电力电子技术课件(中国石油大学版本)

电力电子技术
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
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电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
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电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
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《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
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《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
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电力电子技术

1-3
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
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实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
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电力电子技术应用案例
2024/3/26
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新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
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可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
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滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
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功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
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03
整流与滤波技术
2024/3/26

变压器的有载调压开关可具有调节高压线路无功潮流的作用。
(3）架空输电线路 4个参数： 由导体电阻率引起的串联电阻R， 由相与地之间漏电流引起的并联电导G， 由导体周围磁场引起的串联电感L，

由导体之间的电场引起的并联电容C。
线路的功率传输特性
（只考虑在功率传输分析中起主导作用的电感参数）
可控性好、高效节能的用电系统：
用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
现代社会对电力需求的新特点
控制灵活、形式多样的发电系统： 出力动态调节的需求 分布式发电技术的发展 潮流可控、安全稳定的输电系统: 电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求 模式多样、质量可控的配电系统： 分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质量控制的需求 可控性好、高效节能的用电系统： 用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
1.2 电力系统柔性化的必要性
现代社会对电力需求的新特点
控制灵活、形式多样的发电系统：
出力动态调节的需求 分布式发电技术的发展
潮流可控、安全稳定的输电系统:
电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求
模式多样、质量可控的配电系统：
分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质量控制的需求
课程内容
第一章 电力系统的柔性化技术 第二章 电力变换电路与控制 第三章 发电领域的电力电子技术 第四章 直流输电技术 第五章 输电系统柔性并联补偿 第六章 输电系统柔性串联及混合补偿 第七章 柔性化用电与负荷特性
第一章 电力系统的柔性化技术
第一节：传统电力系统的构成与特点
5）统一潮流控制器 （UPFC-Uniform Power Flow Controller） • 统一潮流控制器是并联补偿和串联补偿的结合。并 联部分通常由不控或半控器件构成，串联部分则由 全控器件构建。通过在交流输电线路中注入大小与 相位都可控的等效电源，改变电网的潮流分布。