电力电子技术—绪论 Power Electronics

电力电子技术—绪论Power Electronics 　嵇保健 ji_baojian@126.com

1.　什么是电力电子学？ • 电力电子技术(Power Electronics) ：应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 • 电力电子学／电力电子技术整流逆变电力变换直流斩波交流变频、变相

电子学 电力学静止器、旋转电机电力电路、器件电子学连续、离散控制理论 • 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，被全世界普遍接受图1 描述电力电子学的倒三角形

电子技术 信息电子技术电力电子技术模拟电子技术数字电子技术与电子学（信息电子学）的关系 • 信息电子技术——信息处理 • 　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。

与电子学（信息电子学）的关系 • 都分为器件和应用两大分支 • 器件的材料、工艺基本相同，都采用微电子技术 • 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

与电力学（电气工程）的关系 • 电力电子技术广泛用于电气工程中 • 　　高压直流输电　　静止无功补偿 • 　　电力机车牵引　　交直流电力传动 • 　　电解、电镀、电加热、高性能交直流电源 • 　国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支 • 　电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支

与控制理论（自动化技术）的关系 • 　控制理论广泛用于电力电子系统中 • 　电力电子技术是弱电控制强电的技术， • 是弱电和强电的接口控制理论是这种接口的有力纽带 • 　电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术

电力电子学的本质 • 根本目的：为了更好地使用电能（节能） • 根本手段：电力电子技术是使用功率半导体器件对电能进行变换 • 具体方法：包括电压、电流、频率和波形等方面的　　交换 • 通过电能变换，以达到使电能更好地符合各种不同用电设备的要求。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标

史前期 （黎明期）晶闸管问世(1957年) 全控型器件迅速发展晶体管诞生电子管问世晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代 IGBT出现功率集成器件 2. 电力电子技术的发展经历哪些阶段？ t(年) 1904 1930 1947 1957 1970 1980 1990 2000 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

电力半导体器件的发展 • 第一代电力电子器件:硅整流管和晶闸管(SCR) • 第二代电力电子器件 :电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等 • 第三代电力电子器件：高频化、标准模块化、集成化和智能化。功率集成电路(PIC)分为智能功率集成电路(SPIC)和高压集成电路(HVIC)两类

变流电路的发展 • 　整流器时代 • 　逆变器时代 • 　变频器时代

控制技术的发展 • 电力电子器件经历了工频、低频、中频到高频的发展历程，与此相对应，电力电子电路的控制也从最初以相位控制为手段的由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器，再到如今的旨在实现高频开关的计算机控制，并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。 • 电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。

3. 电力电子技术主要应用在哪些领域？ • 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

应用1 18

应用2 19

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电力电子技术的小结 • 总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、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直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，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、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。

学习方法 • 注意多门专业课程的相互联系 • 以器件、电路、应用为主线，加强基础知识的学习 • 理论联系实践，注重实验练习 • 掌握学科前沿发展动向，反映本学科和相邻学科的新成果、新进展

电力电子技术—绪论 Power Electronics

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