電力電子技術(shù)緒論(000004)課件

電力電子技術(shù)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)電氣與電子工程學(xué)院1與本課程相關(guān)的問題課程名稱：電力電子技術(shù)（PowerElectronicTechnology）學(xué)時：50學(xué)時，其中包括實(shí)驗(yàn)6學(xué)時學(xué)分：3學(xué)分課程性質(zhì)：必修的專業(yè)基礎(chǔ)課與相關(guān)課程的關(guān)系：先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程：直流調(diào)速、交流調(diào)速、畢業(yè)設(shè)計(jì)。與本課程相關(guān)的問題課程名稱：電力電子技術(shù)（PowerEle2成績考核：本課程為考試課，其成績主要由以下幾部分構(gòu)成：

實(shí)驗(yàn)：占10%（由實(shí)驗(yàn)室給出）

平時成績：占10%（主要指聽課的紀(jì)律、出勤)

作業(yè)（不得抄襲））

期末考試：占80%（閉卷筆試）成績考核：3第1章緒論

什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的應(yīng)用本課程的學(xué)習(xí)方法和具體要求相關(guān)參考內(nèi)容電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件第1章緒論什么是電力電子技術(shù)41什么是電力電子技術(shù)？（1）定義：有幾種不同的說法

將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體電力開關(guān)器件組成各種電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，構(gòu)成了一門完整的學(xué)科，被國際電工委員會命名為電力電子學(xué)（PowerElectronics）或稱為電力電子技術(shù)。

1什么是電力電子技術(shù)？5

電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是一門利用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)對電能進(jìn)行處理、控制和變換的學(xué)科，是現(xiàn)代電子學(xué)的一個重要分支，也是電工技術(shù)的分支之一。國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的電力電子學(xué)會對電力電子技術(shù)的定義：

有效地使用電力半導(dǎo)體器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對電能的高效能變換和控制的一門技術(shù)，它包括電壓、電流、頻率和波形等方面的變換。王兆安編著的教材的定義：就是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是一門利用6本教材的定義：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(shí)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)。本教材的定義：7從工程的對象和內(nèi)容及手段幾方面理解電力電子技術(shù)。對象：能量中的電能內(nèi)容：對電能的變換和控制手段：利用電力電子器件（半導(dǎo)體器件）從工程的對象和內(nèi)容及手段幾方面理解電力電子8

（2）與其他學(xué)科之間的關(guān)系：

電力電子技術(shù)是一門綜合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(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。可用下圖形象地描述電力電子技術(shù)這一學(xué)科的構(gòu)成及與其他學(xué)科的關(guān)系。

電力電子學(xué)的名稱是在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的，在1974年，美國的W·Newell用這個倒三角形對電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，認(rèn)為：電力電子學(xué)是由電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)三個學(xué)科交叉而形成的。這一觀點(diǎn)被全世界普遍接受。

（2）與其他學(xué)科之間的關(guān)系：電力電子學(xué)的名稱是在上世紀(jì)609

①與電子技術(shù)的關(guān)系：

模擬電子技術(shù)

信息電子技術(shù)電子技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)

電力電子技術(shù)信息電子技術(shù)——主要用于信息處理；電力電子技術(shù)——主要用于電力變換和控制。電子技術(shù)一般是指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。這里指的就是信息電子技術(shù)。

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：

①與電子技術(shù)的關(guān)系：10

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：A都分為器件和應(yīng)用兩大分支；B器件的材料、工藝基本相同，都采用微電子制造技術(shù)，二者同根同源；C

應(yīng)用的理論基礎(chǔ)、分析方法、分析軟件也基本相同；Ｄ工作狀態(tài)不同：信息電子電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。Ｅ應(yīng)用目的不同：信息電子技術(shù)用于信息處理，電力電子技術(shù)用于電力變換和控制。

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：11

②與電力技術(shù)（電氣工程）的關(guān)系：Ａ電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，如：高壓直流輸電、靜止無功補(bǔ)償、電力機(jī)車牽引、交直流電力傳動、電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源等。Ｂ國內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個分支；Ｃ電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個分支。③與控制技術(shù)（自動化技術(shù)）的關(guān)系：Ａ控制技術(shù)廣泛用于電力電子技術(shù)中；Ｂ電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電的接口，控制技術(shù)是這種接口的強(qiáng)有力的紐帶；Ｃ電力電子裝置是自動化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。結(jié)論：

電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電力電子線路和控制技術(shù)三個部分。

②與電力技術(shù)（電氣工程）的關(guān)系：12

（３）電力電子技術(shù)的研究任務(wù)：①電力電子器件的應(yīng)用；②電力電子電路的電能變換原理；③控制技術(shù)以及電力電子裝置的開發(fā)與應(yīng)用。（４）電力電子技術(shù)的地位和未來：以計(jì)算機(jī)為核心的信息科學(xué)將是21世紀(jì)起主導(dǎo)作用的科學(xué)技術(shù)之一，而電力電子技術(shù)和運(yùn)動控制一起，將和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。電力電子技術(shù)是電能變換技術(shù)，是把電網(wǎng)或其他電源提供的“粗電”變成適合于使用的“精電”的技術(shù)。而能源是人類社會的永恒話題，電能又是最優(yōu)質(zhì)的能源。因此，電力電子技術(shù)將青春永駐。電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門嶄新的技術(shù)，在21世紀(jì)仍將以迅猛的速度發(fā)展，并將起著十分重要的作用，有著十分光明的未來。

（３）電力電子技術(shù)的研究任務(wù)：13

2電力電子技術(shù)的發(fā)展電力電子技術(shù)的兩大分支：

電力電子器件制造技術(shù)：是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的動力，其理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理。

電力電子器件應(yīng)用技術(shù)（也稱變流技術(shù)）：是用電力電子器件構(gòu)成的電力變換電路和對其進(jìn)行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。

它是電力電子技術(shù)的核心，其理論基礎(chǔ)是電路理論。

電力電子技術(shù)2電力電子技術(shù)的發(fā)展電14

（1）電力電子器件的發(fā)展：其發(fā)展過程也就是電力電子技術(shù)的發(fā)展過程。

1904年：電子管問世；之后出現(xiàn)了汞弧整流器。

汞弧整流器：把水銀封于真空管內(nèi)，利用對其蒸氣的點(diǎn)弧可對大電流進(jìn)行控制，其性能和晶閘管很相似。

30年代～50年代：是汞弧整流器發(fā)展迅速并大量應(yīng)用的時期。

1947年：美國著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命。

1956年：美國研制出了最先用于電力領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件——硅整流二極管（SR）。它廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所、軋鋼用直流電動機(jī)的傳動，甚至用于直流輸電。

1957年：美國通用電氣公司發(fā)明了晶閘管（SCR），（即普通反向阻斷型可控硅）。它標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。

但在此之前，用于電力變換的電子技術(shù)就已經(jīng)存在了，把晶閘管出現(xiàn)前的時期稱為史前期或黎明期。

（1）電力電子器件的發(fā)展：其發(fā)展過程也就是電力電子技術(shù)15

到了70年代：晶閘管形成了從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。從70年代開始，在其后的30年時間里，相繼出現(xiàn)了一系列晶閘管的派生器件：不對稱晶閘管（ASCR）

逆導(dǎo)晶閘管（RCT）

雙向晶閘管（TRIAC）

光控晶閘管（LASCR）晶閘管派生器件

快速晶閘管（FST）

高頻晶閘管

可關(guān)斷晶閘管（GTO）

集成門極換流晶閘管（IGCT）MOS柵控晶閘管（MCT）

到了70年代：晶閘管形成了從低壓小電流到高壓大16

在晶體管問世20多年后，用于電力變換的功率晶體管（GTR）才進(jìn)入到工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，到了80、90年代，GTR廣泛應(yīng)用于小功率的電路中。在70年代后期，功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）開始進(jìn)入實(shí)用階段，80年代取得了很大的進(jìn)展。在80年代后期，又出現(xiàn)了絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），它集MOSFET、GTR、GTO（可關(guān)斷晶閘管）的優(yōu)點(diǎn)于一身，在大容量、高頻率的電力電子電路中表現(xiàn)出非凡的性能。多年來，為了提高電力電子裝置的功率密度以減小體積，把多個大功率器件組成的各種單元與驅(qū)動、保護(hù)電路集成一體，構(gòu)成了功率集成電路（PIC）。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在80年代又誕生了智能功率模塊（IPM），它將具有驅(qū)動、保護(hù)、診斷功能的IC與電力半導(dǎo)體器件集成在一個模塊中，并可用于10～100kW功率等級的電力電子系統(tǒng)中。

在晶體管問世20多年后，用于電力變換的功17晶閘管問世，(公元元年)IGBT出現(xiàn)功率集成器件晶閘管時代水銀（汞?。┱髌鲿r代電子管問世全控型器件迅速發(fā)展史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生上述的發(fā)展過程可用下圖來表示：

晶閘管問世，(公元元年)IGBT出現(xiàn)晶閘管時代水銀（汞?。?8上述發(fā)展過程中的電力電子器件可分為三代：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。上述發(fā)展過程中的電力電子器件可分為三代：19

由上可知：電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管為標(biāo)志的，是從以低頻技術(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。所以電力電子技術(shù)的發(fā)展主要分為兩個階段：1）傳統(tǒng)電力電子技術(shù)：時

間：1957年～1980年。典型產(chǎn)品：晶閘管及其派生器件。兩個分支：①微電子學(xué)——以晶體管集成電路為核心形成的對信息的處理技術(shù)。特點(diǎn)：集成度越來越高，規(guī)模越來越大，功能越來越全。

由上可知：電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司20

②電力電子技術(shù)——以晶閘管為核心形成的對電力的處理技術(shù)。特點(diǎn)：晶閘管的派生器件越來越多，功率越來越大，性能越來越好。典型電路：不可控整流電路、相控整流電路、逆變電路以及交流變換電路。2）現(xiàn)代電力電子技術(shù)：時

間：1980年～現(xiàn)在。典型產(chǎn)品：功率場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。特

點(diǎn)：集成化、高壓、大電流；

②電力電子技術(shù)——以晶閘管為核心形成的對電力的處理技術(shù)。21

高頻化：GTO（可關(guān)斷晶閘管）1～2kHz，電力二極管2～5kHz，MOSFET數(shù)百kHz。

全控化：避免了傳統(tǒng)器件關(guān)斷時所需要的強(qiáng)迫換流電路。

電路弱電化，控制技術(shù)數(shù)字化。

多功能化：傳統(tǒng)的，只有開關(guān)功能，多用于整流；

現(xiàn)代的，不但有開關(guān)功能，還可以放大、調(diào)制、振蕩、邏輯運(yùn)算等。

高頻化：GTO（可關(guān)斷晶閘22

關(guān)于電力電子器件的分類：

不可控器件：硅整流管（SR）

半可控器件：只能通過門極電壓控制其開通不能控制其關(guān)斷。1）按控制特性分類代表器件是晶閘管（SCR）

全控型器件：通過對門極（基極或柵極）的控制既可使其開通又可使其關(guān)斷。其代表器件是GTO（可關(guān)斷晶閘管）和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）2）按控制模式分類：電流型控制模式器件

電壓型控制模式器件。

工頻器件3）按工作頻率分類中頻器件

高頻器件

關(guān)于電力電子器件的分類：23

分立器件：

功率集成模塊：由驅(qū)動、控制、傳感、保護(hù)、邏輯電路等集成在一4）按器件結(jié)構(gòu)分類起構(gòu)成的。

復(fù)雜模塊：將功率變換電路與觸發(fā)控制電路、緩沖電路、檢測電路等組合。

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（2）電力電子電路及其控制技術(shù)的相關(guān)概念：1）電力電子電路的概念：電力電子電路的根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)電能變換和控制。能夠完成電能變換和控制的電路稱為電力電子電路。2）電力電子電路的基本形式：有四種①直流變換電路：將直流電能轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電能的電路。也稱開關(guān)型DC/DC變換電路或稱直流斬波器。②逆變電路：將直流電能變換為交流電能的電路。也稱為DC/AC變換電路。

（2）電力電子電路及其控制技術(shù)的相關(guān)概念：25

逆變器：指完成逆變的電力電子裝置。

有源逆變：將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)中去。

無源逆變：將逆變電路的交流側(cè)直接接到負(fù)載上，把直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。③整流電路：將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。也稱AC/DC變換電路。

整流器：完成整流任務(wù)的電力電子裝置。

逆變電路逆變器：指完成逆變的電力電子裝置。逆變電路26

④交流變換電路：把交流電能的參數(shù)（幅值、頻率）加以轉(zhuǎn)換的電路。也稱為AC/AC變換電路。根據(jù)變換參數(shù)的不同，交流變換電路可分為：

交流調(diào)壓電路——是維持頻率不變，僅改變輸出電壓的幅值。

交—交變頻電路——也稱直接變頻電路（或周波變流器），是不通過中間直

流環(huán)節(jié)而把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成不同頻率的交流電的變換電路。

④交流變換電路：把交流電能的參數(shù)（幅值、頻率）27上述四種變換可用下圖表示：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。上述四種變換可用下圖表示：將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，稱28

3）電力電子電路的控制技術(shù)：要讓電力電子電路完成各種工作任務(wù)，必須為功率變換主電路配以提供門極驅(qū)動信號的控制電路。提供門極驅(qū)動信號控制電路的方法就稱為電力電子電路的控制技術(shù)。

電力電子電路的控制技術(shù)主要有：①相控方式：就是采用延時脈沖控制功率器件導(dǎo)通的相位來控制。

②PWM技術(shù)：就是利用電力電子器件的開通和關(guān)斷產(chǎn)生一定形狀的電壓脈沖序列，經(jīng)過低通濾波器后實(shí)現(xiàn)電能變換，并有效地控制和消除諧波的一種技術(shù)。

③軟開關(guān)技術(shù)：如果開關(guān)器件在開通過程中端電壓很小，在關(guān)斷過程中其電流也很小，這種開關(guān)過程的功率損耗不大，這種技術(shù)稱為軟開關(guān)技術(shù)。④自動控制技術(shù)：主要用于動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度要求較高的場合。主要有PID控制方法、矢量控制方法。

3）電力電子電路的控制技術(shù)：29

3電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在一般工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)以及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，具體如下：電源方面：計(jì)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)3電力電子技術(shù)的應(yīng)用電源方面：30電氣傳動方面：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(shí)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(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)的變速傳動。電氣傳動方面：31電力系統(tǒng)方面：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。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)電力有源濾波器是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量控制，為用戶提供特定要求的電力供應(yīng)的技術(shù)。是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。目的在于用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)。電力系統(tǒng)方面：是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量32

一般工業(yè)：交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)交通運(yùn)輸：電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補(bǔ)償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動力家用電器：“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)、其他：UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置一般工業(yè)：331）一般工業(yè)軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)1）一般工業(yè)軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)342）交通運(yùn)輸2）交通運(yùn)輸353）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS3）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS364）電子裝置用電源程控交換機(jī)電子裝置微型計(jì)算機(jī)4）電子裝置用電源程控交換機(jī)電子裝置微型計(jì)算機(jī)375）家用電器5）家用電器386）其他大型計(jì)算機(jī)的UPS航天技術(shù)新型能源6）其他大型計(jì)算機(jī)的UPS航天技術(shù)新型能源39

現(xiàn)代電力電子技術(shù)能有效地解決以下問題：

１）改善電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，達(dá)到接近于1的理想目標(biāo)。

２）有效地改善了電網(wǎng)側(cè)和輸出側(cè)的諧波污染。

３）進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)了大幅度節(jié)能。

４）加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度。

５）有效地控制環(huán)境噪聲污染?？傊?，現(xiàn)代電力電子技術(shù)和裝置已成為新世紀(jì)電能控制和變換的主導(dǎo)技術(shù)和主流產(chǎn)品。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)能有效地解決以下問題：40

電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的直流電源、恒頻交流電源和變頻交流電源，因此也可以說，電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù)。電力電子技術(shù)對節(jié)能有著十分重要的意義，特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速方面，在使用量十分龐大的照明電源方面，電力電子技術(shù)的節(jié)能效果十分顯著，因此它也被稱為節(jié)能技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型功率器件將會不斷涌現(xiàn)，電力電子裝置及電力電子技術(shù)將朝著智能化、模塊化、小型化、大容量、高效率、高頻化、高可靠性和綠色化的方向發(fā)展。

電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的直流414本課程的學(xué)習(xí)方法和具體要求開課目的與任務(wù)：（1）熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法，掌握電力電子技術(shù)的基本知識和技能。（2）掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生具有初步分析和解決電力電子技術(shù)方面相關(guān)問題的能力。（3）為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程重點(diǎn)、難點(diǎn)、教學(xué)方法：

重點(diǎn)：電力電子器件的基本原理、電力電子線路的組成和工作原理。

難點(diǎn)：對各種電力電子線路的波形分析、參數(shù)計(jì)算和工程設(shè)計(jì)方法。教學(xué)方法：以課堂教學(xué)為主，通過一定數(shù)量的習(xí)題、實(shí)驗(yàn)、考試和課程設(shè)計(jì)，深入掌握本課程的基本概念、基本理論和基本方法。

4本課程的學(xué)習(xí)方法和具體要求42

本課程的內(nèi)容可分為三大部分：第一部分：電力電子器件（第2、4章，全書的基礎(chǔ)）主要介紹各種電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)、應(yīng)用特性，以及驅(qū)動、緩沖、保護(hù)、串并聯(lián)等器件應(yīng)用的共性問題和基礎(chǔ)性問題。第二部分：各種電力電子電路（第3、5、6、7章，全書的主體），主要介紹各種電路的構(gòu)成和工作原理。第三部分：軟開關(guān)技術(shù)（第8章）本課程的內(nèi)容可分為三大部分：43

學(xué)習(xí)方法：

１）要著重物理概念與基本分析方法的學(xué)習(xí)，理論要結(jié)合實(shí)際，盡量做到器件、電路、系統(tǒng)（包括控制技術(shù)）應(yīng)用三者結(jié)合。

２）要注意電路的波形和相位分析，抓住電力電子器件在電路中導(dǎo)通與截止的變化過程，從波形分析中進(jìn)一步理解電路的工作情況。

3）要注意培養(yǎng)讀圖與分析、器件參數(shù)計(jì)算、電路參數(shù)測量、調(diào)整以及故障分析等方面的實(shí)踐能力。

學(xué)習(xí)方法：44

具體要求：

１）掌握晶閘管、電力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。

２）掌握各種基本的直流變換電路、逆變電路、整流電路和交流變換電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和控制方法。

３）掌握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。

４）了解電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍和發(fā)展方向。掌握基本電力電子裝置的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試方法。

具體要求：45

5相關(guān)參考資料參考書：1《電力電子技術(shù)》，蘇玉剛、陳渝光主編，重慶大學(xué)出版社，2003年4月2《電力電子技術(shù)》，浣喜明、姚為正編著，高等教育出版社，2004年8月3《現(xiàn)代電力電子學(xué)與交流傳動》，（美）BimalK.Bose著，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年5月4《電力電子技術(shù)實(shí)踐教程》，潘孟春、胡媛媛主編，國防科技大學(xué)出版社，2005年1月

5《電力電子技術(shù)》，林輝，王輝，武漢理工大學(xué)出版社，2002年3月；6《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》，張立、趙永健，科學(xué)出版社，1992年9月；7《電力電子技術(shù)》，郭世明，黃念慈，西南交通大學(xué)出版社，2002年6月；8《電力電子技術(shù)》，王兆安，黃俊，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年2月。9Agrawal，PowerElectronicSystems-Theoryanddesign，2nd,ed.PrenticeHall,2001(電力電子系統(tǒng)——理論和設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社引進(jìn)）5相關(guān)參考資料46

相關(guān)學(xué)術(shù)組織及期刊網(wǎng)站：1）IEEE-電氣與電子工程師協(xié)會（美國）期刊：IEEE學(xué)報(bào)網(wǎng)站：2）IEE-電氣工程師協(xié)會（英國）期刊：IEE電力應(yīng)用學(xué)報(bào)網(wǎng)站：.uk3）J.IEE-日本電氣學(xué)會4）中國電工技術(shù)學(xué)會5）中國電機(jī)工程學(xué)會6）中國電源學(xué)會7）電氣自動化、電氣傳動自動化、電工電能新技術(shù)

相關(guān)學(xué)術(shù)組織及期刊網(wǎng)站：476.電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件6.電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件48建議安全7.0版本的MATLAB軟件。建議安全7.0版本的MATLAB軟件。49電力電子技術(shù)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)電氣與電子工程學(xué)院50與本課程相關(guān)的問題課程名稱：電力電子技術(shù)（PowerElectronicTechnology）學(xué)時：50學(xué)時，其中包括實(shí)驗(yàn)6學(xué)時學(xué)分：3學(xué)分課程性質(zhì)：必修的專業(yè)基礎(chǔ)課與相關(guān)課程的關(guān)系：先修課程：高等數(shù)學(xué)、電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程：直流調(diào)速、交流調(diào)速、畢業(yè)設(shè)計(jì)。與本課程相關(guān)的問題課程名稱：電力電子技術(shù)（PowerEle51成績考核：本課程為考試課，其成績主要由以下幾部分構(gòu)成：

實(shí)驗(yàn)：占10%（由實(shí)驗(yàn)室給出）

平時成績：占10%（主要指聽課的紀(jì)律、出勤)

作業(yè)（不得抄襲））

期末考試：占80%（閉卷筆試）成績考核：52第1章緒論

什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的應(yīng)用本課程的學(xué)習(xí)方法和具體要求相關(guān)參考內(nèi)容電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件第1章緒論什么是電力電子技術(shù)531什么是電力電子技術(shù)？（1）定義：有幾種不同的說法

將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體電力開關(guān)器件組成各種電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，構(gòu)成了一門完整的學(xué)科，被國際電工委員會命名為電力電子學(xué)（PowerElectronics）或稱為電力電子技術(shù)。

1什么是電力電子技術(shù)？54

電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是一門利用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)對電能進(jìn)行處理、控制和變換的學(xué)科，是現(xiàn)代電子學(xué)的一個重要分支，也是電工技術(shù)的分支之一。國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的電力電子學(xué)會對電力電子技術(shù)的定義：

有效地使用電力半導(dǎo)體器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對電能的高效能變換和控制的一門技術(shù)，它包括電壓、電流、頻率和波形等方面的變換。王兆安編著的教材的定義：就是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是一門利用55本教材的定義：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(shí)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)。本教材的定義：56從工程的對象和內(nèi)容及手段幾方面理解電力電子技術(shù)。對象：能量中的電能內(nèi)容：對電能的變換和控制手段：利用電力電子器件（半導(dǎo)體器件）從工程的對象和內(nèi)容及手段幾方面理解電力電子57

（2）與其他學(xué)科之間的關(guān)系：

電力電子技術(shù)是一門綜合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(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。可用下圖形象地描述電力電子技術(shù)這一學(xué)科的構(gòu)成及與其他學(xué)科的關(guān)系。

電力電子學(xué)的名稱是在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的，在1974年，美國的W·Newell用這個倒三角形對電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，認(rèn)為：電力電子學(xué)是由電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)三個學(xué)科交叉而形成的。這一觀點(diǎn)被全世界普遍接受。

（2）與其他學(xué)科之間的關(guān)系：電力電子學(xué)的名稱是在上世紀(jì)6058

①與電子技術(shù)的關(guān)系：

模擬電子技術(shù)

信息電子技術(shù)電子技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)

電力電子技術(shù)信息電子技術(shù)——主要用于信息處理；電力電子技術(shù)——主要用于電力變換和控制。電子技術(shù)一般是指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。這里指的就是信息電子技術(shù)。

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：

①與電子技術(shù)的關(guān)系：59

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：A都分為器件和應(yīng)用兩大分支；B器件的材料、工藝基本相同，都采用微電子制造技術(shù)，二者同根同源；C

應(yīng)用的理論基礎(chǔ)、分析方法、分析軟件也基本相同；Ｄ工作狀態(tài)不同：信息電子電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。Ｅ應(yīng)用目的不同：信息電子技術(shù)用于信息處理，電力電子技術(shù)用于電力變換和控制。

電力電子技術(shù)與信息電子技術(shù)的關(guān)系：60

②與電力技術(shù)（電氣工程）的關(guān)系：Ａ電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，如：高壓直流輸電、靜止無功補(bǔ)償、電力機(jī)車牽引、交直流電力傳動、電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源等。Ｂ國內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個分支；Ｃ電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個分支。③與控制技術(shù)（自動化技術(shù)）的關(guān)系：Ａ控制技術(shù)廣泛用于電力電子技術(shù)中；Ｂ電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電的接口，控制技術(shù)是這種接口的強(qiáng)有力的紐帶；Ｃ電力電子裝置是自動化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。結(jié)論：

電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電力電子線路和控制技術(shù)三個部分。

②與電力技術(shù)（電氣工程）的關(guān)系：61

（３）電力電子技術(shù)的研究任務(wù)：①電力電子器件的應(yīng)用；②電力電子電路的電能變換原理；③控制技術(shù)以及電力電子裝置的開發(fā)與應(yīng)用。（４）電力電子技術(shù)的地位和未來：以計(jì)算機(jī)為核心的信息科學(xué)將是21世紀(jì)起主導(dǎo)作用的科學(xué)技術(shù)之一，而電力電子技術(shù)和運(yùn)動控制一起，將和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。電力電子技術(shù)是電能變換技術(shù)，是把電網(wǎng)或其他電源提供的“粗電”變成適合于使用的“精電”的技術(shù)。而能源是人類社會的永恒話題，電能又是最優(yōu)質(zhì)的能源。因此，電力電子技術(shù)將青春永駐。電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門嶄新的技術(shù)，在21世紀(jì)仍將以迅猛的速度發(fā)展，并將起著十分重要的作用，有著十分光明的未來。

（３）電力電子技術(shù)的研究任務(wù)：62

2電力電子技術(shù)的發(fā)展電力電子技術(shù)的兩大分支：

電力電子器件制造技術(shù)：是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的動力，其理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理。

電力電子器件應(yīng)用技術(shù)（也稱變流技術(shù)）：是用電力電子器件構(gòu)成的電力變換電路和對其進(jìn)行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。

它是電力電子技術(shù)的核心，其理論基礎(chǔ)是電路理論。

電力電子技術(shù)2電力電子技術(shù)的發(fā)展電63

（1）電力電子器件的發(fā)展：其發(fā)展過程也就是電力電子技術(shù)的發(fā)展過程。

1904年：電子管問世；之后出現(xiàn)了汞弧整流器。

汞弧整流器：把水銀封于真空管內(nèi)，利用對其蒸氣的點(diǎn)弧可對大電流進(jìn)行控制，其性能和晶閘管很相似。

30年代～50年代：是汞弧整流器發(fā)展迅速并大量應(yīng)用的時期。

1947年：美國著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命。

1956年：美國研制出了最先用于電力領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件——硅整流二極管（SR）。它廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所、軋鋼用直流電動機(jī)的傳動，甚至用于直流輸電。

1957年：美國通用電氣公司發(fā)明了晶閘管（SCR），（即普通反向阻斷型可控硅）。它標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。

但在此之前，用于電力變換的電子技術(shù)就已經(jīng)存在了，把晶閘管出現(xiàn)前的時期稱為史前期或黎明期。

（1）電力電子器件的發(fā)展：其發(fā)展過程也就是電力電子技術(shù)64

到了70年代：晶閘管形成了從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。從70年代開始，在其后的30年時間里，相繼出現(xiàn)了一系列晶閘管的派生器件：不對稱晶閘管（ASCR）

逆導(dǎo)晶閘管（RCT）

雙向晶閘管（TRIAC）

光控晶閘管（LASCR）晶閘管派生器件

快速晶閘管（FST）

高頻晶閘管

可關(guān)斷晶閘管（GTO）

集成門極換流晶閘管（IGCT）MOS柵控晶閘管（MCT）

到了70年代：晶閘管形成了從低壓小電流到高壓大65

在晶體管問世20多年后，用于電力變換的功率晶體管（GTR）才進(jìn)入到工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，到了80、90年代，GTR廣泛應(yīng)用于小功率的電路中。在70年代后期，功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）開始進(jìn)入實(shí)用階段，80年代取得了很大的進(jìn)展。在80年代后期，又出現(xiàn)了絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），它集MOSFET、GTR、GTO（可關(guān)斷晶閘管）的優(yōu)點(diǎn)于一身，在大容量、高頻率的電力電子電路中表現(xiàn)出非凡的性能。多年來，為了提高電力電子裝置的功率密度以減小體積，把多個大功率器件組成的各種單元與驅(qū)動、保護(hù)電路集成一體，構(gòu)成了功率集成電路（PIC）。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在80年代又誕生了智能功率模塊（IPM），它將具有驅(qū)動、保護(hù)、診斷功能的IC與電力半導(dǎo)體器件集成在一個模塊中，并可用于10～100kW功率等級的電力電子系統(tǒng)中。

在晶體管問世20多年后，用于電力變換的功66晶閘管問世，(公元元年)IGBT出現(xiàn)功率集成器件晶閘管時代水銀（汞?。┱髌鲿r代電子管問世全控型器件迅速發(fā)展史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生上述的發(fā)展過程可用下圖來表示：

晶閘管問世，(公元元年)IGBT出現(xiàn)晶閘管時代水銀（汞?。?7上述發(fā)展過程中的電力電子器件可分為三代：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。上述發(fā)展過程中的電力電子器件可分為三代：68

由上可知：電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管為標(biāo)志的，是從以低頻技術(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。所以電力電子技術(shù)的發(fā)展主要分為兩個階段：1）傳統(tǒng)電力電子技術(shù)：時

間：1957年～1980年。典型產(chǎn)品：晶閘管及其派生器件。兩個分支：①微電子學(xué)——以晶體管集成電路為核心形成的對信息的處理技術(shù)。特點(diǎn)：集成度越來越高，規(guī)模越來越大，功能越來越全。

由上可知：電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司69

②電力電子技術(shù)——以晶閘管為核心形成的對電力的處理技術(shù)。特點(diǎn)：晶閘管的派生器件越來越多，功率越來越大，性能越來越好。典型電路：不可控整流電路、相控整流電路、逆變電路以及交流變換電路。2）現(xiàn)代電力電子技術(shù)：時

間：1980年～現(xiàn)在。典型產(chǎn)品：功率場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。特

點(diǎn)：集成化、高壓、大電流；

②電力電子技術(shù)——以晶閘管為核心形成的對電力的處理技術(shù)。70

高頻化：GTO（可關(guān)斷晶閘管）1～2kHz，電力二極管2～5kHz，MOSFET數(shù)百kHz。

全控化：避免了傳統(tǒng)器件關(guān)斷時所需要的強(qiáng)迫換流電路。

電路弱電化，控制技術(shù)數(shù)字化。

多功能化：傳統(tǒng)的，只有開關(guān)功能，多用于整流；

現(xiàn)代的，不但有開關(guān)功能，還可以放大、調(diào)制、振蕩、邏輯運(yùn)算等。

高頻化：GTO（可關(guān)斷晶閘71

關(guān)于電力電子器件的分類：

不可控器件：硅整流管（SR）

半可控器件：只能通過門極電壓控制其開通不能控制其關(guān)斷。1）按控制特性分類代表器件是晶閘管（SCR）

全控型器件：通過對門極（基極或柵極）的控制既可使其開通又可使其關(guān)斷。其代表器件是GTO（可關(guān)斷晶閘管）和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）2）按控制模式分類：電流型控制模式器件

電壓型控制模式器件。

工頻器件3）按工作頻率分類中頻器件

高頻器件

關(guān)于電力電子器件的分類：72

分立器件：

功率集成模塊：由驅(qū)動、控制、傳感、保護(hù)、邏輯電路等集成在一4）按器件結(jié)構(gòu)分類起構(gòu)成的。

復(fù)雜模塊：將功率變換電路與觸發(fā)控制電路、緩沖電路、檢測電路等組合。

73

（2）電力電子電路及其控制技術(shù)的相關(guān)概念：1）電力電子電路的概念：電力電子電路的根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)電能變換和控制。能夠完成電能變換和控制的電路稱為電力電子電路。2）電力電子電路的基本形式：有四種①直流變換電路：將直流電能轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電能的電路。也稱開關(guān)型DC/DC變換電路或稱直流斬波器。②逆變電路：將直流電能變換為交流電能的電路。也稱為DC/AC變換電路。

（2）電力電子電路及其控制技術(shù)的相關(guān)概念：74

逆變器：指完成逆變的電力電子裝置。

有源逆變：將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)中去。

無源逆變：將逆變電路的交流側(cè)直接接到負(fù)載上，把直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。③整流電路：將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。也稱AC/DC變換電路。

整流器：完成整流任務(wù)的電力電子裝置。

逆變電路逆變器：指完成逆變的電力電子裝置。逆變電路75

④交流變換電路：把交流電能的參數(shù)（幅值、頻率）加以轉(zhuǎn)換的電路。也稱為AC/AC變換電路。根據(jù)變換參數(shù)的不同，交流變換電路可分為：

交流調(diào)壓電路——是維持頻率不變，僅改變輸出電壓的幅值。

交—交變頻電路——也稱直接變頻電路（或周波變流器），是不通過中間直

流環(huán)節(jié)而把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成不同頻率的交流電的變換電路。

④交流變換電路：把交流電能的參數(shù)（幅值、頻率）76上述四種變換可用下圖表示：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。上述四種變換可用下圖表示：將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，稱77

3）電力電子電路的控制技術(shù)：要讓電力電子電路完成各種工作任務(wù)，必須為功率變換主電路配以提供門極驅(qū)動信號的控制電路。提供門極驅(qū)動信號控制電路的方法就稱為電力電子電路的控制技術(shù)。

電力電子電路的控制技術(shù)主要有：①相控方式：就是采用延時脈沖控制功率器件導(dǎo)通的相位來控制。

②PWM技術(shù)：就是利用電力電子器件的開通和關(guān)斷產(chǎn)生一定形狀的電壓脈沖序列，經(jīng)過低通濾波器后實(shí)現(xiàn)電能變換，并有效地控制和消除諧波的一種技術(shù)。

③軟開關(guān)技術(shù)：如果開關(guān)器件在開通過程中端電壓很小，在關(guān)斷過程中其電流也很小，這種開關(guān)過程的功率損耗不大，這種技術(shù)稱為軟開關(guān)技術(shù)。④自動控制技術(shù)：主要用于動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度要求較高的場合。主要有PID控制方法、矢量控制方法。

3）電力電子電路的控制技術(shù)：78

3電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在一般工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)以及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，具體如下：電源方面：計(jì)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)3電力電子技術(shù)的應(yīng)用電源方面：79電氣傳動方面：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(shí)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(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)的變速傳動。電氣傳動方面：80電力系統(tǒng)方面：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。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)電力有源濾波器是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量控制，為用戶提供特定要求的電力供應(yīng)的技術(shù)。是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。目的在于用電子開關(guān)取代機(jī)械開關(guān)。電力系統(tǒng)方面：是應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量81

一般工業(yè)：交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)交通運(yùn)輸：電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補(bǔ)償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動力家用電器：“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)、其他：UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置一般工業(yè)：821）一般工業(yè)軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)1）一般工業(yè)軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)832）交通運(yùn)輸2）交通運(yùn)輸843）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置