电力行业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 陈延明第一页，共二十二页。主要内容学科概述电力电子学的应用领域国内外研究成果与现状电力电子学的发展趋势面临的机遇与挑战第二页，共二十二页。学科概述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。 第三页，共二十二页。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第四页，共二十二页。电力电子技术和电子学：制造技

2、术的理论基础和工艺大致相同，许多电路的分析方法也相同，应用目的不同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；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。第五页，共二十二页。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。

3、第六页，共二十二页。电力电子学的应用领域一般工业：电化学工业、矿山、冶金交通运输航空航天、军事国防电力系统：输电 、变电通信系统新能源系统：太阳能、风能、核能家用电器第七页，共二十二页。航空航天、军事国防第八页，共二十二页。交通运输第九页，共二十二页。新能源第十页，共二十二页。国内外的研究成果与现状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-Madi

4、son （威斯康星麦迪逊分校）Rensselaer Polytechnic Institute North Carolina A&T State University University of Puerto Rico - Mayagez 第十一页，共二十二页。有影响力的学者李泽元：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； 马科悦，Keyue Ma Smedley ，加州大学戴维斯分校教授； 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 第十二页，共二十二页。Thomas A. Lipo , 威斯康星电气设备

5、和电力电子协会、威斯康星电力电子研究中心Bose, Bimal K., University of Tennessee, U.S.A. Verghese, George, Massachusetts Institute of Tech., U.S.A. 第十三页，共二十二页。国际知名电力电子器件制造商Texas Instrument （德州仪器，简写TI）International Rectifier （国际整流器,简写IR）Fairchild （仙童公司）Harris Semiconductor Telecom National Semiconductor第十四页，共二十二页。有影响力的杂志

6、和IEEE期刊Power and Energy Magazine Circuits and Devices MagazineSwitching Power Magazine Electronic DesignCircuits and Systems ITransactions on Power ElectronicsTransactions on Industrial ApplicationTransactions on electronics ApplicationIEEE网址：第十五页，共二十二页。电力电子学的发展趋势高功率密度高效率高可靠性高智能化高集成化（IPEM）第十六页，共二十二页

7、。美国电力电子研究中心提出电力电子学4个极具潜力的发展方向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；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；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、集成的功率变换系统 Integrated Power Conversion Systems (IPCS) 第十七页，共二十二页。2007年CPES的一些最新成果Three-Dimensional Integration of Power Supply Module（电源模块的三维集成）High-Voltage Reverse Blocking Integrated GaN MOSFET/Schottky Rectifier（ MOSFET/Schottky整流器的高电压反向阻断集成沟道）第十八页，共二十二页。面临的机遇和挑战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

9、泛性间的矛盾越来越尖锐；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用领域的最有希望的出路。第十九页，共二十二页。电力电子技术和信息电子技术作为电子学的两个分支，两者在近几十年都发生了日新月异的变化，取得了飞速的发展。电力电子学蕴含着无穷机遇和研究开发潜力，这将给有志于电力电子方向研究的同学提供一个施展才能实现抱负的良好平台！第二十页，共二十二页。谢谢！第二十一页，共二十二页。内容总结现代电力电子学现状与展望机遇与挑战。现代电力电子学现状与展望机遇与挑战。是电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。Virginia Tech （弗吉尼亚州立大学和理工学院）。Texas Instrument （德州仪器，简写TI）。International Rectifier （国际整流器,简写IR）