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1、PowerElectronics1电力电子技术电力电子技术Power ElectronicsPower ElectronicsPowerElectronics2Power ElectronicsIntroductionPowerElectronics3Outline What is power electronics? The history Applications About this coursePowerElectronics4I.What is power electronics? Definition Relation with information electronics Th
2、e interdisciplinary nature Position and significance in the human societyPowerElectronics5 Power Electronics: A more exact explanation:is the electronics applied to conversion and control ofelectric power.Range of power scale :Range of power scale :milliwatts(mW) megawatts(MW) gigawatts(GW)1)Definit
3、ionThe primary task of power electronics is to process andcontrol the flow of electric energy by supplying voltagesand currents in a form that is optimally suited for userloads.PowerElectronics6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
4、术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电子使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技器件对电能进行变换和控制的技术，即术，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体制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。成，故也称电力半导体器件。电力电子技术变换的电力电子技术变换的“ “电力电力” ”，可，可 大到数百大到数百MWMW甚至甚至GWGW，也可小也可小 到数到数WW甚至甚至mWmW级。级。1.1 电力电子与信息电子PowerElectronics7Conversion of electric powerv
5、 Other names for electricpower converter:-Power converter-Converter-Switching converter-Power electronic circuit-Power electronic converterElectric Power ConverterPowerPower outputoutputPowerPowerinput inputControl Control inputinputFrequency, magnitude,number of phasesAC (Alternating Current)Magnit
6、udeDC(Direct Current)Changeable properties in conversion Two types of electric powerPowerElectronics8Classification of power convertersDCACACAC to DC converter (Rectifier)AC to AC converter ( Fixed frequency : AC controller Variable frequency: Cycloconverter or frequency converter)DCDC to DC convert
7、er (Chopper)DC to AC converter(Inverter)Power outputPower inputPowerElectronics9 电力交流和直流两种从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。电力变换四大类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 电力变换的种类进行电力变换的技术称为进行电力变换的技术称为 变流技术。变流技术。逆变直流斩波直流交流电力控制 变频、变相整流交流交流直流输出输入1.2 两大分支变流技术变流技术PowerElectronics103)The interdisciplinary natureWill
8、iam E. Newells description ElectronicsDevices,circuitsPowerStatic & rotating power equipmentPower ElectronicsContinuous, Continuous, discretediscrete ControlPower electronics is the interface betweenPower electronics is the interface betweenelectronics and power. electronics and power.PowerElectroni
9、cs11 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。电力 电子学电子学电力学控制 制连续、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1.3 与相关学科的关系PowerElectronics12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，采用微电子技术。的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。应用应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相的理论基础、分析方法、分析软件也基本相 同。同。信息电子电路的器件可工作在开关状态，也
10、可工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；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。与电子学（信息电子学）的关系与电子学（信息电子学）的关系1.3 与相关学科的关系PowerElectronics131.3 与相关学科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 静止无功补偿高压直流输电 静止无功补偿电力机车牵引 交直流电力传动电力机车牵引 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
11、程的一国内外均把电力电子技术归为电气工程的一 个分支。个分支。电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的 一个分支。一个分支。与电力学（电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系PowerElectronics14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。与控制理论（自动化技术）的关系与控制理论（自动化技术）的关系1.3 与相关学科的关系PowerElectronics15Relation with multiple discipli
12、nes Power electronics is currently the most active discipline in electric power engineering. PowerPower electronicselectronicsSystems & Systems & Control theoryControl theory Circuit Circuit theorytheorySignal Signal processing processing Simulation & Simulation & computingcomputingElectronicsElectr
13、onicsSolid state Solid state physicsphysics ElectromagneticsElectromagneticsPower Power systemssystemsElectric Electric machinesmachinesPowerElectronics164)Position and significance in the human society Electric power is used in almost every part and everywhere of modern human society.Electric power
14、 is the major form of energy source used in modern human society.The objective of power electronics is right on how to use electric power, and how to use it effectively and efficiently, and how to improve the quality and utilization of electric power.Power electronics and information electronics mak
15、e two poles of modern technology and human society: information electronics is the brain,and power electronics is the muscle.PowerElectronics17II.The historyThe thread of the power electronics history is the break-through and evolution of power electronic deviceslate 1980slate 1980smid 1970smid 1970
16、s1957195719001900Mercury arc rectifier Mercury arc rectifier Vacuum-tube rectifier Vacuum-tube rectifier ThyratronThyratron Invention of Invention of ThyristorPower diode Power diode ThyristorThyristorApplicaApplication of ion of fast-switching fast-switching fully-controlled fully-controlled semiconductor semiconductor devicesdevicesGTOGTO GTRGTR Power
