電力電力電子技術(shù)第一章

1、第第1章章 緒緒 論論1.1 本課程教學(xué)要求本課程教學(xué)要求1.2 電力電子技術(shù)發(fā)展概況電力電子技術(shù)發(fā)展概況1.3 變流電路分類與功能變流電路分類與功能 1.4 電力電子技術(shù)應(yīng)用電力電子技術(shù)應(yīng)用 1.1 本課程教學(xué)要求本課程教學(xué)要求1.1.1 本課程任務(wù)本課程任務(wù)1.1.2 本課程的基本要求本課程的基本要求1.1.1 本課程任務(wù)本課程任務(wù)本課程屬于自動化、電氣工程及其自動化、機(jī)械電子工程等本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程，具有很強(qiáng)的實踐性。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生通過學(xué)習(xí)后，獲得電力電子技術(shù)必要的基本理論、基本分析方法以及基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與電氣工程

2、及其自動化專業(yè)有關(guān)的技術(shù)工作和科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。1.1.2 本課程的基本要求本課程的基本要求(1) 了解電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍和發(fā)展動向。(2) 熟悉和掌握晶閘管、功率MOSFET、IGBT等電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和使用方法。 (3) 熟練掌握單相、三相整流電路的基本原理、波形分析和各種負(fù)載對電路工作的影響，并能對上述電路進(jìn)行設(shè)計計算。(4) 熟練掌握無源逆變電路的工作原理、波形分析和參數(shù)計算。(5) 掌握直流斬波器DC-DC變換電路。(6) 掌握脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的工作原理和控制特性，了解軟開關(guān)技術(shù)的基本原理與控制方式。 (7) 掌握基本變流裝置的調(diào)試試驗方法，具有一定

3、的研究和實際工作能力。1.2 電力電子技術(shù)發(fā)展概況電力電子技術(shù)發(fā)展概況1.2.1 電力電子技術(shù)內(nèi)涵電力電子技術(shù)內(nèi)涵1.2.2 電力電子器件的發(fā)展電力電子器件的發(fā)展1.2.3 變流電路的發(fā)展變流電路的發(fā)展1.2.4 控制技術(shù)的發(fā)展控制技術(shù)的發(fā)展1.2.1 電力電子技術(shù)內(nèi)涵電力電子技術(shù)內(nèi)涵電力電子技術(shù)是與電能處理相關(guān)的技術(shù)學(xué)科。將電子技術(shù)與控制技術(shù)應(yīng)用到電力領(lǐng)域，通過電力電子器件組成各種電力變換電路，實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換與控制，稱為電力電子技術(shù)，或電力電子學(xué)。電力電子技術(shù)是一門融合了電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)的交叉學(xué)科，包括電力電子器件、電力電子電路(變流電路)和控制技術(shù)三個主要組成部分。 1.2.2

4、 電力電子器件的發(fā)展電力電子器件的發(fā)展 第一代電力電子器件:硅整流管和晶閘管(SCR) 第二代電力電子器件 :電力晶體管(GTR)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力場控晶體管(功率MOSFET)、 靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、MOS控制晶閘管(MCT)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等第三代電力電子器件 ：高頻化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、集成化和智能化 。功率集成電路(PIC)分為智能功率集成電路(SPIC)和高壓集成電路(HVIC)兩類 1.2.3 變流電路的發(fā)展變流電路的發(fā)展整流器時代 逆變器時代變頻器時代1.2.4 控制技術(shù)的發(fā)展控制技術(shù)的發(fā)展電力電子器件經(jīng)歷了工頻、低頻、中頻到高頻的發(fā)展歷程，與此相對應(yīng)，

5、電力電子電路的控制也從最初以相位控制為手段的由分立元件組成的控制電路發(fā)展到集成控制器，再到如今的旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。 電力電子技術(shù)的發(fā)展是從低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子技術(shù)向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。 1.3 變流電路分類與功能變流電路分類與功能變流電路的基本功能是實現(xiàn)電能形式的轉(zhuǎn)換。其基本形式有四種：整流電路、逆變電路、調(diào)壓電路、斬波電路 將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，稱為整流電路。將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的電路，稱為逆變電路。將一種直流電能轉(zhuǎn)換成另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電的電路，稱為斬波電路 。將固

6、定大小和頻率的交流電能轉(zhuǎn)換為大小和頻率可調(diào)的交流電能的電路，稱為調(diào)壓電路或交流變換電路 1.4 電力電子技術(shù)應(yīng)用電力電子技術(shù)應(yīng)用1.4.1 電源電源1.4.2 電氣傳動電氣傳動1.4.3 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)1.4.1 電源電源計算機(jī)高效綠色電源通信用高頻開關(guān)電源斬波器(DC-DC變換器)不間斷電源(UPS)高頻逆變式整流焊機(jī)電源大功率開關(guān)型高壓直流電源分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng) 1.4.2 電氣傳動電氣傳動電力電子技術(shù)是電動機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展促使電動機(jī)控制技術(shù)水平有了突破性的提高。 利用整流器或斬波器獲得可變的直流電源，對直流電動機(jī)電樞或勵磁繞組供電，控制直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，可以實現(xiàn)直流電動機(jī)變速傳動控制。 利用逆變器或交交直接變頻器對交流電動機(jī)供電，改變逆變器或變頻器輸出的頻率和電壓、電流，即可經(jīng)濟(jì)、有效地控制交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)交流電動機(jī)的變速傳動。 1.4.3 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)定質(zhì)電力技術(shù) 新型直流輸電技術(shù)同步開關(guān)技術(shù) 電力有源濾波器 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備已開始進(jìn)入電力系統(tǒng)并為解決電能質(zhì)量控制提供了技術(shù)手段。 1.5 習(xí) 題1. 什么是電力電子技術(shù)? 它有幾個組成部分?2. 從發(fā)展過程看，電力電子器件可分為哪幾個階 段？簡述各階段的主要標(biāo)志。3. 電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)與核心分別是