電子電力與現(xiàn)代生活.doc

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1、電力電子與現(xiàn)代生活姓名學(xué)號學(xué)院年級電力電子與現(xiàn)代生活一、什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)主要用于電力變換。同時，電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支。二、電力電子技術(shù)的簡單發(fā)展歷程一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出的第一個晶閘管為標(biāo)志的。70年代后期以門極可關(guān)斷晶閘管，電力雙

2、極型晶體管，電力場效應(yīng)管為代表的全控型器件全速發(fā)展為標(biāo)志，使電力電子技術(shù)的面貌煥然一新。80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管為代表的復(fù)合型器件，集驅(qū)動，功率小，開關(guān)速度快，通態(tài)壓降小，載流能力大于一身，成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。目前電力電子技術(shù)的一個重要發(fā)展方向就是大功率的集成電路。三、基本功率變換電路對于電力電子技術(shù)而言，電力變換技術(shù)是它的核心技術(shù)。電力變換技術(shù)也叫做變流技術(shù)，具體來說，電力變換包括以下四大類：表1電力變換的種類逆變直流斬波直流交流電力控制、變頻、變相整流交流交流直流輸出輸入（1）整流（AC→

3、DC）：將交流電轉(zhuǎn)換為電壓固定或可調(diào)的直流電，稱為整流，這種變換是正變換。（2）逆變（DC→AC）：將直流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓為固定或可調(diào)的交流電，是與整流過程相反的變換，故稱為逆變。（3）交流電力控制（AC→AC）：將交流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓為固定或可調(diào)的交流電，稱為交流電力控制。（4）直流變換（DC→DC）：將直流電（幅值或極性）轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電，稱為直流變換。四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)作為一門對現(xiàn)代社會有著重要作用的科學(xué)，在節(jié)能領(lǐng)域，家用電器，交通運輸，新能源方面有著廣泛和不可替代的作用

4、。1、在節(jié)能領(lǐng)域中的作用就目前來看，變頻器、節(jié)能燈、逆變焊機、無功補償裝置、開關(guān)電源等電力電子產(chǎn)品，都應(yīng)用到了電力電子技術(shù)，節(jié)能效果比較顯著。以變頻器，節(jié)能燈和逆變焊機為例：首先，變頻器節(jié)能（變頻器的主電路為交－直－交型）。據(jù)統(tǒng)計，我國電機用電占總發(fā)電量60%以上。若全國電機都用變頻調(diào)速，可節(jié)電10%~40%，僅此一項，就可節(jié)約全國總發(fā)電量的10%至15%。然后，節(jié)能燈的使用節(jié)能（應(yīng)用的器件與電子鎮(zhèn)流器類似，是一個由電力電子器件構(gòu)成的AC/DC/AC變換器）。我國主要照明燈具是白熾燈和日光燈，存在著耗電量大，效率低的

5、問題。目前正大力推廣的電子節(jié)能燈和LED節(jié)能燈，具有光效高、節(jié)能、壽命長、體積小巧，使用簡便等優(yōu)點。發(fā)光效率是白熾燈的5-6倍。預(yù)計在不久后的將來，照明領(lǐng)域就將掀起一場革命。最后，逆變焊機在節(jié)能中的作用。逆變焊機的主電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜：電源（工頻交流）→整流濾波（直流）→逆變（中頻交流）→中頻變壓器（降壓）→整流濾波（直流）→電弧。逆變焊機因為變壓器損耗小，功率因數(shù)高而具有良好的節(jié)能效果。和傳統(tǒng)焊機相比，功率因數(shù)大大提高。有源功率因數(shù)校正技術(shù)的功率因數(shù)到甚至可以達(dá)到0.99。2、在交通運輸中的應(yīng)用隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，動

6、力裝置逐漸由機械化向機電一體化、電氣化、自動化方向發(fā)展，其中電力電子技術(shù)起著越來越重要的作用。電力電子技術(shù)在交通運輸中的應(yīng)用主要涉及到以下領(lǐng)域：火車、磁懸浮列車、汽車和電動自行車。目前，電力機車基本上都采用了交-直-交傳動方式：使用交流電源供電，經(jīng)降壓整流變成直流，再將直流逆變成頻率和電壓可調(diào)的交流電，驅(qū)動交流牽引電動機。電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。相對于火車而言，磁懸浮列車的工作原理不同：它是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力或排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在導(dǎo)軌上，并利

7、用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向、利用直線電機將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力來推動列車前進(jìn)的。磁懸浮列車，采用的是一種叫做直線電機的推進(jìn)裝置。電力電子技術(shù)在磁懸浮列車的發(fā)展中起到了巨大的作用。電力電子技術(shù)在汽車中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在電動汽車的研制和發(fā)展中。電動汽車的基本工作原理是：蓄電池—電流—電力調(diào)節(jié)器—電動機—動力傳動系統(tǒng)—驅(qū)動汽車行駛。驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)，主要由電力驅(qū)動子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)和輔助子系統(tǒng)組成。早期的電動汽車廣泛采用直流電動機。為了調(diào)速，在蓄電池組與電機之間須加入DC/DC變換器。DC/DC變換器常用器件

8、有晶閘管、功率晶體管和IGBT。使用脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速驅(qū)動方式進(jìn)行調(diào)速，功率較小、效率低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大。隨著電動機控制技術(shù)的發(fā)展，交流電動機逐步取代了直流電動機。直流電源經(jīng)DC/AC變換為三相交流電源，它的優(yōu)點是：具有效率高、體積小、質(zhì)量輕，免維護(hù)、堅實可靠、易冷卻、壽命長、能更有效地實現(xiàn)再生制動等。電動汽車發(fā)展到今天，應(yīng)用最廣泛的電動