现代电力电子学现状与展望机遇与挑战

1、现代电力电子学现状与展望 机遇与挑战 主讲人 陈延明 主要内容 v学科概述 v电力电子学的应用领域 v国内外研究成果与现状 v电力电子学的发展趋势 v面临的机遇与挑战 学科概述 v什么是电力电子技术 现有供电电源多为三相交流电，而在实际应用 中有很多用电设备不能直接使用交流电源，需要进 行电力变换，就需要应用电力电子技术。 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术 , 包括器件制造、电路拓扑、控制方法等内容。 电力电子器件一般总是工作在开关方式下，常带来一些 非线性问题。 v电力电子学是一门交叉学科 电子学 电力学 控制 理论 电力电子 技 术 v电力电子技术和电子学：制造技术的理论基础和工 艺

2、大致相同，许多电路的分析方法也相同，应用目 的不同 v电力电子技术和电力学：电力电子技术广泛应用于 电气工程中，是电气工程活跃的领域之一； v电力电子技术和控制理论：控制理论提高了电力电 子装置和系统的性能，电力电子技术也为控制理论 的进一步发展带来新的挑战。 v电力电子学的几个重要方面 器件制造技术： 是电力电子技术的基础，理论基础是半导体物 理。igbt、mosfet已经成为电力电子应用中主流的 器件。 变换技术（ac-dc dc-dc dc-ac ac-ac）： 是电力电子技术的核心，pwm、空间矢量控制等 技术发展和其他新技术出现为电力电子系统性能提 高提供了有效的、可靠的途径。 电力

3、电子学的应用领域 v一般工业：电化学工业、矿山、冶金 v交通运输 v航空航天、军事国防 v电力系统：输电 、变电 v通信系统 v新能源系统：太阳能、风能、核能 v家用电器 v 航空航天、军事国防 交通运输 新能源 国内外的研究成果与现状 v有影响的研究机构 国内：浙江大学、西安交通大学、清华大学 国外：美国电力电子研究中心（center for power electronic systemcpes） 该研究中心是五所大学的联盟 virginia tech （弗吉尼亚州立大学和理工学院） university of wisconsin-madison （威斯康星麦迪逊分校） rensselae

4、r polytechnic institute north carolina a&t state university university of puerto rico - mayagez 有影响力的学者 v李泽元：美国virginia电力电子中心创办人、 主任，上海台达电力电子研发中心(opec)主 任； v马科悦，keyue ma smedley ，加州大学戴 维斯分校教授； v longya xu，俄亥俄州州立大学终身教授， ieee工业应学会电机委员会前主席 vthomas a. lipo , 威斯康星电气设备和电力 电子协会、威斯康星电力电子研究中心 vbose, bimal k.

5、, university of tennessee, u.s.a. vverghese, george, massachusetts institute of tech., u.s.a. v 国际知名电力电子器件制造商 vtexas instrument （德州仪器，简写ti） vinternational rectifier （国际整流器,简写ir） vfairchild （仙童公司） vharris semiconductor vtelecom vnational semiconductor 有影响力的杂志和ieee期刊 vpower and energy magazine vcircui

6、ts and devices magazine vswitching power magazine velectronic design vcircuits and systems i vtransactions on power electronics vtransactions on industrial application vtransactions on electronics application ieee网址： 电力电子学的发展趋势 v高功率密度 v高效率 v高可靠性 v高智能化 v高集成化（ipem） 美国电力电子研究中心提

7、出电力电子学4 个极具潜力的发展方向 v功率半导体器件和集成电路技术 semiconductor power devices and ics (spdic) 硅和宽能带隙（主要指sic和gan）半导体材料的探索； v功率电子集成技术（材料，结构、集成工艺 power electronics integration technology (peit) 功率电子集成模块的发展促进了功率电子在能源中的应用； v集成的电动机驱动系统 integrated motor drive systems (imds) 在不影响体积、重量和鲁棒性的情况下将各种必要的技 术（如可调速技术等）集成到未来的电动机中；

8、v集成的功率变换系统 integrated power conversion systems (ipcs) 2007年cpes的一些最新成果 vthree-dimensional integration of power supply module（电源模（电源模 块的三维集成）块的三维集成） vhigh-voltage reverse blocking integrated gan mosfet/schottky rectifier （ mosfet/schottky整流整流 器的高电压反向阻断集成器的高电压反向阻断集成 沟道）沟道） 面临的机遇和挑战 v现在电力电子技术的发展走到了十字路口,电 力电子装置的复杂性与其应用的广泛性间的 矛盾越来越尖锐； v电力电子集成技术和新半导体材料的探索,被 认为是国际业界研究的热点，是解决电力电 子技术发展面临的障碍, 进一步拓展电力电子 技术应