高艳玲电力电子技术绪论高

电力电子技术PowerElectronics电气系高艳玲办公室:134栋108电话84576246Email：yanlinggao163@163.com考核方式

上课：44学时实验：12学时书面作业：10%(作业+考试)平时出勤：5%实验成绩：5%期末考试：80%2教材的内容简介第一部分全书的基础《电力电子技术》教材结构第二部分全书的主体第三部分全书的深入第2章电力电子器件第3章整流电路第7章PWM控制技术第4章逆变电路第6章交流-交流变流电路第5章直流-直流变流电路第8章软开关技术第9章电力电子器件应用的共性问题31什么是电力电子技术绪论4如何学好这门课程2

电力电子技术的发展史3

电力电子技术的应用41.1

电力电子与信息电子1.2

变流技术1.3

与其他学科的关系1

什么是电力电子技术5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。1.1

电力电子与信息电子关系模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术6电力电子技术电力电子器件制造变流技术电路控制装置7

变流技术即电力变换技术（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。电力变换是电力电子技术的核心。1.2

变流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。81.2

变流技术

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。变流技术电能的原始形态：固定频率的三相交流电优点：易于远距离大功率传输；可直接驱动交流电动机（获得机械动力的主要动力形式）缺点：频率固定，不能满足各方面的需要例如：需要改变频率交流调速需要交流电转换成直流电需要整流9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变流技术。变流技术是电力电子技术的核心电力电子技术的基础是电力电子器件1.2

变流技术逆变（第4章）直流-直流变流电路（第5章）直流交流-交流变流电路（第6章）整流（第3章）交流交流直流输入输出10电力电子学(PowerElectronics)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1.3与相关学科的关系11与电子学（信息电子学）的关系都分为器件与电路电力电子器件制造技术电子器件制造技术理论基础、材料、制造工艺分析方法、分析软件电子电路电力电子电路PowerElectronics12两者的区别：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；

电力电子电路的器件一般只工作在开关状态，为了避免功率损耗过大。信息电子电路的器件用于信息处理；

电力电子电路一般用于电力变换。131.3与相关学科的关系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、高性能交直流电源国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。与电力学（电气工程）的关系14控制理论电力电子技术弱电和强电接口弱电控制强电基础元件支撑技术实现广泛用于电力电子装置是自动化的PowerElectronics与控制理论（自动化技术）的关系152电力电子技术的发展史

电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。分为四个阶段：史前期（1957年以前）晶闸管时代（1958～70年代）全控型器件时代（70年代后期）复合器件时代（80年代后期）16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，(“公元元年”)

IGBT及功率集成器件出现和发展时代晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代电子管问世全控型器件迅速发展时期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶体管诞生2电力电子技术的发展史172电力电子技术的发展史1904年出现的电子管，能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。30-50年代出现的水银整流器是通过引燃栅极来改变电子流方向获得电能传递方向的，对环境有污染，存在引燃不可靠的问题。交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还有电动机—直流发电机组，即变流机组，需要的电机太多是其缺点。半控型器件晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件。全控型器件可以通过门极（或栅极、基极）控制开通和关断。这些器件可以达到的开关频率均较高。182电力电子技术的发展史80年代后期，复合型器件异军突起。功率模块（PowerModule）：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式。功率集成电路（PowerIntegratedCircuit－PIC）：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。智能功率模块（IntelligentPowerModule－IPM）则专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT（IntelligentIGBT）。193

电力电子技术的应用1）一般工业直流电动机（DCElectromotor）有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置国产200MW汽轮电动机203

电力电子技术的应用电力电子变频技术的迅速发展，使交流电机的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。数控机床电解铝交流电机213

电力电子技术的应用2)交通运输电气化铁道车辆广泛采用直流斩波器。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。磁悬浮列车中，除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。飞机、船舶需要很多不同要求的电源。223

电力电子技术的应用电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。233

电力电子技术的应用3）电力系统直流输电在长距离、大容量输电时其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。243

电力电子技术的应用近年发展起来的柔性交流输电（FlexibleACTransmission－FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。SVG静止无功补偿器254）电子装置用电源程控交换机电子装置微型计算机265）家用电器由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”。3

电力电子技术的应用276）其他大型计算机的UPS3

电力电子技术的应用航天技术283

电力电子技术的应用风力发电29太阳能光伏发电系统4MWSolarPark,Germany30总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究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。3

电力电子技术的应用