電力電子第1章 緒論

1、電力電子技術(shù)-緒論Power ElectronicsIntruduction主講：孫向東、伍文俊、寧耀斌主講：孫向東、伍文俊、寧耀斌 自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-2一、一、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的定義的定義 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)：用于電力領(lǐng)域中的電子技術(shù)。采用電力電力電子器件電子器件對能量能量進行變換和控制變換和控制的技術(shù)。電力電子學(xué)學(xué)術(shù)角度電力電子技術(shù)工程技術(shù)角度電力電子技術(shù)分支：電力電子技術(shù)分支：電力電子器件制造技術(shù)電力電子器件制造技術(shù)和和變流技術(shù)變流技術(shù)?；A(chǔ)基礎(chǔ)核心核心半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理電路理論電路理論自動化與信息工程學(xué)院電氣工程

2、系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-電力電子學(xué)的倒三角形電力電子學(xué)的倒三角形電力電力電子學(xué)電子學(xué)電子學(xué)電子學(xué)電力學(xué)電力學(xué)控制控制理論理論連續(xù)、離散 電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機信息處理電力變換控制方法弱電控制強電！弱電控制強電！自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-4電力變換種類及電力電子電路電力變換種類及電力電子電路整流電路（AC/DC）； 逆變電路（DC/AC）；直流斬波電路（DC/DC）；交流變換電路（AC/AC）。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-5二、二、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)在電氣工程學(xué)科中

3、的地位在電氣工程學(xué)科中的地位電氣工程電氣工程電力電子與電力傳動電力電子與電力傳動電工理論與新技術(shù)電機與電器電力系統(tǒng)及其自動化高電壓與絕緣技術(shù)電力電子技術(shù)與電力傳動自動化2個二級學(xué)科合并而成！自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-電氣工程的雙三角形電氣工程的雙三角形電氣工程電氣工程電工理論電工理論電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)信息科學(xué)信息科學(xué)電工制造電工制造能源科學(xué)能源科學(xué)自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-7三、三、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)發(fā)展史發(fā)展史 一般認為，電力電子技術(shù)的誕生是以一般認為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年年美

4、國通用美國通用電氣公司研制出第一個電氣公司研制出第一個晶閘管晶閘管為標(biāo)志的。為標(biāo)志的。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-1957年晶閘管的誕生（美國通用的產(chǎn)品，1956貝爾實驗室發(fā)明），特點：半控、耐壓、流大、1958商業(yè)化170年代以后進入新的時期 GTO、GTR、Power-MOSFET主控方式：PWM， 提高電路特性280年代復(fù)合型器件異軍突起 IGBT：MOSFET與GTR結(jié)合 IGCT：MOSFET與GTO結(jié)合特點：驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、通態(tài)壓降小3 470年代，軟開關(guān)技術(shù)出現(xiàn)降低開關(guān)損耗590年代PIC功率集成電路驅(qū)動、控制、保護、功率特

5、點：緊湊、體積小電力電子技術(shù)元年自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-9傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)：四、四、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的應(yīng)用的應(yīng)用采用電力變換后的調(diào)速系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)電機控制電壓旋轉(zhuǎn)電力電子電路控制電壓靜止1、一般工業(yè)、一般工業(yè)自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-10電鍍裝置電鍍裝置大功率電解電鍍 交直流電機調(diào)速 全國60%的電能由電機消耗（其中直流占20%）直流電動機交流電動機自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-11 電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù) 電氣機車中的直流機車中采用整

6、流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。 在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。?2、交通運輸、交通運輸自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-12飛機、船舶電動汽車自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-13電梯電動自行車自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-14直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。目前：輕型直流輸電（Light DC Transmission）主要采用IGBT。柔性交流輸

7、電（Flexible AC TransmissionFACTS）是將電力電子技術(shù)、微處理機技術(shù)和控制技術(shù)等高新技術(shù)集中應(yīng)用于高壓輸變電系統(tǒng)，以提高輸配電系統(tǒng)可靠性、可控性、運行性能和電能質(zhì)量并獲取大量節(jié)電效益的一種新型綜合技術(shù)。 3、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng) 據(jù)估計，發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中有60%以上至少經(jīng)過一次電力電子變流裝置的處理。離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是不可想象的。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-15TSC TCR 無功補償和諧波抑制無功補償和諧波抑制晶閘管控制電抗器 （Thysistor Controlled ReactorTC

8、R）；晶閘管投切電容器 （ Thysistor Controlled CapacitorTSC）；自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-16APF 有源電力濾波器（Active Power FilterAPF）自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-17SVG負荷uaubuc控制與驅(qū)動ReficUdc靜止無功發(fā)生器（Static VAR GeneratorSVG）自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-184、電子裝置用電源、電子裝置用電源 各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源

9、供電。通信設(shè)備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源（Thysistor Rectifying Power Supply)，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源（High Frequency Switching Mode Power Supply）。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-195、家用電器、家用電器 變頻空調(diào)器、電視機、音響設(shè)備、家用計算機等此外，有些洗衣機、電冰箱、微波爐自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-206、航天航空、航天航空自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程

10、系-電力電子技術(shù)-217、其他、其他 不間斷電源（Uninterruptable Power SystemUPS）自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-22 傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電（Thermal power）、水力發(fā)電（Water power）以及核能發(fā)電。 新能源（New Energy）：太陽能發(fā)電（Solar Power） 、風(fēng)力發(fā)電（Wind Power）燃料電池（Fuel Cell）更是備受關(guān)注。太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電力質(zhì)量較差，常需要儲能裝置緩沖，需要改善電能質(zhì)量，這就需要電力電子技術(shù)需要電力電子技術(shù)。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

11、時，也離不開電力電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。新能源發(fā)電自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-23光伏與風(fēng)電光伏與風(fēng)電自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-24太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)日本SANYO太陽能方舟無錫國家工業(yè)園并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)法國Venturi太陽能混合動力車德國弗萊堡太陽村自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-25風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-26主電路板信號調(diào)理板CPU板實際的三相裝置實際的三相裝置

12、五、五、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的內(nèi)容的內(nèi)容自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-271、電力電子器件、電力電子器件按器件的開關(guān)控制特性劃分：不控型器件：功率二極管DIODE半控型器件：晶閘管SCR全控型器件（自關(guān)斷器件） ：GTO，MOSFET，IGBT，IGCT，SIT。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-28整流電路（AC/DC）逆變電路（DC/AC）2、電力電子電路、電力電子電路自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-29交流變換電路（AC/AC）直流斬波電路（DC/DC）

13、自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-303、控制方式、控制方式相位控制：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖相位頻率控制：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖頻率脈寬調(diào)制：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制導(dǎo)通占空比組合控制。4、電力電子裝置、電力電子裝置可靠、高效、綠色、體積小、重量輕、噪聲小 自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-31六、六、主要內(nèi)容及學(xué)時分配主要內(nèi)容及學(xué)時分配緒論-2學(xué)時；整流電路-14學(xué)時；電力電子器件及驅(qū)動保護-6學(xué)時；直流斬波-4學(xué)時；交流電力變換-6學(xué)時；無源逆變-10學(xué)時；脈寬調(diào)制技術(shù)-4學(xué)時；軟開關(guān)-2

14、學(xué)時；應(yīng)用-8學(xué)時。共64學(xué)時，講課56學(xué)時，實驗8學(xué)時。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-32七、學(xué)習(xí)方法七、學(xué)習(xí)方法From Tal Ben-ShaharPositive Psychology Lecture哈佛大學(xué)心理學(xué)講師 格外成功的秘訣：勤奮、思考、實踐格外成功的秘訣：勤奮、思考、實踐1、態(tài)度、態(tài)度自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-33自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-342、重視累積、重視累積自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力

15、電子技術(shù)-353、最大限度利用現(xiàn)有資源（時間、老師、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等）、最大限度利用現(xiàn)有資源（時間、老師、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等） 樹意識，抓基礎(chǔ)，重實踐，求創(chuàng)新，更卓越樹意識，抓基礎(chǔ)，重實踐，求創(chuàng)新，更卓越。自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-36八、八、考核方式考核方式閉卷考試閉卷考試總成績總成績?yōu)槠谀┏煽兒蛯嶒灐⑵綍r成績的加權(quán)平均。期末成績期末成績占7080%；實驗和平時成績實驗和平時成績占2030%。九、九、答疑時間和地點答疑時間和地點時間：周二下午4：30地點：教5-603自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-37十、十

16、、參考教材參考教材1、王兆安。電力電子技術(shù)（第四版）。北京：機械工業(yè)出版社，2002。2、陳國呈譯，日本電氣學(xué)會編。電力電子電路。北京：科學(xué)出版社 。3、鄭宏捷。電力電子技術(shù)。北京：科學(xué)出版社 。4、賀益康，潘再平。電力電子技術(shù)。北京：科學(xué)出版社 。5、Muhammad H.Rashid。Power Electronics-Circuits,Devices,and Applications(Third Edition)。Poster & Telecom Press(人民郵電出版社），2007。6、王汝文。電力電子技術(shù)基礎(chǔ)。西安：西安交通大學(xué)出版社。-The End-自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-38交直流調(diào)速交直流調(diào)速自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系自動化與信息工程學(xué)院電氣工程系-電力電子技術(shù)-39高壓直流輸電高壓直流輸電三相三電平三相三電平VSR主電路主電路1*dci-PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器1deltaLs1，Rs1dci+PWM脈脈沖形成沖形成與發(fā)送與發(fā)送Us1三相三電平三相三電平VSR主電路主電路2Ls2，