电力电子第1章 绪论

1、电力电子技术-绪论Power ElectronicsIntruduction主讲：孙向东、伍文俊、宁耀斌主讲：孙向东、伍文俊、宁耀斌 自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-2一、一、电力电子技术电力电子技术的定义的定义 电力电子技术电力电子技术：用于电力领域中的电子技术。采用电力电力电子器件电子器件对能量能量进行变换和控制变换和控制的技术。电力电子学学术角度电力电子技术工程技术角度电力电子技术分支：电力电子技术分支：电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术和和变流技术变流技术。基础基础核心核心半导体物理半导体物理电路理论电路理论自动化与信息工程学院电气工程

2、系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-电力电子学的倒三角形电力电子学的倒三角形电力电力电子学电子学电子学电子学电力学电力学控制控制理论理论连续、离散 电路、器件静止器、旋转电机信息处理电力变换控制方法弱电控制强电！弱电控制强电！自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-4电力变换种类及电力电子电路电力变换种类及电力电子电路整流电路（AC/DC）； 逆变电路（DC/AC）；直流斩波电路（DC/DC）；交流变换电路（AC/AC）。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-5二、二、电力电子技术电力电子技术在电气工程学科中

3、的地位在电气工程学科中的地位电气工程电气工程电力电子与电力传动电力电子与电力传动电工理论与新技术电机与电器电力系统及其自动化高电压与绝缘技术电力电子技术与电力传动自动化2个二级学科合并而成！自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-电气工程的双三角形电气工程的双三角形电气工程电气工程电工理论电工理论电力系统电力系统信息科学信息科学电工制造电工制造能源科学能源科学自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-7三、三、电力电子技术电力电子技术发展史发展史 一般认为，电力电子技术的诞生是以一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年年美

4、国通用美国通用电气公司研制出第一个电气公司研制出第一个晶闸管晶闸管为标志的。为标志的。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-1957年晶闸管的诞生（美国通用的产品，1956贝尔实验室发明），特点：半控、耐压、流大、1958商业化170年代以后进入新的时期 GTO、GTR、Power-MOSFET主控方式：PWM， 提高电路特性280年代复合型器件异军突起 IGBT：MOSFET与GTR结合 IGCT：MOSFET与GTO结合特点：驱动功率小、开关速度快、通态压降小3 470年代，软开关技术出现降低开关损耗590年代PIC功率集成电路驱动、控制、保护、功率特

5、点：紧凑、体积小电力电子技术元年自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-9传统的调速系统：四、四、电力电子技术电力电子技术的应用的应用采用电力变换后的调速系统：旋转电机控制电压旋转电力电子电路控制电压静止1、一般工业、一般工业自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-10电镀装置电镀装置大功率电解电镀 交直流电机调速 全国60%的电能由电机消耗（其中直流占20%）直流电动机交流电动机自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-11 电气化铁道中广泛采用电力电子技术 电气机车中的直流机车中采用整

6、流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。 在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。?2、交通运输、交通运输自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-12飞机、船舶电动汽车自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-13电梯电动自行车自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-14直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，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。目前：轻型直流输电（Light DC Transmission）主要采用IGBT。柔性交流输

7、电（Flexible AC TransmissionFACTS）是将电力电子技术、微处理机技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统，以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量并获取大量节电效益的一种新型综合技术。 3、电力系统、电力系统 据估计，发达国家在用户最终使用的电能中有60%以上至少经过一次电力电子变流装置的处理。离开电力电子技术，电力系统的现代化是不可想象的。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-15TSC TCR 无功补偿和谐波抑制无功补偿和谐波抑制晶闸管控制电抗器 （Thysistor Controlled ReactorTC

8、R）；晶闸管投切电容器 （ Thysistor Controlled CapacitorTSC）；自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-16APF 有源电力滤波器（Active Power FilterAPF）自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-17SVG负荷uaubuc控制与驱动ReficUdc静止无功发生器（Static VAR GeneratorSVG）自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-184、电子装置用电源、电子装置用电源 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源

9、供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源（Thysistor Rectifying Power Supply)，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源（High Frequency Switching Mode Power Supply）。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-195、家用电器、家用电器 变频空调器、电视机、音响设备、家用计算机等此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-206、航天航空、航天航空自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程

10、系-电力电子技术-217、其他、其他 不间断电源（Uninterruptable Power SystemUPS）自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-22 传统的发电方式是火力发电（Thermal power）、水力发电（Water power）以及核能发电。 新能源（New Energy）：太阳能发电（Solar Power） 、风力发电（Wind Power）燃料电池（Fuel Cell）更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术需要电力电子技术。当需要和电力系统联网

11、时，也离不开电力电子技术离不开电力电子技术。新能源发电自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-23光伏与风电光伏与风电自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-24太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统日本SANYO太阳能方舟无锡国家工业园并网发电系统法国Venturi太阳能混合动力车德国弗莱堡太阳村自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-25风力发电风力发电自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-26主电路板信号调理板CPU板实际的三相装置实际的三相装置

12、五、五、电力电子技术电力电子技术的内容的内容自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-271、电力电子器件、电力电子器件按器件的开关控制特性划分：不控型器件：功率二极管DIODE半控型器件：晶闸管SCR全控型器件（自关断器件） ：GTO，MOSFET，IGBT，IGCT，SIT。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-28整流电路（AC/DC）逆变电路（DC/AC）2、电力电子电路、电力电子电路自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-29交流变换电路（AC/AC）直流斩波电路（DC/DC）

13、自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-303、控制方式、控制方式相位控制：控制信号幅度变化表现为控制脉冲相位频率控制：控制信号幅度变化表现为控制脉冲频率脉宽调制：控制信号幅度变化表现为控制导通占空比组合控制。4、电力电子装置、电力电子装置可靠、高效、绿色、体积小、重量轻、噪声小 自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-31六、六、主要内容及学时分配主要内容及学时分配绪论-2学时；整流电路-14学时；电力电子器件及驱动保护-6学时；直流斩波-4学时；交流电力变换-6学时；无源逆变-10学时；脉宽调制技术-4学时；软开关-2

14、学时；应用-8学时。共64学时，讲课56学时，实验8学时。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-32七、学习方法七、学习方法From Tal Ben-ShaharPositive Psychology Lecture哈佛大学心理学讲师 格外成功的秘诀：勤奋、思考、实践格外成功的秘诀：勤奋、思考、实践1、态度、态度自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-33自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-342、重视累积、重视累积自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力

15、电子技术-353、最大限度利用现有资源（时间、老师、设备、网络等）、最大限度利用现有资源（时间、老师、设备、网络等） 树意识，抓基础，重实践，求创新，更卓越树意识，抓基础，重实践，求创新，更卓越。自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-36八、八、考核方式考核方式闭卷考试闭卷考试总成绩总成绩为期末成绩和实验、平时成绩的加权平均。期末成绩期末成绩占7080%；实验和平时成绩实验和平时成绩占2030%。九、九、答疑时间和地点答疑时间和地点时间：周二下午4：30地点：教5-603自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-37十、十

16、、参考教材参考教材1、王兆安。电力电子技术（第四版）。北京：机械工业出版社，2002。2、陈国呈译，日本电气学会编。电力电子电路。北京：科学出版社 。3、郑宏捷。电力电子技术。北京：科学出版社 。4、贺益康，潘再平。电力电子技术。北京：科学出版社 。5、Muhammad H.Rashid。Power Electronics-Circuits,Devices,and Applications(Third Edition)。Poster & Telecom Press(人民邮电出版社），2007。6、王汝文。电力电子技术基础。西安：西安交通大学出版社。-The End-自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-38交直流调速交直流调速自动化与信息工程学院电气工程系自动化与信息工程学院电气工程系-电力电子技术-39高压直流输电高压直流输电三相三电平三相三电平VSR主电路主电路1*dci-PI调节器调节器1deltaLs1，Rs1dci+PWM脉脉冲形成冲形成与发送与发送Us1三相三电平三相三电平VSR主电路主电路2Ls2，