现代电力电子学现状与展望课件

现代电力电子学现状与展望

——机遇与挑战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。

电力电子技术和电子学：制造技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。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-DCDC-DCDC-ACAC-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……交通运输新能源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（CenterforPowerElectronicSystem—CPES）该研究中心是五所大学的联盟VirginiaTech（弗吉尼亚州立大学和理工学院）UniversityofWisconsin-Madison（威斯康星麦迪逊分校）RensselaerPolytechnicInstitute

NorthCarolinaA&TStateUniversity

UniversityofPuertoRico-Mayagüez

ThomasA.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Bose,BimalK.,UniversityofTennessee,U.S.A.

Verghese,George,MassachusettsInstituteofTech.,U.S.A.

…………国际知名电力电子器件制造商TexasInstrument（德州仪器，简写TI）InternationalRectifier（国际整流器,简写IR）Fairchild（仙童公司）HarrisSemiconductorTelecomNationalSemiconductor有影响力的杂志和IEEE期刊PowerandEnergyMagazineCircuitsandDevicesMagazineSwitchingPowerMagazineElectronicDesignCircuitsandSystemsITransactionsonPowerElectronicsTransactionsonIndustrialApplicationTransactionsonelectronicsApplicationIEEE网址：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SemiconductorPowerDevicesandICs(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PowerElectronicsIntegrationTechnology(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IntegratedMotorDriveSystems(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；集成的功率变换系统

IntegratedPowerConversionSystems(IPCS)

2007年CPES的一些最新成果Three-DimensionalIntegrationofPowerSupplyModule（电源模块的三维集成）High-VoltageReverseBlockingIntegratedGaNMOSFET/SchottkyRectifier（MOSFET/Schottky整流器的高电压反向阻断集成沟道）面临的机遇和挑战现在电力电子技术的发展走到了十