电力电子技术-研究生课程

1电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域课程学习要求11.1电力电子学科的形成电力技术利用电力设备（发电机、变压器、输电线、电动机、开关电器、电感、电容等）组成电力系统，应用电磁学基本原理处理发电、输电、配电、用电的技术统称电力技术。2其应用所依赖的器件是电机、变压器、电抗器、电容器、开关等研究对象是电能的参数（电压、电流的频率、波形、幅值、相位等1.1电力电子学科的形成（续1）电子技术：利用电子元器件（电子管、半导体器件、集成电路、微处理器、电感、电容等）组成电子信息系统，应用电磁学基本原理处理信号的产生、变换、存储、发送、接收的技术称为电子技术。3其应用所依赖的器件是电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器等）研究对象是载有信息的弱电信号1.1电力电子学科的形成（续2）电力电子技术

将现代电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件、半导体集成电路和微处理器实现电力变换和控制的电气工程新学科，是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科，称为电力电子技术或电力电子学(PowerElectronics)

。41.1电力电子学科的形成（续3）19世纪70年代，有人开始有了用开关控制电能的想法20世纪40年代，随着电子技术的发展人们开始探索用电机、变压器以外的器件进行电能变换的控制；1948年三极管的出现直接引发了电子技术革命；1957年人们发明了晶闸管，标志电力电子技术诞生；20世纪60年代后以晶闸管为基础的电力电子电路得到广泛应用；20世纪70年代后期开始，以不断出现的各种全控器件为基础的电力电子电路开始逐步得到广泛应用；51.1电力电子学科的形成（续3）目前，电力电子器件仍然在发展，推动了电力电子技术应用范围的不断扩大（功率范围扩大、成本降低）；并且，半导体器件的发展是电力电子发展的关键；微电子技术的发展使电力电子装置的控制性能不断提高；众多研究者的努力使电力电子电路的拓扑结构不断翻新。61.2电力电子变换和控制的技术经济意义

公用电网的恒频、恒压电能经过适当的变换和处理以后再供负载使用，可以获得更好的技术特性和更大的经济效益，这可从以下几个方面来说明：节能风机、水泵的调速、照明（取代普通镇流器）省材设备体积、重量减小使铜、铁的使用量减少环保节能、省材是环保的具体表现提高产品质量和劳动生产率（供电稳定、快速）自动化设备提高电力系统自身的运行质量和稳定性发电机励磁、柔性输电、高压直流输电、谐波治理、无功补偿71.3开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1.3.0概述1.3.1AC/DC基本整流电路1.3.2DC/AC基本逆变电路1.3.3AC/AC直接变频、变压电路1.3.4

DC/DC直接变换电路1.3.0概述

电力变换可划分为四类基本变换，相应的有四种电力变换电路或电力变换器。利用以上四种基本变换电路还可以组合成许多复合型电力电子电路。9传统电力技术如何将交流电变为直流电？利用变流机组实现AC/DC变换101.3.0概述（续1）传统电力技术如何将一种频率的交流电变为另一种频率的交流电？111.3.0概述（续2）如何用电力电子开关器件实现电能的变换？

分析中我们常常认为图中的开关均为理想开关。此时有:

v0=s×vi（S称为开关函数）121.3.0概述（续3）1.3.1AC/DC基本整流电路工作方式：相控、斩波分析方法：傅立叶分解、积分考虑问题：开关时刻、滤波131.3.2DC/AC基本逆变电路工作方式：方波、PWM波分析方法：傅立叶分解考虑问题：开关时刻、滤波141.3.3AC/AC直接变频、变压电路工作方式：周期控制思考方法：等效法考虑问题