8讲发电领域的电力电子技术
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。
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
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电力电子技术应用案例
2024/3/26
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新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
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可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
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滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
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整流与滤波技术
2024/3/26
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：新能源是全世界能源发展的未来趋势。
然而新能源发电的间歇性、能量密度低等问题需要得到改善。
电力电子技术在新能源发电技术中的应用，有效改善了这些问题，既能使得新能源发电持续稳定的输出，又可以调节系统无功、治理谐波改善电能质量，为新能源发电提供了良好的发展前景。
关键词：电力电子技术；新能源发电领域；应用1电力电子技术电力电子技术，又称为功率电子技术，该技术主要应用的场所为电力领域，在应用功能电力电子技术的过程中，设计的内容包括如电力电子设备、电力电子器件以及系统控制等。
借助电力电子技术，能够转换不同的能源为质量较高的电能，促进相关能源产业持续性的发展。
智能控制、斩波、整流、逆变以及开关等功能是电力电子技术的基本功能。
该技术的主要原理是借助电网工频电能，对电能的用途、性质有效转变，从而促进其适应不同的用电装置。
电力电子器件在电力电子装置发展的基础上，也在不断优化，包括晶闸管、功率二极管、功率场效应管以及绝缘栅双极晶体管等。
以晶闸管为例，在对晶闸管应用的过程中，借助晶闸管较高的耐压性、较大的电流、较低的通态功耗等方面不同的优势，可以促进晶闸管在行业内更为广范围的应用。
高压大电流技术结合精细加工技术，促进了新型全控型功率器件的发展，推动了传统电力电子技术的转化。
在实际发展电力电子技术的过程中，相关的工作人员还要注意结合不同方面的存在的问题进行有效的分析，并采取针对性的策略对问题有效解决，促进不同新能源转化为电能的效率以及质量。
2新能源发电的优缺点2.1新能源发电的优势相比较于传统化石能源的集中发电模式，新能源发电不仅适用于集中发电，也适合于分布式发电。
新能源发电有如下优势：首先，新能源发电有助于缓解传统化石能源的大量消耗以及化石能源燃烧对于大气环境的污染，符合可持续发展的战略目标；其次，由于新能源发电量较少，适用于孤岛运行，解决孤岛的供电问题。
并且，当孤岛电网发生故障时，对整个大电网的影响也小。
电力电子技术
电力电子技术电力电子技术（Power Electronics Technology）引言：电力电子技术是在电力工程领域中起着重要作用的一个分支。
它的发展使得电能的转换、改变、调节和控制变得更加高效和灵活。
本文将从电力电子技术的基本原理、应用领域和未来发展等方面进行探讨。
一、基本原理与组成电力电子技术利用电力器件（如二极管、晶闸管、MOSFET等）进行电能的变换、调节和控制。
基本原理就是利用开关器件将直流电能转换成交流电能或进行电能的变频、调压和调速等操作。
常见的电力电子器件有三电经流管二极管、可控硅晶闸管和场效应管MOSFET等。
这些器件通过不同的控制方式，可以实现电能的高效转换和调节。
二、应用领域1. 现代电力系统：电力电子技术在电力系统中的应用广泛，例如变频器、静态无功补偿器、静态开关和UPS等。
变频器主要用于替代传统的电动机驱动系统，能够实现电机转速和功率的控制，提高系统效率。
静态无功补偿器可以通过电力电子技术实现对电力无功和功率因数的精确控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
静态开关和UPS等设备也是电力电子技术的常见应用。
2. 电力传输和分配：电力电子技术在高压输电和配电系统中也有着重要的应用。
通过电力电子技术，可以实现高压交流输电系统的电能调节和控制，提高系统稳定性和有效性。
在分布式发电系统中，电力电子技术可以实现不同发电设备的协调工作，提高系统的能量利用效率。
3. 电动交通工具：电力电子技术在电动交通工具中的应用也日趋广泛。
电动车辆的电池充电器、电机驱动系统和能量回收系统都离不开电力电子技术。
通过电力电子技术，可以实现电动车辆的高效充放电和动力调节，提高车辆的运行效率和续航里程。
4. 新能源发电：电力电子技术在新能源发电领域中也起到重要的作用。
例如风力发电和太阳能发电系统中，电力电子技术可以实现对发电机输出的交流电能进行稳定、调节和控制。
同时，通过电力电子技术，可以将不同类型的新能源发电系统与传统电力系统进行协调工作，提高能量利用效率和系统稳定性。
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电网 电网
(2) 基于转子励磁调节
发电领域的电力电子技术
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可变速抽水蓄能发电技术
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发电领域的电力电子技术
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可变速抽水蓄能发电技术
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发电领域的电力电子技术
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可变速抽水蓄能发电技术
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发电领域的电力电子技术
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可变速抽水蓄能机组励磁系统
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发电领域的电力电子技术
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可变速抽水蓄能机组励磁系统
单相AC-AC变频 （周波变换器）
三相AC-AC变频 （周波变换器）
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可变速抽水蓄能机组励磁系统
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V可2 a)变速抽水蓄能机组励磁系统
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
SP
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Te
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b）反转倒拉制动状态
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
1 SP s n
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c） 超同步速发电状态
当 Eadd s1Er0 Eadd Ir Te n s
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
电力电子技术的应用和原理
电力电子技术的应用和原理1. 引言电力电子技术是一种应用在电力系统中的技术，通过将电力转换为可控的形式，实现电力的调节、变换和控制。
本文将介绍电力电子技术的应用领域和基本原理。
2. 应用领域电力电子技术在现代电力系统中有着广泛的应用，下面列举几个主要的应用领域：•变频调速：电力电子技术可以实现交流电源向直流电源的变换，通过控制电压和频率，实现对电机的调速，广泛应用于工业控制、高速列车、船舶等领域。
•可再生能源发电：电力电子技术可以实现可再生能源（如太阳能、风能）的转换和接入电力系统。
•电力传输和配电：电力电子技术可以实现高压直流输电，提高输电效率，同时可以实现电力系统的电能质量调节和稳定。
•电力负载控制：电力电子技术可以实现对电力负载的控制，如电炉、焊机、电动汽车充电桩等。
3. 基本原理电力电子技术的基本原理主要包括以下几个部分：3.1 可控硅电路可控硅是一种具有电压控制能力的电子器件，通过控制其导通和关断的时刻，可以实现对交流电的控制。
可控硅电路是电力电子技术中最常用的电力调节器件之一。
3.2 逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的装置，其基本原理是通过可控硅等器件对直流电进行开关调制，实现交流电的输出。
逆变器在可再生能源发电和变频调速等领域有着广泛的应用。
3.3 斩波电路斩波电路是电力电子技术中的一种电力负载控制装置，通过可控硅等器件对交流电进行斩波控制，实现对电力负载的控制。
斩波电路可以实现电力负载的连续可调，广泛应用于电力控制领域。
3.4 工频变压器工频变压器是电力电子技术中的一种常见变压器形式，通过可控硅等器件控制变压器的绕组切换，实现对电压和功率的调节。
工频变压器在电力系统的电能调节和稳定中有着重要的作用。
4. 结论电力电子技术作为一种应用在电力系统中的技术，通过将电力转换为可控的形式，实现电力的调节、变换和控制。
本文介绍了电力电子技术的应用领域和基本原理，包括变频调度、可再生能源发电、电力传输和配电以及电力负载控制等。
电力电子技术在新能源发电中的应用
电力电子技术在新能源发电中的应用概述：新能源发电是当前和未来能源领域发展的重要方向，它对于减少化石燃料的消耗、改善环境污染具有重要意义。
电力电子技术作为新能源发电系统中的核心技术，发挥着至关重要的作用。
本文将通过分析电力电子技术在新能源发电中的应用，探讨其对新能源发电系统安全可靠运行与高效能量转换的重要作用。
第一部分：电力电子技术的基本原理及分类电力电子技术是关于电能的调节、控制与转化的技术方法的总称。
它通过控制半导体器件的开关状态，实现不同电力电子元器件之间的连接与断路，对电流、电压进行调节和变换。
根据应用领域和工作原理的不同，电力电子技术可以分为交流电力电子技术和直流电力电子技术两大类。
交流电力电子技术是通过将交流电源转换成直流电源，再通过逆变器将直流电源转换为交流电，实现对交流电流的调节与控制。
在新能源发电系统中，交流电力电子技术被广泛应用于分布式发电系统、风光互补系统等，起到了整流、逆变、升压、降压和改善电能质量等作用。
直流电力电子技术主要应用于直流发电系统和储能系统。
它可以实现对直流电源的调节与控制，并且具有更高的效率和稳定性。
在新能源发电中，直流电力电子技术被广泛应用于太阳能发电站、风电场以及电动汽车充电等领域。
第二部分：电力电子技术在风能发电中的应用风能发电是最常见和成熟的新能源发电形式之一，它对于替代传统燃煤发电工艺、减少温室气体排放具有重要意义。
在风能发电系统中，电力电子技术的应用不仅可以提高风力发电机组的性能，还可以改善发电系统的可靠性和稳定性。
首先，电力电子技术在风力发电机组中的直驱系统中得到了广泛应用。
通过电力电子技术，直接将风能转化为电能，可以大幅减少储能设备和传动装置的损耗，提高风力发电机组的整体效率。
同时，电力电子技术还可以实现对风力发电机组的电磁功率、频率和电压的变换与控制，适应不同的电网接口要求。
其次，电力电子技术在风电场中的电网侧也有重大应用。
由于风速的不稳定性和不可预测性，风力发电系统的出力波动大，对电网的稳定性带来了挑战。
电力电子技术在新能源发电中的应用
电力电子技术在新能源发电中的应用随着全球节能环保意识的加强和新能源技术的发展，新能源发电已成为全球关注的焦点。
然而，由于新能源具有间歇性、波动性、不可预测性等特点，因此如何有效利用其发电能力是新能源发电领域面临的重要问题。
电力电子技术以其高效、可靠、灵活等特点，成为解决这一难题的重要手段。
本文将从太阳能发电、风能发电、生物质能发电三个方面，探讨电力电子技术在新能源发电中的应用。
一、太阳能发电太阳能发电是利用太阳能将光能转化为电能的过程。
太阳能电池板是太阳能发电的核心部分，而电力电子技术则是其重要的辅助技术之一。
1.集中式逆变器集中式逆变器是将多块太阳能电池板串联连接后，通过一个逆变器将直流电转化为交流电，从而实现电能输出。
目前，采用的逆变器主要有两种：光伏中心集中式逆变器和独立式集中式逆变器。
前者主要应用于大型光伏发电系统，后者则主要应用于中、小型光伏发电系统。
2.微逆变器微逆变器是一种小型逆变器，每个太阳能电池板都连接一个微逆变器，将其直接转换为交流电。
与集中式逆变器相比，微逆变器使用更加灵活，安装成本也更低；同时，由于每个电池板都有一个微逆变器，因此可大大提高系统的稳定性。
3.MPPTMPPT（最大功率点跟踪）是太阳能发电中的一项重要技术。
太阳能电池板输出电压和电流与光照强度和温度等因素密切相关，而通过MPPT技术，可以实现太阳能电池板在不同工作状态下，输出电能的最大化。
二、风能发电风能发电是利用风力将风能转换为电能的过程。
由于风能的规律性较差，因此电力电子技术在风能发电中的应用显得尤为重要。
1.变频器变频器是将风力涡轮机输出的交流电转化为高质量的交流电，同时可以使输出电压和频率保持恒定的设备。
对于风力发电机组，变频器可以使其输出电压和频率与电网相匹配，从而实现电能的传输和利用。
2.电容器电容器是风力发电机组电力电子系统中的重要组成部分。
由于风能具有间歇性，所以在发电过程中不能保证一直稳定输出电能。
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.12.1320.12.1302:00:2502:00:25December 13, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月13日上午2时0分20.12.1320.12.13
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年12月13日星期 日上午2时0分25秒02:00:2520.12.13
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发电领域的电力电子技术
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V可2 a)变速抽水蓄能机组励磁系统
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单相AC-DC变流器
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图6-28
三电平AC-DC变流器
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基于SPWM的AC-DC变流器
谢谢大家！
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12.1320.12.13Sunday, December 13, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。02:00:2502:00:2502:0012/13/2020 2:00:25 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.1302:00:2502:00Dec-2013-Dec-20
五种工况都是异步电 机转子加入附加电动势 时的运行状态。
在工况a,b,c中，转子 侧都输出功率，可把转 子的交流电功率先变换 成直流，然后再变换成 与电网具有相同电压与 频率的交流电功率。
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a）转子输出功率的工况
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CU1
TI CU2
异步电机转子侧连接的功率变换单元
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20.12.132020年12月13日 星期日 2时0分 25秒20.12.13
谢谢大家！
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三 可变速抽水蓄能发电技术
(1) 基于定子绕组频率调节
(2) 基于转子励磁调节
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可变速抽水蓄能发电技术
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可变速抽水蓄能发电技术
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发电领域的电力电子技术
Ps
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A、超同步速发电
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电阻 a
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发电机运行
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电阻
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电动机运行
亚同步运行
超同步运行
D、亚同步速电动
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双馈电机原理
不同工况下双馈电机的能量关系
s0
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A、超同
步速发电
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P
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CU
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d） 超同步速电动状态
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
0
SP s n
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(1 S)P
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e） 次同步速发电状态
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发电领域的电力电子技术
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功率流程
五种工况小结
扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12月13日 星期日 上午2时 0分25秒02:00:2520.12.13
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午2时0分20.12.1302:00December 13, 2020
时间是人类发展的空间。2020年12月13日星 期日2时 0分25秒02:00:2513 December 2020
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午2时0分25秒上 午2时0分02:00:2520.12.13
每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.1320.12.1302:0002:00:2502:00:25Dec-20
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2020年12月13日星期 日2时0分25秒 Sunday, December 13, 2020
得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。02:00:2502:00:2502:00Sunday, December 13, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12.1320.12.1302:00:2502:00:25December 13, 2020
加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月13日 上午2时 0分20.12.1320.12.13
1 s Ps
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c、亚同步
速发电
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d
发电机运行发电领域的电力电电动机子运技行 术
亚同步运行
超同步运行
B、超同 步速电动
D、亚同步 速电动
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双馈电机矢量控制
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发电领域的电力电子技术
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无刷双馈异步发电机
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 上午2时 0分20.12.1302:00Dec ember 13, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月13日星期 日2时0分25秒02:00:2513 December 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午2时0分25秒 上午2时 0分02:00:2520.12.13
双馈电机原理
异步电机运行方式
异步电机等效电路
Rs Lls
Rr’ Llr’ Rm
普通异步运行模式
Rs Lls
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Rm
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Lm
双馈运行模式
Rs Lls
Rr’/s Llr’
Rm
Us
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Lm
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发电领域的电力电子技术
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双馈电机原理
普通异步电机运行工况
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速
有附加电动势时的转子相电流： 在外接附加电动势时，转子回路 ~
的相电流表达式
Ir
sEr0 Eadd Rr2 (sX r0 )2
M 3~
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P
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b）反转倒拉制动状态
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
1 SP s n
2n1
P
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c） 超同步速发电状态
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发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速——功率流程
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高频AC-DC变流器
新能源发电 储能系统 轻型直流输电 FACTS DFACTS 等电பைடு நூலகம்领域至关重要
发电领域的电力电子技术
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绕线异步电动机串级调速
~
引入可控的交 流附加电动势
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Er sEr0
Eadd
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Ir
~
~
附加电动势与转子 电动势有相同的频 率，可同相或反相 串接。
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发电领域的电力电子技术
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b）转子输入功率的工况
~
M
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sEr0
CU1
TI CU2
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异步电机转子侧连接的功率变换单元
发电领域的电力电子技术
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四 太阳能发电中的电力电子技术
(1) 最大功率跟踪 (2) 电压形式或能量流动控制 (3) 并网控制
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.12.1320.12.1302:0002:00:2502:00:25Dec-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年12月13日 星期日2时0分25秒Sunday, December 13, 2020
相信相信得力量。20.12.132020年12月 13日星 期日2时0分25秒20.12.13
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。02:00:2502:00:2502:0012/13/2020 2:00:25 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.1302:00:2502:00Dec-2013-Dec-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。02:00:2502:00:2502:00Sunday, December 13, 2020