电力电子技术教案模板3篇(电力电子技术教程)

时间:2022-11-24 22:01:52 教案
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电力电子技术教案模板3篇(电力电子技术教程)

电力电子技术教案模板1

《电力电子技术》学习总结

  班 级:2015级电气工程及其自动化3班

  姓 名:陈怀琪 学 号:*** 指导老师:刘康

  2017年12月

  一、学习内容:

  通过一学期的学习,在刘康老师的细心指导下,明白电力电子技术这门课程大体是以电路和控制理论对电能进行变换和控制的技术,在电力电子领域的地位是十分重要。重点可看作电力的一个变换,交流—直流(整流)、直流—交流(逆变)、交流--交流(交流调压、交流变频)、直流—直流(直流斩波)。通过第一章对之前学过的知识进行一个梳理,为后面的章节作下铺垫,在第二章主要向我们介绍常用电力电子器件的基本结构、工作原理和特性、主要技术参数与选用,介绍是从应用的角度出发,并对各种器件驱动和保护及串并联做了简单介绍。其中刘康老师具体向我们介绍电力二极管主要类型,分别有普通二极管,快恢复二极管、肖特基二极管,晶闸管的静态、动态特性,重点是懂得分辨和了解GTO、GTR(电力晶体管)、MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT的优缺点及应用场合。

  在第三章中,其实是本人觉得既是重点也是难点的一章,重点讨论了单相和三相整流电路的几种主要形式,它们是:单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路和三相桥式半控整流电路。内容看似很多,其实像刘康老师说得要举一反三,单相半波可控整流电路具体可分为阻性负载、感性负载,并且在理解的基础上能够画出相对应的工作波形,本章还分析了晶闸管整流装置在不同工作状态下电动机的机械特性及简单介绍谐波抑制和PWM整流技术。第四章向我们介绍直流斩波电路有多种拓扑结构,通常根据输入输出是否隔离分为非隔离型斩波电路和隔离型斩波电路,根据电路形式不同,非隔离型斩波电路可分为降压型斩波电路、升压型斩波电路、升降压型斩波电路、Cuk斩波电路等,学习了他们的工作原理,其主要通过控制触发角占空比间接控制升降压。在第五章学习了交流—交流变换电路,包括交流调压、交流电子开关、交流调功和交—交变频电路。单相交流调压电路通过改变晶闸管的触发延迟角a就可方便地实现对交流输出电压的调节。单相斩波调压电路一般采用全控型器件做交流开关,控制开关的导通时间,从而调节电路输出电压大小。第六章则是学习常用的换流方式,包括全控型器件的控制极关断方式的电网换流、负载换流和强迫换流三种方式,向我们介绍了目前应用最多的PWM逆变电路,及其控制方法。

  二、学习收获:

  总得下来,要想学会、学号电力电子技术这门课程,必须要学会对图形的分析,和对各种电路波形的分析,在这个过程中,锻炼自己对于电路图形、波形的逻辑性表达能力,在分析电路波形的过程中,要懂得分为细的阶段去分析,而不是一味地看图,明白纵横坐标的物理意义,各个阶段的各个元器件开关是怎么去动作,最重要的是电力变换的过程,明白其变换过程既可分析出各阶段的物理意义及量的关系,再到最后对图形的数学上的运算,有平均值、有效值、周期、峰值等的整定计算。更是要对各个元器件的工作原理、工作特性、优缺点以及其应用场合了解,这样在对图形分析,在对一个项目选用器件型号的时候不会忙手忙脚。

  三、学习心得体会:

  学完这门课程,明白电力电子技术在整个电子行业的地位重要性,在对电力电子器件分析的过程中,数学模型及图像是必不可少的工具,通过课程安排的实验课,将理论联系至实际,加深我对电力变换过程的理解,恍然明白其应用在我们生活中随处可见,小到我们可见的电动车,大到高楼大厦的电梯,几乎无处不在,可见这门课在电气工程是必修的一门,同时让我产生困惑的一门课,经常混淆单相半波可控整流电路及单相桥式半控整流等电路的电路结构与原理,相对应的图形分析也是需要常常去复习,我认为如果自己能够根据课本内容亲身动手做个小项目,关于可控整流及有源逆变电路这章重难点内容,一定可以很好地掌握,并在以后工作有这方面需求时能够得心应手,在此最后也非常感谢刘康老师对我们班级的细心指导,也在讲课的过程中慢慢可以跟得上老师的节奏,希望能在期末不负老师所望取得好成绩!

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电力电子技术教案模板2

  电力电子技术简介.txt38当乌云布满天空时,悲观的人看到的是“黑云压城城欲摧”,乐观的人看到的是“甲光向日金鳞开”。无论处在什么厄运中,只要保持乐观的心态,总能找到这样奇特的草莓。现代社会对电能的产生、传输与应用提出更为高效、环保、可靠、经济的要求。电力系统越来越需要能够对其数量和质量可以灵活控制的技术。这正是近年来得到迅速发展的电力电子技术所能实现的目标。电力电子技术应用于整个电能产生、传输及利用的各个环节。分布式电源及微电网技术、高压直流输电与灵活交流输电技术(FACTS)、电能质量控制技术及为数众多的电源技术都是电力电子技术应用的范例。中国电力系统具有地域跨度大、结构复杂、控制要求高的特点。中国资源特别是一次能源相对紧缺、而又浪费严重,环境问题突出。因此,中国电能的安全稳定、可靠供应及高效环保利用成为当务之急,电力电子技术必将发挥重要作用。

  本专业方向培养目标为能胜任以下工作的高级科技工程人员:

  1、在电力系统相关单位从事系统运行、分析、控制或管理工作;

  2、在电气设备设计、生产相关的大中型企业、跨国公司等企业从事电力电子设备的设计、开发工作;

  3、在相关科研单位及高等学校从事科研及教学工作。

  华北电力大学是最早开展电力电子技术研究与应用的高校之一。在直流输电、FACTS、电能质量控制等领域开展了一系列开创性的工作。目前承担多项国家科技支撑项目、自然科学基金项目及众多企业的科研课题。发表相关论文100余篇,发明专利8项,相关专著5部,获得省部级奖励2项。本专业具有博士、硕士学位授予权。现有博士生导师2名,硕士研究生导师8名。

  本专业紧密结合电力系统的实际需要,开展了具有电力系统特色的电力电子技术应用的一系列研究工作,具体研究内容包括:

(1)发电领域电力电子技术应用:包括分布式电源及微型电网的控制技术,可变速抽水蓄能发电技术;

(2)输电领域的电力电子技术应用:直流输电技术、FACTS技术;

(3)电能质量分析与控制技术:包括电能质量监测、评估、分析及其控制;

(4)用电领域电力电子技术应用:包括高压变频调速与节能技术、电源技术等;

(5)电力电子基础理论研究:包括新型拓扑、控制算法研究、测试与实验方法研究和可靠性、损耗、电磁兼容特性分析。

电力电子技术教案模板3

  电力电子技术调查报告电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就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。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下,和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

  电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术(整流,逆变,斩波,变频,变相等)两个分支。

  电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。电力电子技术现阶段在各方面的应用都非常的广泛!

  高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。

  通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

  因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。

  DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

  通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

  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。

  目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有、lVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。

  变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。

  国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。

  高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。

  逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。

  由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。

  国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。

  大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到以上,功率可达100kW。

  自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。

  国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为。

  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~。

  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;

  分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。

  八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。

  分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源()的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。

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