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1、主讲: 李孟秋,电力电子技术,Power Electronics,2,0.1 什么是电力电子技术,0.2 电力电子技术的发展史,0.3 电力电子技术的应用,0.4 课程教学内容和计划,绪论部分从以下几个方面介绍该课程,3,0.1 什么是电力电子技术,一、电力电子与信息电子。 信息电子技术:用于信息处理。即提取、识别、处理小功率电信号中包含的信息。包括：模拟电子技术和数字电子技术。 电力电子技术：用于电力变换。如交流变直流，直流变交流，直流变直流，交流变交流。即AC-DC，DC-AC，AC-AC，DC-DC。,4,电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技
2、术。 电力电子器：件目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。 电能变换：电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。,5,二、电力电子技术两大分支,1，电力电子器件制造技术 电力电子器件制造技术是电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。没有电力电子器件就没有电力电子技术。 2，变流技术（电力电子器件应用技术） 进行电力变换的技术称为变流技术，即用电力电子器件构成电力变换电路并对其进行控制，构成电力电子装置和电力电子系统的技术。,6,电力变换可分为四大类,7,输入电功率,输出电功率,反馈信号,功率变换 主电路,负载,控制电路,参考信号,电力电子装置
3、的典型结构,8,电力电子技术的特点 以电能的变换与控制为研究对象 以大功率电子器件为核心 反馈信号的获取、控制电路的物理实现都会涉及电子技术 按照一定的控制规律，确定对主电路中大功率电子器件导通与关断的控制。,绪9,电力电子学 (Power Electronics)名称60年代出现。1974年，美国的W.Newell用图1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。,三、与相关学科的关系,10,1，与电子学（信息电子学）的关系 都分为器件和应用两大分支。 器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。 应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同。 信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可
4、工作在放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。 二者同根同源。,11,2，与电力学（电气工程）的关系 主要关系：电力电子技术广泛用于电气工程和电力系统中。电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等。 通常把电力电子技术归属于电气工程学科。电力电子是电气工程学科中一个最为活跃的分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。,12,3，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
5、的基础元件和重要支撑技术。,13,四、电力电子技术的学科地位 它是横跨电力、电子和控制三大电气工程技术之间的交叉学科。 电力电子和运动控制，将和计算机技术一起成为未来科学的两大支柱！ 国际电工委员会将电力电子学科命名为 “Power Electronics” 即“电力电子学”,电力电子技术与电力电子学并无实质的不同，只不过前者从工程技术角度而后者从学术角度来称呼所研究的学科。,14,0.2 电力电子技术发展概况,电力电子技术的发展和电力电子器件发展密切相关 黎明期(1904-1957)：电子管、水银整流器、晶体管，出现静止变流器的概念 晶闸管时代（1957年21世纪70年代），包括晶闸管、GT
6、O和MOS管等出现，电力电子技术概念确立。 全控器件大发展阶段（1970以来）：绝缘栅极双极型晶体管IGBT。 功率集成电路的兴起（1980年代末以来）：功率集成电路PIC模块，包括驱动、控制、保护电路。,15,电力电子技术的发展阶段,16,0.3 电力电子技术的应用,一、电力驱动与伺服控制 1，直流电力驱动 驱动直流电机； 功率变换形式：AC/DC、DC/DC（斩波） 应用：轧钢、造纸、电动车、电动工具等,17,2，交流电力驱动 驱动电机：交流电机（异步电机、同步电机、无刷直流电机） 功率变换方式：AC/DC/AC（DC/AC ）、AC/AC 是现代电力驱动的发展趋势 应用：轧钢、造纸、电动
7、车辆、电力机车、舰船驱动、武器装备、印刷、机床、 航空航天、家用电器、节能（风机、水泵、压缩机等）等,18,D S P 处 理 器,电流信号处理,风扇 驱动 电路,接触 器 驱动 电路,残压 检测 电路,缺相 掉电 检测 电路,驱动保护电路,光耦隔离,外部控制端子输入,键盘/显示,RS232/RS485,电流/频率显示,集电极开路输出,故障继电器输出,IU = IW+IV,开 关 电 源,直流母线,压敏电阻,变频器系统原理图,EEPROM REST WATCHDOG,M,逆变模块（IGBT）,制动电阻 及单元,电动机,整流模块,Y电容,滤波器,S,R,T,T1 3,C1 3,R1,R2,R3,
8、C 5,C 6,R5,R4,CT1,CT2,T4,C4,电流传感器,直流 母线,绪19,二、电源 1，直流电源 功率变换：AC/DC 、DC/DC、 应用：整流电源（电镀、电解）；开关电源：控制系统电源、家电。,20,2，交流电源 功率变换：AC/AC DC/AC 应用：交流稳压电源、中频电源、应急电源、UPS等,三，发电 1，风力发电：AC/DC/AC,2，太阳能发电：DC/AC,3，燃气轮机发电 AC/DC/AC,24,四、电力系统 1，无功补偿,绪25,2，有源滤波,绪26,3，直流输电,27,4，灵活交流输电：加强可控性和增大电力传输能力,28,5，电流限制器：利用电力电子元件构成转换
9、开关的导通和关断,将故障电流切换到限制回路,实现限流功能。,29,总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。 电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。,30,电力电子技术绪论,第二部分 全书的主体,第一部分 全书的基础,第三部分 全书的深入,第1章 电力电子器件,第2章 整流电路,第6章 PWM控制技术,第5章 逆变电路,第4章 直流斩波电路,第7章 软开关技术,第8章 组合变流电路,0.4 课程主要内容和教学计划,第4章交流控制电 路和交交变频电路,31,二、课程教学计划,教材： 王兆安.电力电子技术（第4 版）.机械工业出版社，2000/ 参考：第5 版 教学周数：16周； 教学学时：48课时；授课24； 讨论： 8次； 实验： 4次。,
