电子及基础应用 9

绪论

电力电子技术及其应用一、电力电子技术的定义

电力电子技术（PowerElectronics）是对电能进行变换和控制的科学，也称功率电子技术。

电子技术的分类：

（1）信息电子技术：主要用于信息或信号处理；

（2）电力电子技术：主要用于电能或功率变换。

据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。这充分体现了电力电子技术的学术地位。

输入输出交流直流直流整流（AC-DC）直流斩波（DC-DC）交流交流电力控制及交交变频等（AC-AC）

逆变（DC-AC）

电子技术的分类

二、电力电子技术的发展史三、电力电子技术的应用1、一般工业电力传动（交直流调速）；电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大量的整流电源；电镀装置也需要整流电源；电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源等场合。2、交通运输在交通运输领域，电力电子技术具有广泛的应用。电力机车经过受电弓引入交流电，然后采用整流器、逆变器技术，转换为变频电源驱动交流电机。除了电气化铁路，电动汽车的核心也是由电力电子器件构成的电机驱动电源；电动汽车还存在蓄电池充电问题，需要直流变换器技术。电动汽车涉及了电力电子技术的直流-直流变换、直流-交流变换及交流-直流变换（充电）等电能变换技术。此外，电动汽车中开始配备无线充电技术，充电时汽车与充电桩之间无需物理的接触，通过电磁耦合或者谐振便可以实现电能传输，这个过程的关键也是电力电子技术。3、电力系统

在电力系统通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一，可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化和自动化是不可想象的。

高压直流输电在长距离、大容量输电时具有明显的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀大多采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主要采用全控型的IGBT器件，柔性交流输电（FlexibleACTransmission，FACT）则是依靠电力电子装置才得以实现。

无功补偿和谐波抑制对电力系统意义重大。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。采用全控型器件（如IGBT）的静止无功补偿器（StaticVarCompensator，SVC）、静止无功发生器（StaticVarGenerator，SVG）、有源电力滤波器（ActivePowerFilter，APF）等具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。4.新能源发电

基于太阳能和风能等可再生能源的分布式发电系统，是缓解能源危机和环境污染的重要途径。无论是太阳能光伏发电还是风力发电，它们都具有间歇性、随机性和波动性的特点，为了保证馈入电网的电能平稳，避免对电网造成冲击，需要引入蓄电池和超级电容等储能单元。可再生能源发电和储能单元在接入电网时，都需要电力电子变换器对电能进行变换，以光伏发电为例，电能变换过程主要涉及直流-直流变换和直流-交流变换技术。因此，电力电子技术是新能源发电的基础，对于实现新能源发电系统的高效、高质量、高稳定性和更经济的运行具有重要意义。5、电子装置用电源6、家用电器

家用电器如电视机、电脑等的电源及手机充电器等，通过这些电源，将输入交流电变换成电器内部芯片等器件工作需要的直流电压；LED照明，其驱动电源属于电力电子装置；变频空调等。各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。目前基本采用基于电力电子技术的高频开关电源。

电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源以及变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的是电源