西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心
电力电子多馈入电力系统的广义短路比
电力电子多馈入电力系统的广义短路比一、概述随着可再生能源技术的快速发展，电力电子多馈入电力系统逐渐成为现代电力系统的重要组成部分。
这类系统不仅包含传统的电源和负载，还涵盖了大量电力电子设备的接入，如风能、太阳能等可再生能源发电装置，以及灵活交流输电系统（FACTS）设备、高压直流输电（HVDC）系统等。
这些设备与系统间存在复杂的耦合关系，使得多馈入电力系统的稳定性和安全性问题变得尤为突出。
为了有效评估和优化电力电子多馈入电力系统的性能，广义短路比（Generalized ShortCircuit Ratio, GSSR）的概念应运而生。
广义短路比不仅考虑了系统中的所有电源和负载，还充分考虑了它们之间的相互作用以及电力电子设备的特性。
通过计算系统中的总阻抗与总导纳之比，广义短路比能够提供一个量化的指标，用于评估电力系统的稳定性和性能。
在电力电子多馈入电力系统中，广义短路比的应用具有重要意义。
它能够帮助我们更好地理解系统的动态行为，预测潜在的稳定性问题，并制定相应的控制策略和优化措施。
同时，广义短路比还可以用于指导可再生能源的接入规划、电网结构的优化以及电力电子设备的选型和配置等方面的工作，从而确保电力系统的安全、稳定和经济运行。
电力电子多馈入电力系统的广义短路比是评估和优化系统性能的重要工具。
在未来的研究中，我们将进一步探索广义短路比在多馈入电力系统中的应用场景和潜力，为电力系统的安全稳定运行提供有力支持。
1. 电力电子技术在电力系统中的应用背景随着科技的飞速进步，电力电子技术作为现代电子技术的重要组成部分，其应用和发展已逐渐成为推动电力系统升级换代的关键力量。
在当前的电力系统中，电力电子技术的应用不仅提升了系统的智能化、自动化水平，还极大地提高了电力系统的运行效率和稳定性。
电力电子技术在电力系统中的应用背景主要体现在以下几个方面。
随着新能源的快速发展和大规模接入，电力系统的结构和运行方式发生了深刻变化。
西安电力电子技术研究所
西安电力电子技术研究所
简介
西安电力电子技术研究所是中国西部地区一家专门从事电力电子技术研究与应
用推广的机构。
成立于1985年，以提高电力系统的可靠性、稳定性和效率为宗旨，致力于新能源技术应用、节能减排等领域的研究与实践。
研究领域
1.电力系统优化
2.新能源技术研究
3.电力电子器件与系统
4.节能减排技术
5.智能电网技术
目标与使命
西安电力电子技术研究所的使命是为电力系统建设提供先进的技术支持，推动
中国电力行业的发展。
其目标是成为电力电子技术领域的领军机构，推动新能源技术的广泛应用，为降低能源消耗、减少环境污染作出贡献。
科研成果
该研究所在电力电子技术领域取得了多项科研成果，包括但不限于： - 研发了
高效稳定的逆变器技术，提高了逆变器的效率和稳定性。
- 设计了智能电网监控系统，实现了电网的远程监控和智能调控。
- 研究了新型电力电子器件，提高了器件
的性能和可靠性。
合作与交流
西安电力电子技术研究所积极与国内外的高校、科研机构和企业开展合作与交流，不断汲取外部智慧，促进技术创新。
同时，该研究所还定期举办学术研讨会、论坛等活动，吸引业内人士共同探讨电力电子技术发展方向。
结语
西安电力电子技术研究所在电力电子领域取得了显著的成绩，为中国电力系统
的稳定发展和新能源技术的推广作出了积极贡献。
希望该研究所在未来能够继续发挥领军作用，推动电力电子技术的不断创新，为能源行业的可持续发展贡献力量。
电力电子技术在新能源发电领域中的应用
电力电子技术在新能源发电领域中的应用摘要：受到科学技术快速发展的影响，社会进步速度明显提升，但是随之而来的是污染严重问题。
地球作为人类唯一的家园，一旦放任环境恶化，势必会影响到人类的未来发展。
在这一背景下新能源发电领域成为了发展的重点，通过将电力电子技术与新能源发电结合在一起，不仅可以减少对环境的影响，同时也可以提升生活的便捷性。
关键词：电力电子技术；新能源发电领域；应用前言：新能源发电领域作为当前发展中的重点，能够避免污染的继续产生，同时也可以在解决污染问题的基础上促进经济的快速发展。
因此在发展中需要从合理使用电力电子技术入手，采取有效的措施来减少污染的出现，实现可持续化发展目标。
1.电力电子技术运用在新能源发电领域中的意义1.减少能源转化损耗在新能源发电领域中运用电力电子技术时一些技术人员很容易忽视动态功率调整，使得能源转化效率降低。
借助电力电子技术能够有效提升电能转化效果，但是从另一层面来讲，很容易出现资源浪费问题，引发损耗等问题。
只有合理使用电力电子技术才能将风能、太阳能等转变成为电能，同时也可以实现能源的有效节约，减少污染的出现。
其次，运用电力电子技术能够降低电网的谐波含量，减少线路能量损耗。
通过从不同角度进行分析可以看出，电力电子技术在未来发展中有着极为广阔的发展空间。
因此为提升新能源转化效率，需要合理使用电力电子技术，保证电能转化的稳定性，降低转化中的损害。
就目前来讲我国电力电子技术在发展中依然存在着一定的不足，需要加大人力、财力与物力等方面的投入，不断提升研究力度，找出存在的问题。
只有掌握具体情况，才能做好探究与实践，才能提升电能运用效果，满足我国新能源经济发展需求[1]。
1.提升新能源稳定性在新能源发电领域中风能属于极为重要的组成部分之一，随着风电机组静态电压稳定性的不断提升，能够提高能源转化效率。
虽然许多企业已经认识到了感应风机瞬态电压的意义，但是针对相关机制的研究却依然需要不断完善。
电力电子技术在新能源领域的运用研究
电力电子技术在新能源领域的运用研究摘要：在新时代背景下，群众生产活动多种多样，出现了严重能源耗损现象，对生态环境产生了直接影响。
本文主要针对新能源领域电力电子技术应用进行深入研究，综合现实需求提出完善措施。
关键词：电力电子技术；新能源领域；技术应用引言：在经济快速发展背景下，各种能源消耗逐渐增加，能源短缺已经成为社会发展需要解决的主要问题。
在新能源开发技术出现后，为解决能源短缺问题提出了全新方案，在新能源开发利用中，需要借助电力电子技术优势，保证新能源开发利用效果。
本文在研究过程中，首先对电力电子技术进行了介绍，之后对电力电子技术在新能源领域应用的具体方法进行深入研究，希望可以为技术普及创造良好空间。
1电力电子技术介绍电力电子技术的主要功能是完成电能即时转换，同时也能对电能进行控制的一种技术。
在电力电子技术中包含电力电子设备和电力电子系统以及电力电子器件。
目前电力电子技术在多个领域中得到广泛使用。
对于新能源领域来讲，电力电子技术合理使用可以将新能源逐渐变换成电能，使用电子信息技术改造是传统产业发展的有效途径。
电力电子技术优势在于可以降低日常耗能，降低日常工作投入，对经济领域发展具有促进作用。
电力电子技术属于新型技术手段，可以满足现代科学和工业发展需求，在新能源领域若想保证电力电子技术应用效果，需要在宏观角度进行分析，制定完善技术应用方案，发挥出电力电子技术的全部作用。
2新能源领域电力电子技术应用优势2.1保证新能源行业稳定发展电力电子技术和传统技术在核心内容方面有所不同，电力电子技术可以实现电能转换，满足新设备运行要求。
在使用电力电子技术过程中，需要重视控制电路、电子器件和转换电路的组合状态，保证电力电子技术应用效果。
电力电子技术和控制技术有着直接联系，在材料学和电气工程学方面的表现更为明显。
在电力电子技术出现后，整流设备应用范围逐渐增加，只有保证新设备应用效果，才能促进新能源领域朝着健康方向发展。
交直交变频的工作原理
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作
8.1.1
间接交流变流电路原理
整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路 通过对整流电路的PWM控制使输入电流为正弦波， 并使输入功率因数为1。
整流 Ld 逆变
VT1
VT3
Hale Waihona Puke VT5M 3 Ca 电源 b c
U V 负载 W
VT4
PENEC
2
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作
引言
组合变流电路：是将AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC 四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起 来，以实现一定的新功能。 间接交流变流电路：先将交流整流为直流，再逆变为交 流，是先整流后逆变的组合。
PENEC
14
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8.1.2
3．矢量控制
交直交变频器
异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 传统设计方法无法达到理想的动态性能。 矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将 定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调 速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制，类 似直流调速系统中的双闭环控制方式。 控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。
给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电 压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值uabs，电压频 率控制环节根据uabs及ugt的极性得出电压及频率的指令 信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号， 再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输 出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电 机的转速和转向。
西安交通大学 电力电子技术 绪论 ppt
1904
1930
1947
1957
1970
1980
1990 2000
t(年)
电子管 问世 水银（汞弧） 整流器时代
晶闸管时代
IGBT及功率集 成器件出现和发 展时代
一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国 通用电气公司第一个晶闸管为标志的。
1.2 电力电子技术的发展史
晶闸管时代
史前期 （黎明期） 晶闸管问世， (“公元元 年”)
与控制理论（自动化技术）的关系
控制理论广泛用于电力电子系统中。 电力电子技术是弱电控制强电的技术， 是弱电和强电的接口； 控制理论是这种接口的有力纽带。 电力电子装置是自动化技术的基础元件和 重要支撑技术。
10
1.2 电力电子技术的发展史
晶闸管出现前的时期可称为电力 电子技术的史前期或黎明期。
13
1.2 电力电子技术的发展史
史前期 （黎明期） 晶闸管问世， (“公元元 年”) 全控型器件迅 速发展时期
晶体管诞生
1904
1930
1947
1957
1970
1980
1990 2000
t(年)
把驱动、控制、保护电路和 电力电子器件集成在一起，构 成电力电子集成电路（PIC）， 这代表了电力电子技术发展的 一个重要方向。电力电子集成 技术包括以PIC为代表的单片 集成技术、混合集成技术以及 系统集成技术。
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1.2 电力电子技术的发展史
全控型器件和电力电子集
成电路（PIC）
史前期 （黎明期） 晶闸管问世， (“公元元 年”) 全控型器件迅 速发展时期
晶体管诞生
70年代后期，以门极可关断晶 闸管（GTO）、电力双极型晶体管 （BJT）和电力场效应晶体管 （Power-MOSFET）为代表的全控型 器件迅速发展。全控型器件的特点 是，通过对门极（基极、栅极）的 控制既可使其开通由可使其关断。
电力电子技术在新能源中的应用
新能源( NE）：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。 指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、 风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
1
太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式:辐射），主 要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
随着经济的快速发展和社会的全面进步,我国能源供应和环境污染相对。火力发 电的排放SO2和CO2，汽车尾气等占据城市空气污染的重要因素。因此，新能源的 开发与利用迫在眉睫，而在新能源的利用中,电力电子技术起着重要作用。电力电 子技术作为发电方面的关键技术关系着新能源发电技术的发展,且推动着整个社会 的发展和进步.对此,本文在分析新能源发展状况的基拙上,简要分析了电力电子技术 的应用现状,及其在新能源领域的应用。
2
地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔 岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。
风能(wind energy) 空气流动所产生的动能。太阳能的一种转化形式。由于太
阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气
太阳能并网系统结构框图
2.2 并网光伏系统组成 与独立供电的光伏系统相比，并
网系统一般都没有储能环节，直接 由并网逆变器 接太阳能电池和电网， 如图 2 所示。并网逆变器的基本功 能是相同的。那就是，在太 阳能电
池输出较大范围内变化时，能始终 以尽可能高的效率将太阳能电池输 出的低压 直流电转化成与电网匹配
和先进的控制技术是关键。将最新的电力电子技 术、控制技术应用于风力发电系统中，提高风力 发电的效率和电力变换质量、降低风电的成本， 使得清洁可再生能源逐步替代传统的化石燃料， 以改善人类生存的环境，提高人们的生活水平， 具有重大的经济效益和社会价值。
电力电子学科
与电力电子有关的国际著名学术组织：1、IEEE—The Institute of Electrical And Electronics Engineers（电气与电子工程师协会(美国)）网址：（1）PELS--The Power Electronics Society （电力电子学会）网址：期刊：IEEE Transactions on Power Electronics（2）IES--The Industry Electronics Society （工业电子学会）网址：/soc/ies期刊：IEEE Transactions on Industrial Electronics（3）IAS--The Industry Application Society （工业应用学会）2、IEE--he Institute of Electrical Engineers（电气工程师学会(英国)）网址：3、IEE—The Institute of Electrical Engineers of Japan（日本电气学会）网址：http://www.iee.or.jp国内著名学术组织：一、中国电工技术学会（CES——China Electroechnical Society）中国电工技术学会成立于1981年，其专业范围包括：电机、电器、电力电子技术及装置、计算机应用、自动控制等领域。
期刊：电工技术学报（Transactions of China Electrotechnical Society），双月刊。
中国电工技术学会有许多分会，其中与电力电子技术关系较为密切的分会包括：1、电力电子学会（Power Electronics Society）期刊：电力电子技术（Power Electronics），双月刊学术会议：中国电工技术学会电力电子学学术年会，由中国电工技术学会主办，每2-3年举办1届。
2、电控装置与系统专委会(暨中国自动化学会电气自动化专委会)（EACS——Annual Conference on Electrical Automation and Control Systems）期刊：电气传动（Electric Drive），双月刊学术会议：（1）中国电气自动化与电控系统学术年会，每2年举办1次（2）中国电力电子与传动控制学术会议，由电控装置与系统专委会、电力电子学会等7个二级学会联合主办，每２年举办１次。
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4.2 其他交流电力控制电路
• 交流调功电路
– 理解控制的思想
• 交流电力电子开关
– 理解其控制思想
– 了解其典型应用（TSC）
4.4 矩阵式变频电路
• 了解
– 拓扑及基本开关单元 – 基本原理 – 特性
• 目的
– 建立基本概念
第5章 逆变电路
• 与第6章一起共同构成本书的又一重点 • 本章的重点内容是对电压型和电流型两类逆
• 理解PWM控制的“面积等效”原理 • 建立“SPWM”的概念
6.2 PWM逆变电路及其控制
• 掌握计算法的基本思想 • 掌握调制法的基本思想及其实现
– 单极性调制和双极性调制 – 两种调制方法在逆变电路中应用的原理
• • • • •
理解特定谐波消去法的原理和特点 建立异步调制、同步调制的概念，理解其特点 理解规则采样法的原理 掌握PWM逆变电路谐波的基本规律 了解提高直流电压利用率和减少开关次数的思路 和方法
7.1 软开关的基本概念
• 理解硬开关的特点 • 建立软开关的概念，理解其特点 • 掌握软开关电路的基本类型、特点
– 零电压开关 – 零电流开关
7.2 软开关电路的分类
• 掌握准谐振电路软开关电路 • 建立基本开关单元的概念 • 了解软开关电路实现软开关的过程、原理
第8章 组合变流电路
• 建立组合变流电路的概念
6.3 PWM跟踪控制技术
• 理解PWM跟踪控制方法的基本思路和原理 • 对滞环比较和三角波比较两种PWM跟踪控 制方法，了解其原理，理解其特点
第7章 软开关技术
• 本章重点在于建立“软开关”的相关基 本概念 • 理解软开关的目的、理解软开关的优点 • 了解软开关电路的类型 • 了解典型软开关电路的拓扑和工作原理
《电力电子技术》
复
习
(第4章~第8章)
第4章 交流电力控制电路和交交变频电路
4.1 交流调压电路
• 单相交流调压电路
– 掌握
• 电阻负载时的原理、波形分析 • 阻感负载时：触发角的范围、原理、波形分析
– 了解
• 谐波次数、谐波大小的规律
• 三相交流调压电路
– 了解
• 几种基本的拓扑 • 典型应用（TCR）
5.3 电流型逆变电路
• 掌握电流型逆变电路的特点 • 对于本节介绍的几种具体电路，了解其 换流过程和换流方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第6章 PWM控制技术
• 与第5章共同构成全书的又一重点 • 理解PWM控制的概念和原理 • 理解PWM控制的方法 • 理解PWM控制在逆变电路中的应用
6.1 PWM控制的基本原理
• 掌握PWM控制的概念
• 了解间接直流变流电路的分类、各种电路 的拓扑和特点 • 建立“开关电源”的概念
感谢大家对本课程教学的大力支持
祝大家考试顺利！
变电路的理解
• 其中电压型逆变电路的各种拓扑及工作原理 应当重点掌握
5.1 换流方式
• 与全书的内容融合，知道学过的电路分别 是用哪一种换流方式 • 掌握有哪几种换流方式 • 理解每一种换流方式的概念
5.2 电压型逆变电路
• 本章重点 • 掌握和理解电压型逆变电路的特点 • 掌握单相半桥、单相全桥逆变电路的工作 原理、波形分析 • 掌握三相桥式电压型逆变电路的原理、波 形分析（电压）
• 重点熟悉电力电子技术的几个典型应用
– 变频器 – UPS – 开关电源
8.1 间接交流变流电路
• 熟悉各种拓扑的组成及特点
• 建立变频器的概念，了解变频调速的特 点及其控制方式
• 建立UPS的概念，理解其基本工作原理， 了解其各种构成方式
8.2 间接直流变流电路
• 掌握间接直流变流电路的组成方式并理解 其必要性