电力电子技术-绪论

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1、绪论共8页11电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术-绪论绪论绪论绪论 Power ElectronicsPower Electronics陈新陈新 课程组网站：课程组网站：http:/http:/ 电力电子电力电子电力电子电力电子 课程组课程组课程组课程组第三周至第十六周第三周至第十六周 周二周二 7,8 7,8 节节 1 1- -108108 周四周四 7,8 7,8 节节 1 1- -106106 课程班级：课程班级：160223116022312什么是电力电子学什么是电力电子学?电力电子学电力电子学电力电子学电力电子学 (Power (Power Electronics)El

2、ectronics)名称名称6060年代年代出现；出现；?19741974年，美国的年，美国的W. W. NewellNewell用图用图1 1的倒三角形的倒三角形对电力电子学进行了描对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接述，被全世界普遍接受；受；电力 电子学电子学电力学控制 理论电力 电子学电子学电力学控制 理论连续、离散电路、器件静止器、旋转电机图1 描述电力电子学的倒三角形3与与电子学（信息电子学）电子学（信息电子学）的关系的关系?都分为都分为器件器件和和应用应用两大分支两大分支 ?器件器件的材料、工艺基本相同，都采用微电子的材料、工艺基本相同，都采用微电子技术技术?应用应用的理论基础、

3、分析方法、分析软件也的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同基本相同?信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态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 ?二者同根同源二者同根同源4电力电子与信息电子电力电子与信息电子信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息处理信息处理电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力变换电力变换电子技术一般即指信息电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。括电力电子技术。模拟电子技术电子技术信息电子技术

4、电力电子技术数字电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电使用电力电使用电力电使用电力电子器件对电能进行变换和控子器件对电能进行变换和控子器件对电能进行变换和控子器件对电能进行变换和控制的技术制的技术制的技术制的技术，即，即应用于电力领域的电子技术应用于电力领域的电子技术?目前电力电子器件均用半导目前电力电子器件均用半导 体制成，故也称电力半导体器体制成，故也称电力半导体器 件。件。?电力电子技术变换的电力电子技术变换的“ “电电 力力” ”，可大到数百，可大到数百MWMW甚至甚至 GWGW，也可小到数也可小到数WW甚至甚至mWmW 级。级。5与与电力学（电气工程）电力

5、学（电气工程）的关系的关系 电力电子技术广泛用于电气工程中电力电子技术广泛用于电气工程中高压直流输电高压直流输电静止无功补偿静止无功补偿电力机车牵引电力机车牵引交直流电力传动交直流电力传动电解、电镀、电加热、高性能交直流电源电解、电镀、电加热、高性能交直流电源 国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支分支 电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支个分支6与与控制理论（自动化技术）控制理论（自动化技术）的关系的关系 控制理论广泛用于电力电子系统中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

6、术，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是弱电和强电的接口控制理论是这种接口的有力纽带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电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术要支撑技术绪论共8页27电力电子学的本质电力电子学的本质电力电子学的本质电力电子学的本质? ?根本目的：为了更好地使用电能（节能）根本目的：为了更好地使用电能（节能）? ?根本手段：电力电子技术是使用功率半导根本手段：电力电子技术是使用功率半导 体器件对电能进行变换体器件对电能进行变换? ?具本方法：包括电压、电流、频率和波形具本方法：包括电压、电流、频率和波形 等方面的交换，等

7、方面的交换，? ?通过电能变换，以达到使电能更好地符合通过电能变换，以达到使电能更好地符合 各种不同用电设备的要求。它以实现各种不同用电设备的要求。它以实现“ “高效高效 率用电和高品质用电率用电和高品质用电” ”为目标，为目标，82. 2. 电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的晶闸管问 世，(1958 年)IGBT出现功率集成器件晶闸管时代水银（汞 弧）整流器 时代电子管 问世全控型器件 迅速发展史前期 （黎明 期）1904193019471958197019801990 2000t(年)晶体管诞生9电力半导体器件的发展电力半导体器件的发

8、展电力半导体器件的发展电力半导体器件的发展? ?电力半导体通常用作开关状态电力半导体通常用作开关状态? ?可控性：可控性： 半控（可控导通）半控（可控导通）?全控（可控导通与关断）全控（可控导通与关断） 晶闸管晶闸管(SCR)(SCR)GTO, GTR, MOSFET, IGBT, MCTGTO, GTR, MOSFET, IGBT, MCT? ?主要种类：主要种类： 晶闸管系列：晶闸管系列： SCR, GTOSCR, GTO 功率管系列：功率管系列： GTRGTR，MOSFETMOSFET，IGBTIGBT101.2 1.2 两大分支两大分支?电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子

9、器件制造技术电力电子器件制造技术?电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理?变流技术变流技术变流技术变流技术（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）?用电力电子器件构成电力变换电路和对其用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。和电力电子系统的技术。?电力电子技术的核心，理论基础是电路理电力电子技术的核心，理论基础是电路理 论。论。11?电力电力交流和直流两种交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和

10、干电池得从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得 到的是直流到的是直流?电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流 表1 电力变换的种类电能变换技术介绍电能变换技术介绍?进行电力变换的技术称为 变流技术逆变器直流斩波器直流交流调压器整流器交流交流直流输出 输入12电力电子装置类型电力电子装置类型电力电子装置类型电力电子装置类型? ?电力电子装置分类（电力电子装置分类（P3P3）? ?可控整流器可控整流器 把交流电压变换成固定或可调的直把交流电压变换成固定或可调的直 流电压；（流电压；（AC AC ? DCDC）? ?逆变器逆变器 把直流电变换成频率固定或可调的交流把直

11、流电变换成频率固定或可调的交流 电；电； （DC DC ? ACAC）? ?交流调压器交流调压器 把固定或变化的交流电压变换成可把固定或变化的交流电压变换成可 调或固定的交流电压；（调或固定的交流电压；（AC AC ? ACAC）? ?斩波器斩波器 把固定或变化的直流电压变换成可调或把固定或变化的直流电压变换成可调或 恒定的直流电压；恒定的直流电压； （DC DC ? DCDC）绪论共8页3133. 3. 电力电子技术的应用电力电子技术的应用?一般工业：一般工业： 交直流电机、电化学工业、冶金工业交直流电机、电化学工业、冶金工业 ?交通运输：交通运输： 电气化铁道、电动汽车、航空、航海电气化铁

12、道、电动汽车、航空、航海 ?电力系统：电力系统： 高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿 ?电子装置电源：电子装置电源： 为信息电子装置提供动力为信息电子装置提供动力 ?家用电器：家用电器： “ “节能灯节能灯” ”、变频空调、变频空调 ?其他：其他： UPSUPS、 航天飞行器、新能源、发电装置航天飞行器、新能源、发电装置14181519162017211822绪论共8页4192320教材介绍教材介绍教材介绍教材介绍? ?电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 丁道宏主编丁道宏主编 , ,修订版修订版, , 航空工业出版社航空工业出版社 ,1999

13、,1999年年21参考教材参考教材参考教材参考教材? ?电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 王兆安王兆安 , ,黄俊主编黄俊主编, ,第四版第四版, , 机械工业出版社机械工业出版社 ,2001,2001年年22参考教材参考教材参考教材参考教材? ?现代电力电子技术基础现代电力电子技术基础现代电力电子技术基础现代电力电子技术基础 赵良炳主编赵良炳主编 清华大学出版社清华大学出版社 ,1996,1996年年23电力电子技术的小结电力电子技术的小结?总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发 了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究了一代又

14、一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子技术并使其飞速发展。 ?电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电 源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是说，电力电子技术研究的也就是电源技术电源技术电源技术电源技术。 ?电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大 型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效庞大的照明电源等方面，电力电子

15、技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是果十分显著，因此它也被称为是节能技术节能技术节能技术节能技术。 24学习方法学习方法学习方法学习方法? ?注意多门专业课程的相互联系注意多门专业课程的相互联系? ?以器件、电路、应用为主线，加强基础知以器件、电路、应用为主线，加强基础知 识的学习识的学习? ?理论联系实践，注重实验练习理论联系实践，注重实验练习? ?掌握学科前沿发展动向，反映本学科和相掌握学科前沿发展动向，反映本学科和相 邻学科的新成果、新进展邻学科的新成果、新进展绪论共8页525课程内容简介课程内容简介课程内容简介课程内容简介? ? 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管 (4h) (4h) ? ? 可控整流电路可控整流电路可控整流电路可控整流电路 (14h) (14h) ? ? 有源逆变有源逆变有源逆变有源逆变 (4h) (4h) ? ? 功率晶体管和二极管功率晶体管和二极管功率晶体管和二极管功率晶体管和二极管 (4h) (4h) ? ? 晶体管功率电路晶体管功率电路晶体管功率电路晶体管功率电路 (16h) (16h) ? ? 功率晶体管的缓冲电路功率晶体管的缓冲电路功率晶体管的缓冲电路功率晶体管的缓冲电路 (6h) (6h) ? ? 驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路 (4h) (4h) ? ? 功率变换器中的磁性元件设计功率变换器中的磁性元件设计功率变换器中的磁性元件