電力電子課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-28 14:32 本頁(yè)面
【正文】 第 1 章 緒 論 電力電子技術(shù)的內(nèi)容電力電子學(xué),又稱功率電子學(xué)(Power Electronics)。它主要研究各種電力電器件，以及由這些電力電子器件所構(gòu)成的各式各樣的電路或裝置，以完成對(duì)電能的變換和控制。它既是電子學(xué)在強(qiáng)電(高電壓、大電流)或電工領(lǐng)域的一個(gè)分支，又是電工學(xué)在弱電(低電壓、小電流)或電子領(lǐng)域的一個(gè)分支，或者說(shuō)是強(qiáng)弱電相結(jié)合的新科學(xué)。電力電子學(xué)是橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)新興工程技術(shù)學(xué)科。 電有直流(DC)和交流(AC)兩大類(lèi)。前者有電壓幅值和極性的不同，后者除電壓幅值和極性外，還有頻率和相位的差別。實(shí)際應(yīng)用中，常常需要在兩種電能之間，或?qū)νN電能的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(如電壓，電流，頻率和功率因數(shù)等)進(jìn)行變變換器共有四種類(lèi)型： 交流直流(ACDC)變換：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。 直流交流(DCAC)變換：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。這是與整流相反的變換，也稱為逆變。當(dāng)輸出接電網(wǎng)時(shí)，稱之為有源逆變；當(dāng)輸出接負(fù)載時(shí)，稱之為無(wú)源逆變。 交交(ACAC)變換，將交流電能的參數(shù)(幅值或頻率)加以變換。其中：改變交流電壓有效值稱為交流調(diào)壓；將工頻交流電直接轉(zhuǎn)換成其他頻率的交流電，稱為交交變頻。 直流直流(DCDC)變換，將恒定直流變成斷續(xù)脈沖輸出，以改變其平均值。 電力電子技術(shù)的發(fā)展 在有電力電子器件以前，電能轉(zhuǎn)換是依靠旋轉(zhuǎn)機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與這些旋轉(zhuǎn)式的交流機(jī)組比較,利用電力電子器件組成的靜止的電能變換器,具有體積小、重量輕、無(wú)機(jī)械噪聲和磨損、效率高、易于控制、響應(yīng)快及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 1957年第一只晶閘管—也稱可控硅(SCR)問(wèn)世后，因此,自20世紀(jì)60年代開(kāi)始進(jìn)入了晶閘管時(shí)代。70年代以后，出現(xiàn)了通和斷或開(kāi)和關(guān)都能控制的全控型電力電子器件(亦稱自關(guān)斷型器件)，如：門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、雙極型功率晶體管(BJT/ GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PMOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等。 控制電路經(jīng)歷了由分立元件到集成電路的發(fā)展階段。現(xiàn)在已有專(zhuān)為各種控制功能設(shè)計(jì)的專(zhuān)用集成電路，使變換器的控制電路大為簡(jiǎn)化。微處理器和微型計(jì)算機(jī)的引入，特別是它們的位數(shù)成倍增加，運(yùn)算速度不斷提高，功能不斷完善，使控制技術(shù)發(fā)生了根本的變化，使控制不僅依賴硬件電路，而且可利用軟件編程，既方便又靈活。 各種新穎、復(fù)雜的控制策略和方案得到實(shí)現(xiàn)，并具有自診斷功能，并具有智能化的功能。將新的控制理論和方法應(yīng)用在變換器中。綜上所述可以看出，微電子技術(shù)、電力電子器件和控制理論則是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力。 電力電子技術(shù)的重要作用 (1) 優(yōu)化電能使用。通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%40%，我國(guó)已許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。 (2) 改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家預(yù)測(cè)，今后將有95%的電能要經(jīng)電力電子技術(shù)處理后再使用，即工業(yè)和民用的各種機(jī)電設(shè)備中，有95%與電力電子產(chǎn)業(yè)有關(guān)，特別是，電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的媒體，是機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的重要接口，它為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)采用微電子技術(shù)創(chuàng)造了條件，成為發(fā)揮計(jì)算機(jī)作用的保證和基礎(chǔ)。 (3) 電力電子技術(shù)高頻化和變頻技術(shù)的發(fā)展，將使機(jī)電設(shè)備突破工頻傳統(tǒng)，向高頻化方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)最佳工作效率，將使機(jī)電設(shè)備的體積減小幾倍、幾十倍，響應(yīng)速度達(dá)到高速化，并能適應(yīng)任何基準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)噪音且具有全新的功能和用途。 (4) 電力電子智能化的進(jìn)展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)一體化，其發(fā)展有可能引起電子技術(shù)的重大改革。有人甚至提出
化學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1