电力电子技术-西安交通大学课件(第5版)【王兆安】

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《电力电子技术》书籍介绍：

本书是在“十一五”“十二五”普通高等教育规划教材《电力电子技术》（第5版）（王兆安、刘进军主编，机械工业出版社2009年出版，曾荣获中国机械工业科学技术二等奖，也是教育部批准的“面向21世纪课程教材”。

本书的内容包括各种电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路、脉宽调制及相关控制技术、软开关技术、电力电子器件的应用技术、电力电子技术的应用等。本书对电力电子技术的基本原理和基础内容进行了精选，体现了近年来新的技术发展。采用该书的西安交通大学“电力电子技术”课程是首批国家精品课程、首批国家精品资源共享课、首批一流本科课程，多家课程网站有本教材的电子资源可供选用。

本书适用于公布的普通高等学校本科专业目录中的电气类和自动化类等相关本科专业，也可供相近专业选用或供工程技术人员参考。

《电力电子技术》课件介绍：

此分享为课件资源，源于西安交通大学电力电子课件，内容较为紧凑；讲解内容包括：

第1章 绪论

第2章 电力电子器件

第3章 整流电路

第4章 逆变电路

第5章 直流直流变流电路

第6章 交流交流变流电路

第7章 PWM控制技术

第8章 软开关技术

第9章 电力电子器件应用的共性问题

第10章 电力电子技术的应用

部分节选图如下所示：

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电子电力变压器1——电力电子变换技术概述

导语

20世纪40年代，正值二战期间，战场上各种武器层出不穷，让人目不暇接。

在当时最流行的武器中，电子管式装置凭借其超高的作战效能备受青睐。

同时，在战争结束后，电子管式装置收到的影响也逐渐扩大，各个国家开始将其逐渐转化为民用端的设备，用于电力端。

1947年，贝尔电话实验室成功推出了第一个半导体器件——点接触晶体管，正式开启了电子电力变压器的发展时代。

而在1985年，全球第一款商用晶闸管问世，其出台被认为是电力电子技术领域的一次重大突破。

我国在1989年也推出了第一款商用晶闸管，由此打开了我国电力电子技术的新时代。

那么，电力电子技术到底是什么?

它又有哪些应用?

电力电子技术概述

电力电子技术又被称作电力电子学，是指电子技术、电力技术以及控制技术的交叉学科。

它是我国在进行电力相关设备升级和改造进程中，逐渐发展起来的一个新兴学科。

作为电力电子技术的重要组成部分，电力电子器件和电力电子变流技术共同构成了电力电子学的主要理论基础和技术支撑。

在电力电子器件方面，伴随着技术的逐步发展，电力电子器件的形式也不断演化。

在技术刚刚兴起时，最为原始的电力电子器件实际上是采用真空管或者晶体管来进行电压的转换。

在1950年代，随着半导体材料和器件的深入研究，基于晶体管的器件逐渐转向了采用半控型器件的方案。

此方案的优势在于相较于真空管，半控型器件不仅体积更小、重量更轻，同时抗振动能力更强，并且有着更高的操作安全性。

而且由于采用了半控型器件的方案，电力电子器件的控制灵活性得到了显著提升。

然而，随着技术的进一步发展，科研人员发现半控型器件在操作灵活性和反应速度方面仍然存在一定的不足，于是他们开始向全控型器件的方向努力。

在1960年代，全控型器件正式问世，其中最为典型的就是晶闸管。

全控型器件的出现不仅进一步提高了电力开关的控制灵活性，同时还极大地提升了开关的工作效率。

在1970年代，复合型器件相继问世，其中最为典型的就是绝缘栅双极晶体管(IGBT)和绝缘栅换流管(IGCT)。

这些复合型器件凭借其优越的性能和广泛的适用性，迅速获得了市场的认可和广泛应用。

然而，尽管复合型器件在电力电子技术领域发挥了重要的作用，但在其发展过程中，科研人员并未止步不前，而是继续进行深入研究和改进。

随着时间的推移，复合型器件逐渐演化出多种新型器件，这些新型器件在性能、效率和控制能力方面取得了显著的提升。

电力电子器件技术的发展不仅为电力系统的稳定性和可靠性提供了保障。

电力电子变流技术是电力电子技术的核心内容之一，它涉及到交流电和直流电之间的相互变换过程。

电力电子变流技术可以实现电能在多种形态之间的灵活变换，主要包括AC-DC、DC-AC、DC-DC和AC-AC四类基本变换。

其核心原理是通过控制电力电子器件的开关状态，以达到改变电流类型、频率或者电压等参数的目的。

电力电子变流技术在电力系统中发挥着重要的作用，主要应用于高压直流输电和柔性交流输电等领域。

高压直流输电技术允许远距离电能以直流的形式进行输送，这种技术不仅提高了电网的输电能力，还降低了输电损耗，极大地提升了电力资源的利用效率。

柔性交流输电技术则通过控制交流电的相位和幅度，以实现对电力系统中功率流向和功率分配的灵活调节。

这种技术在电力系统中起到了稳定电网、降低功率波动和提高系统可靠性的作用。

随着电力电子技术的发展，电力电子变流技术的应用范围也在不断扩展。

未来，电力电子变流技术有望在电力质量控制和自适应控制等方面发挥更加重要的作用。

通过对电力电子器件和变流技术的深入研究和应用，我们能够更好地实现对电能的高效利用和可控管理，为电力系统的稳定运行和可持续发展提供有力保障。

电力电子技术应用分析。

电力电子技术在多个领域具有广泛的应用，其主要作用是在电力系统中进行电能的高效变换和控制。

以下是电力电子技术的几个重要应用领域:

1. 高压直流输电技术(HVDC)

高压直流输电技术是电力电子技术在电力传输中的重要应用之一。

传统的交流输电技术在长距离输电中存在一定的损耗和效率问题，而高压直流输电技术通过将电能以直流的形式进行输送，能够显著提高输电效率并降低线路损耗。

高压直流输电技术应用于远距离大功率电能的输送，能够有效降低输送过程中的能量损失，并能够将电能进行高效转换和调节。

这种技术在多个国家中得到了广泛应用，特别是在中国，随着多个大型高压直流输电项目的建设和运营，高压直流输电技术逐渐成为国家间电力资源优化配置的核心技术之一。

高压直流输电技术的应用，推动了电力电子器件和控制技术的发展，并为电力系统的稳定性和灵活性提供了有力保障。

2. 柔性交流输电系统(FACTS)

柔性交流输电系统是电力电子技术在交流输电中的一种先进应用。

传统的交流输电系统在面对负荷波动、故障和电力流向变化时，往往难以迅速调整电力传输状态，从而导致电力网络的稳定性和可靠性降低。

柔性交流输电系统通过引入基于电力电子技术的设备，能够实时监测并调整电力系统中的功率流动，使电力系统能够更灵活地应对各种电力需求和故障情况。

这些设备包括静态无功补偿器(SVC)、固定串联电容器(FC)和统一潮流控制器(UPFC)等。

柔性交流输电系统的优势在于能够提高电力系统的稳定性、提高电力传输能力并降低投资成本。

通过电力电子技术的应用，柔性交流输电系统为电力网络提供了更高的灵活性和可控性，使其能够更好地适应现代电力市场的需求和挑战。

3. 用户电力技术

用户电力技术是指在用户端利用电力电子设备实现对电力供给和消耗的优化管理。

随着可再生能源的广泛应用，用户电力技术逐渐成为电力电子技术的重要应用领域之一。

电力电子技术在用户电力端的应用主要体现在配电系统和负荷管理上。

通过使用电力电子变换器，将可再生能源生成的电能与电网实现高效互联，从而在不影响供电可靠性的前提下，将可再生能源资源最大化利用。

同时，电力电子技术还可以在用户端实现对负荷的智能调度和管理。

通过电力电子设备对负荷进行实时监测和分析，根据电力市场价格波动和电力需求变化，智能调节用电负荷以实现节能和降低电费支出。

此外，电力电子技术还能够支持用户端的储能系统，通过电池或超导储能装置实现对电力的储存和释放，以应对电力需求的高峰期和低谷期。

这种灵活性和可控性使用户能够更好地管理和优化自身电力资源，提高能源利用效率。

结语

电力电子技术作为一个交叉学科，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。

通过高效灵活的电能变换和控制，电力电子技术为电力传输和利用提供了更高的效率和稳定性。

随着电力电子技术的不断发展，我们能够更好地适应现代电力系统的需求，为可持续发展和能源利用提供有力保障。

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