电力电子学-绪论

电力电子技术PowerElectronics戴卫力

Ph.D1什么是电力电子技术2电力电子技术的发展史3电力电子技术的应用4国内外著名企业、学府1

什么是电力电子技术?1.1

电力电子与信息电子1.2

两大分支1.3

与其他学科的关系1.4

地位和未来信息电子技术——信息处理电力电子技术——电力变换

电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。1.1电力电子与信息电子1.2

两大分支

电力电子器件制造技术电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。

变流技术（电力电子器件应用技术）

用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。

电力——交流和直流两种

从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。

电力变换四大类

AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC

变流技术表1

电力变换的种类逆变直流斩波直流变频、变相整流交流交流直流

输出输入

进行电力变换的技术称为变流技术。电力电子学(PowerElectronics)名称60年代出现。1974年，美国的W.Newell用图1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。电力电子学电子学电力学控制理论连续、离散

电路、器件静止器、旋转电机图1

描述电力电子学的倒三角形都分为器件和应用两大分支。器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同。信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在

放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。二者同根同源。

与电子学（信息电子学）的关系1.3

与相关学科的关系1.4

地位和未来电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。计算机人脑电力电子技术消化系统和循环系统电力电子＋运动控制肌肉和四肢电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术，能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，因

此，电力电子技术将青春永驻。一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。历史是人类社会的一面镜子分析过去、现在有助于把握未来科学史是科学家的一面镜子了解一门学科的过去、现在有助于把握未来2电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。晶闸管问世，(“公元元年”)

IGBT及功率集成器件出现和发展时代晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代电子管问世全控型器件迅速发展时期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶体管诞生一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器：“节能灯”、变频空调其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置3

电力电子技术的应用轧钢机数控机床冶金工业电解铝1）一般工业2）交通运输3）电力系统SVC高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS4）电子装置用电源程控交换机电子装置微型计算机5）家用电器6）其他大型计算机的UPS航天技术新型能源总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激

发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发

展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，

因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源

技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在

大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分

庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节

能技术。4

在中国的世界500强电气公司美国GE电气

节能灯风电系统核磁共振HVDC水处理美国Emerson电气变频器UPS风电系统雅达电源子公司变频器UPS变频器(罗宾康)

电力机车电力系统设备

变频器HVDC

电力系统设备

变频器笔记本电源市场占有率第一台湾光宝科技

美国Santak电气轨道交通:列车电源,机车驱动系统德国Siemens电气瑞士ABB电气法国施耐德电气法国阿尔斯通荷兰Philip电气日本三菱、安川电气台湾Delta电气LED照明，绿色电源变频器笔记本、通讯电源，现在武进投资6亿美金4

国内知名企业国电南瑞北京利德华服高压变频器中国南车株洲电力上海思源电气无锡尚德常州天合光能/轨道交通工程中心上海电气集团许继电气合肥阳光九州电气5

国内外电力电子专业名校MIT（麻省理工学院）Wisconsin（威斯康星）弗吉尼亚CEPC研究中心英国shiffiled瑞士苏黎世工学院韩国首尔大学新加坡国立大学南洋理工大学香港科技大学香港大学浙江大学华中科技大学清华大学南京航空航天大学西安交通大学上海交通大学5

推荐国内外电力电子相关经典著作[1]

陈坚教授著，电力电子学—电力电子变换和控制技术（第二版），华中科技大学，高等教育出版社，2002.1。[2]丁道宏教授著，电力电子技术（修订版），南京航空航天大学，，航空工业出版社，1999.8。[3]B.K.Bose,现代电力电子学与交流传动，MassachusettsInstituteofTechnology,机械工业出版社，2004.6。