电气工程概论第四章 电力电子技术与电力传动.ppt

第4章电力电子技术与电力传动
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电气工程概论
当今世界电力能源的使用约占总能源的40%。而电能中有40%需要经过电力电子设备的变换才能被使用。
IEEE给出电力电子技术的定义:
Power electronics is the technology associated with the efficient conversion, control and conditioning of electric power by static means from its available input form into the desired electrical output form.
简单地说,电力电子技术就是以电子器件为开关,把能得到的电源变换为所需要的电源的一门科学应用技术,即电源变换技术。
它是电子工程、电力工程和控制工程相结合的一门技术,以控制理论为基础、以微电子器件或计算机为工具、以电子开关器件为执行机构实现对电能的有效变换。
电力电子技术的作用
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电气工程概论
电力电子技术的基本工作框图:
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电气工程概论
电力电子技术的特点
它是从电气工程中3大学科领域(电力、控制、电子)发展起来的一门新型交叉学科。
电力电子技术特点:
弱电控制强电的学科交叉技术;所涉及的学科广泛,包括:基础理论(固体物理、电磁学、电路理论)、专业理论(电力系统、电子学、传热学、系统与控制、电机学及电力传动、通信理论、信号处理、微电子技术)以及专门技术(电磁测量、计算机仿真、CAD)等。
传送能量的模拟-数字-模拟转换技术;
多学科知识的综合设计技术。
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电气工程概论
电力电子技术的研究内容
电力电子技术的研究内容:
电力半导体器件;
变换器电路结构与设计;
控制与调节;
电力电子技术中的储能元件;
电子电路的封装与制造;
电磁干扰和电磁兼容;
电机控制;
电力质量控制。
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电气工程概论
电力半导体器件—电力电子技术的核心
常见的功率半导体器件有:二极管、晶闸管、GTO、VDMOS、BJT、IGBT、IGCT等。
二极管及其符号
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电气工程概论
变换器电路结构与设计
根据电能变换的输入输出形式,可以分为四种形式:
交流-直流变换器(AC/DC)——整流器;
直流-直流变换器(DC/DC)——斩波器;
直流-交流变换器(DC/AC)——逆变器;
交流-交流变换器(AC/AC)——交流调压器、周波变换器;
一个性能良好的变换装置设计,大致应包括功能指标设计、电磁兼容设计、系统散热设计和结构亲和性设计等几个方面。
输入
输出
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电气工程概论
控制与调节
电力电子的所有应用都包含有控制与调节问题。如:
静态电力变换与控制;
静态电力供应;
运动控制等
计算机用于电力电子技术的控制与调节
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电力电子技术中的储能元件
电力电子技术中的储能元件有磁性元件和电容器两类。
电力电子技术中的磁性材料的种类越来越多,如软磁合金(铁镍合金、铁铝合金、铁钴钒合金等)、铁氧体(锰锌铁氧体、镁锌铁氧体等)、新型非晶和微晶软磁材料(铁基非晶、钴基非晶等)。
电容器是与磁性元件对偶的一种储能和滤波元件。
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电气工程概论
电子电路的封装与制造
电力半导体器件的封装技术包括材料、制造过程、散热管理,以及与器件电气特性有关的布局优化问题。
智能化的IGBT模块封装
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