能是同频率但电压不同的交流电也可能是直流电等等、如果这些要由普通的常规电力系统器件来完成，例如使用变频器，变压器和整流器等，这就需要大量的此类设备，且还要根据不同用户的要求而使用不同的器件，这是很不经济的，也不可能实现。

电力电子技术的应用电力电子技术的应用电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。

它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。

随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等血多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。

电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。

它不仅应用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。

以下分几个主要应用领域加以叙述。

一、一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。

直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。

近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。

大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。

一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。

还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。

电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。

电镀装置也需要整流电源。

电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

电力电子技术在一般工业中的应用最主要的就是电机调速传动和电源。

电机调速传动又分工艺调速传动和节能调速传动两大类：工艺调速传动指工艺要求必须调速的传动，例如轧机，矿井卷扬，机床，造纸等以前用直流电动机驱动的机械的传动。

节能调速指风机、泵等以前不调速，为节能而改用调速。