电力电子第1章 绪论

电力电子技术--绪论PowerElectronicsIntruduction主讲：孙向东、伍文俊、宁耀斌

2一、电力电子技术的定义

电力电子技术：用于电力领域中的电子技术。采用电力电子器件对能量进行变换和控制的技术。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：电力电子器件制造技术和变流技术。基础核心半导体物理电路理论电力电子学的倒三角形

1973年，电力电子专家（IEEE_PESC)会议，美国W.Newell用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、旋转电机信息处理电力变换控制方法弱电控制强电！4电力变换种类及电力电子电路⑴整流电路（AC/DC）；⑵逆变电路（DC/AC）；⑶直流斩波电路（DC/DC）；⑷交流变换电路（AC/AC）。5二、电力电子技术在电气工程学科中的地位电气工程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！电气工程的双三角形电气工程与电子信息工程相互融合，能源利用离不开电气工程！电气工程电工理论电力系统信息科学电工制造能源科学电工理论包括电路理论和电磁场理论—基础；电工制造包括电机设备、电器设备、电力电子设备、电工材料、电气绝缘等；电力系统包括电网运行与控制、电气自动化、电气装备与系统运行等。7三、电力电子技术发展史◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。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、功率特点：紧凑、体积小电力电子技术元年9传统的调速系统：四、电力电子技术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10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12飞机、船舶电动汽车13电梯电动自行车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（LightDCTransmission）主要采用IGBT。柔性交流输电（FlexibleACTransmission－FACTS）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

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。15TSC

TCR

无功补偿和谐波抑制晶闸管控制电抗器

（ThysistorControlledReactor－TCR）；晶闸管投切电容器

（ThysistorControlledCapacitor－TSC）；16APF

有源电力滤波器（ActivePowerFilter－APF）17SVG静止无功发生器（StaticVARGenerator－SVG）184、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（ThysistorRectifyingPowerSupply)，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源（HighFrequencySwitchingModePowerSupply）。servercomputerTelecommunication195、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206、航天航空217、其他

不间断电源（UninterruptablePowerSystem－UPS）22

传统的发电方式是火力发电（Thermalpower）、水力发电（Waterpower）以及核能发电。

新能源（NewEnergy）：太阳能发电（SolarPower）、风力发电（WindPower）燃料电池（FuelCell）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。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。新能源发电23光伏与风电24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25风力发电26主电路板信号调理板CPU板实际的三相装置五、电力电子技术的内容271、电力电子器件按器件的开关控制特性划分：⑴不控型器件：功率二极管DIODE⑵半控型器件：晶闸管SCR⑶全控型器件（自关断器件）：GTO，MOSFET，IGBT，IGCT，SIT。。。28整流电路（AC/DC）逆变电路（DC/AC）2、电力电子电路29交流变换电路（AC/AC）直流斩波电路（DC/DC）303、控制方式⑴相位控制：控制信号幅度变化表现为控制脉冲相位⑵频率控制：控制信号幅度变化表现为控制脉冲频率⑶脉宽调制：控制信号幅度变化表现为控制导通占空比⑷组合控制。4、电力电子装置可靠、高效、绿色、体积小、重量轻、噪声小31六、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学时；应用----8学时。共64学时，讲课56学时，实验8学时。32七、学习方法TheFirstthingwastheextraordinarilysuccessfulgroupsreallybelieveinthemselves；

Thesecondthingwastheywerealwaysaskingquestions.

FromTalBen-Shahar《PositivePsychologyLecture》哈佛大学心理学讲师格外成功的秘诀：勤奋、思考、实践1、态度33一切皆有可能342、重视累积353、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。36八、考核方式闭卷考试总成绩为期末成绩和实验、平时成绩的加权平均。期末成绩占70~80%；实验和平时成绩占20~30%。九、答疑时间和地点时间：周二下午4：30地点：教5-60337十、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