P1-1-Ch1-Introduction

1、绪 论1 1电电 气气 工工 程程 学学 院院梁梁 晖晖绪 论1 2一、电力电子学（一、电力电子学（Power ElectronicsPower Electronics）学科概况）学科概况（定义、组成、形式、应用、发展、特点）（定义、组成、形式、应用、发展、特点）二、本课程相关二、本课程相关内容（内容（Contents)Contents)（参考书、内容、目标、先修课程、要求）（参考书、内容、目标、先修课程、要求）绪 论1 3 电力电子技术（电力电子技术（Power ElectronicsPower Electronics）对电能进行变换和控制的技术对电能进行变换和控制的技术 （to conve

2、rt & controlto convert & control） （包括对电压、电流、频率和相位的变换）包括对电压、电流、频率和相位的变换） 由三部分内容组成由三部分内容组成电力电子器件（电力电子器件（Devices) 电力电子电路（电力电子电路（Circuits) 电力电子系统及控制电力电子系统及控制 也称为也称为半导体变流技术半导体变流技术（变流）（变流）绪 论1 4电子技术电子技术 Electronics 信息电子技术信息电子技术Information Electronics电力电子技术电力电子技术 Power Electronics 模拟电子技术模拟电子技术Analog Electr

3、onics数字电子技术数字电子技术Digital Electronics 绪 论1 5 电能来源（电能来源（Electric Energy Sources）：）： 交流电：电网（交流电：电网（220V、380V，定压定频），定压定频） 直流电：蓄电池（直流电：蓄电池（12V等，电压不稳）等，电压不稳） 负载需求（负载需求（Load Demand）：）： 交流：不同电压、不同频率、变压变频交流：不同电压、不同频率、变压变频 直流：不同电压、稳压、调压、隔离直流：不同电压、稳压、调压、隔离 四种基本变换形式四种基本变换形式 （Generic Converter）ACACDC DC 整流整流（Rec

4、tifierRectifier）DCDCAC AC 逆变逆变（InverterInverter）DCDCDC DC 斩波斩波（ChopperChopper）ACACAC AC 交交变频交交变频（Cycle converterCycle converter）绪 论1 6一般工业（一般工业（Industrial） ：交通运输（交通运输（Transportation） ：电力系统（电力系统（Power System）：）：电子装置电源（电子装置电源（Power Supplies）：）：家用电器（家用电器（Residential） ：其他（其他（Others）：）：21 Industrial22Tra

5、nsportation23Power System24Power Supplies25Residential26Others绪 论1 13绪 论1 14Application Examples） ACACDCDC 整流整流（RectifierRectifier）DCDCACAC 逆变逆变（InverterInverter）DCDCDCDC 斩波斩波（ChopperChopper）ACACACAC 交交变频交交变频（CycleconverterCycleconverter）绪 论1 15 常规电源：常规电源：不停电电源、开关电源、微机及仪器不停电电源、开关电源、微机及仪器仪表电源、航空电源、通信

6、电源等。仪表电源、航空电源、通信电源等。 专用电源：专用电源：电化学电源、蓄电池充电放电、电子电化学电源、蓄电池充电放电、电子模拟负载、电解水电源、交流电子稳压电源、脉模拟负载、电解水电源、交流电子稳压电源、脉冲功率电源等；冲功率电源等； 绪 论1 16 传统的电力电子技术阶段（传统的电力电子技术阶段（19601980年）年） 器件基础：以晶闸管为核心的晶闸管大家族器件基础：以晶闸管为核心的晶闸管大家族 主要应用：相控整流器、直流斩波器等主要应用：相控整流器、直流斩波器等 基本特征：整流（交流到直流的基本特征：整流（交流到直流的顺变顺变） 现代的电力电子技术阶段（现代的电力电子技术阶段（198

7、0年至今）年至今） 器件基础：高频率、全控型、功率集成器件器件基础：高频率、全控型、功率集成器件 主要应用：脉宽调制（主要应用：脉宽调制（PWM）逆变）逆变电路、电路、 高频斩波电路等高频斩波电路等 基本特征：进入基本特征：进入逆变逆变时期时期绪 论1 17 现代电力电子技术与传统的电力电子现代电力电子技术与传统的电力电子技术相比较，有如下特点：技术相比较，有如下特点： 高频化（减小体积、重量）高频化（减小体积、重量） 模块化（器件、控制单元、系统）模块化（器件、控制单元、系统） 全控型（全控型（IGBT为主）为主） 控制技术数字化（控制技术数字化（DSP） 绿色化（节能、减少污染）绿色化（节

8、能、减少污染）绪 论1 18绪 论1 19绪 论1 20绪 论1 21绪 论1 22绪 论1 23绪 论1 24绪 论1 25绪 论1 26绪 论1 27绪 论1 28绪 论1 29绪 论1 30绪 论1 31绪 论参考书目：参考书目：1POWER ELECTRONICS - CONVERTERSPOWER ELECTRONICS - CONVERTERS，APPLICATIONS APPLICATIONS and DESIGN and DESIGNMOHANMOHAN，UNDELAND, ROBBINSUNDELAND, ROBBINS；高等教育；高等教育 出版社出版社 200420042

9、2POWER ELECTRONICS CIRCUITS, DEVICES, AND POWER ELECTRONICS CIRCUITS, DEVICES, AND APPLICATIONS APPLICATIONS MUHAMMAD H. RASHID, MUHAMMAD H. RASHID, 北邮出版社北邮出版社3. 3. First course on POWER ELECTRONICSFirst course on POWER ELECTRONICSNED MOHAN, NED MOHAN, MNPERE 2005 MNPERE 20054. 4. 电力电子学电力电子学 - -刘志刚刘

10、志刚 北京交通大学出版社北京交通大学出版社5.5. 电力电子技术电力电子技术- -王兆安王兆安 机械工业出版社（第四版）机械工业出版社（第四版）1 32绪 论1 33 PART 1 INTRODUCTION Chapter 1 Power Electronic System Chapter 2 Overview of Power Semiconductor Switches Chapter 3 Review of Basic Electrical and Magnetic Circuit Concepts Chapter 4 Computer Simulation of Power Elect

11、ronic Converters and Systems 绪 论 PART 2 GENERIC POWER ELECTRONIC CIRCUTIS Chapter 5 Line-Frequency Diode Rectifiers： Line-Frequency acUncontrolled dc Chapter 6 Line-Frequency Phase-Controlled Rectifiers and Inverters Chapter 7 dc-dc Switch-Mode Converters Chapter 8 Switch-Mode dc-ac Inverters： dc Si

12、nusoidal ac Chapter 9 Resonant Converters：Zero-Voltage and/or Zero-Current Switchings1 34绪 论 PART 3 POWER SUPPLY APPLICATIONS Chapter 10 Switching dc Power Supplies Chapter 11 Power Conditioners and Uninterruptible Power Supplies 1 35绪 论 PART 4 MOTOR DRIVE APPLICATIONS Chapter 12 Introduction to Mot

13、or Drives Chapter 13 dc Motor Drives Chapter 14 Induction Motor Drives Chapter 15 Synchronous Motor Drives1 36绪 论 PART 5 OTHER APPLICATIONS Chapter 16 Residential and Industrial Applications Chapter 17 Electric Utility Applications Chapter 18 Optimizing the Utility Interface with Power Electronic Sy

14、stems1 37绪 论 PART 6 SEMICONDUCTOR DEVICES Chapter 19 Basic Semiconductor Physics Chapter 20 Power Diodes Chapter 21 Bipolar Junction Transistors Chapter 22 Power MOSFETs Chapter 23 Thyristors Chapter 24 Gate Turn-Off Thyristors Chapter 25 Insulated Gate Bipolar Transistors Chapter 26 Emerging Device

15、s and Circuits1 38绪 论 PART 7 PRACTICAL CONVERTER DESIGN CONSIDERATIONS Chapter 27 Snubber Circuits Chapter 28 Gate and Base Drive Circuits Chapter 29 Component Temperature Control and Heat Sinks Chapter 30 Design of Magnetic Components1 39绪 论 Part 1: about dc-dc converter Chapter 2：Overview of Power

16、 Semiconductor Switches Chapter 7： DC-DC Switch-Mode Converters Chapter 10：Switching DC Power Supplies Part 2: about dc-ac converter Chapter 8：Switching-Mode dc-ac Inverters Chapter 27：Snubber Circuits Chapter 28：Gate and Base Drive Circuits Part 3: about ac-dc converter Chapter 5：Line-Frequency Dio

17、de Rectifiers Chapter 6：Line-Frequency Phase-Controlled Rectifiers and Inverters Chapter 18：Optimizing the Utility Interface with Power Electronic Systems Part 4: about ac-ac converter1 40绪 论1 41绪 论1 42绪 论1 43培养学生：培养学生： 了解了解电力电子技术的发展动向和应用领域。电力电子技术的发展动向和应用领域。 了解与熟悉常用的电力电子器件的工作机理、了解与熟悉常用的电力电子器件的工作机理、电

18、气特性和主要参数。电气特性和主要参数。 理解和掌握理解和掌握基本的电力电子电路的工作原理、基本的电力电子电路的工作原理、电路结构、波形的原理、电气性能、分析方法电路结构、波形的原理、电气性能、分析方法和参数计算，并能进行初步的设计。和参数计算，并能进行初步的设计。 对电力电子电路具有一定的实验和调试能力。对电力电子电路具有一定的实验和调试能力。绪 论1 44 本课程的主要任务：本课程的主要任务： 各种电路的各种电路的结构、原理、波形、计算结构、原理、波形、计算 理论基础理论基础（课堂（课堂+教材教材+作业）作业） 专业知识面专业知识面（课堂（课堂+科技文献科技文献+讲座讲座+讨论）讨论） 动手

19、能力动手能力（实验（实验+毕业设计毕业设计+真实科研课题）真实科研课题） 本专业的主要任务：本专业的主要任务： 设计设计（主电路、控制电路，软件、硬件）（主电路、控制电路，软件、硬件） 调试调试（分模块进行，功率、功能逐渐提高）（分模块进行，功率、功能逐渐提高） 分析分析（故障、性能、成本、可靠性、改进）（故障、性能、成本、可靠性、改进） 实用化实用化（产品化、工业化）（产品化、工业化）绪 论1 45 本课程的先修课程为：本课程的先修课程为：电路分析、模拟电子技电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、电机学。术、数字电子技术、电机学。 想更加深入了解电力电子器件的半导体物理原想更加深入了解电力电子器件的半导体物理原理的学生可选修理的学生可选修电力电子器件。电力电子器件。 本课程为学习本课程为学习电传动控制基础、电力电子