電力電子技術(shù)課件-第1章緒論

電力電子技術(shù)使用教材電力電子技術(shù)（第5版）王兆安、劉進(jìn)軍主編，機(jī)械工業(yè)出版社主講張新榮學(xué)時(shí)48（8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn))考試第一章緒論1.定義及意義：

電子技術(shù)：研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科

信息電子技術(shù)：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)利用功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)作用控制電功率的流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能進(jìn)行變換的技術(shù)。電力電子技術(shù)：電壓、電流、頻率、波形各方面的變換。能耗大調(diào)速不連續(xù)FCFTFCFT交流變頻調(diào)速，用電效率明顯增大，節(jié)電達(dá)到30%以上。電力電子技術(shù)

電子器件變流技術(shù)控制技術(shù)電子器件：基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)及應(yīng)用的共性問(wèn)題。意義：完成各種用電設(shè)備（負(fù)載）的電源要求節(jié)能應(yīng)用技術(shù)2.電力電子技術(shù)的內(nèi)容⑴交流變直流的技術(shù)：整流技術(shù)⑵直流變直流的技術(shù)：斬波技術(shù)

⑶直流變交流的技術(shù)：逆變技術(shù)⑷交流變交流的技術(shù)：

交流調(diào)壓技術(shù)：變頻技術(shù)：

工頻交流電（固定電壓的）經(jīng)過(guò)電力電子變流裝置變換為可調(diào)電壓工頻交流電。輸入輸出交流直流直流整流直流斬波交流交流電力控制變頻、變相逆變3.電力電子技術(shù)的應(yīng)用概況⑴整流技術(shù)的應(yīng)用

整流器調(diào)壓調(diào)速可控直流電源

電解電鍍用直流電源

蓄電池快速充電用直流電源

高壓靜電噴涂電源礦山機(jī)車(chē)、地鐵、城市電車(chē)用直流電源⑵斬波技術(shù)的應(yīng)用

礦山機(jī)車(chē)的直流脈沖調(diào)速

城市電車(chē)的直流脈沖調(diào)速蓄電池叉車(chē)的直流脈沖調(diào)速各種電加工機(jī)床電源計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、微波爐等用直流電源設(shè)備大，耗電大斬波技術(shù)⑶逆變技術(shù)的應(yīng)用

可逆直流拖動(dòng)系統(tǒng)的逆變環(huán)節(jié)繞線(xiàn)式異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速高壓直流輸電：無(wú)感抗、無(wú)容抗、電磁輻射非常小、經(jīng)濟(jì)。不停電電源（UPS）⑷交流—交流技術(shù)的應(yīng)用

交流調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用交流調(diào)壓器和交流調(diào)功器交流電子開(kāi)關(guān)交流調(diào)壓調(diào)速交流調(diào)壓器交流調(diào)功器

變頻技術(shù)的應(yīng)用

交—直—交變頻技術(shù)交—交變頻器它能大范圍靈活的改變負(fù)載的供電頻率和電壓，并且節(jié)能效果顯著，所以其應(yīng)用幾乎覆蓋了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。它在低速、大功率交流電力拖動(dòng)中得到了成功的應(yīng)用。軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)電解鋁一般工業(yè)交通運(yùn)輸電力系統(tǒng)高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS程控交換機(jī)電子裝置微型計(jì)算機(jī)電子裝置用電源家用電器航天技術(shù)大型計(jì)算機(jī)的UPS新型能源其他電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的電源，因此可以說(shuō)，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(duì)節(jié)省電能有重要意義。特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱(chēng)為是節(jié)能技術(shù).4.與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系⑴與電子學(xué)（信息電子學(xué)）的關(guān)系①都分為器件和應(yīng)用兩大分支

②器件的材料和工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。

③信息電子電路的器件可工作在開(kāi)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工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

④兩者同根同源。

⑵與電力學(xué)（電氣工程）的關(guān)系①電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于電氣工程中

②國(guó)內(nèi)均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè)分支。

③電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個(gè)分支。

高壓直流輸電靜止無(wú)功補(bǔ)償電力機(jī)車(chē)牽引交直流電力傳動(dòng)電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源

⑵與控制理論（自動(dòng)化技術(shù)）的關(guān)系①控制理論廣泛應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中

②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；控制理論是這種接口的有力紐帶。

③電力電子裝置是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。

5.電力電子技術(shù)的發(fā)展半控型、全控型單極性、雙極型、混合型電流控制型、電壓控制型電力電子器件電力電子技術(shù)的發(fā)展

整流器時(shí)代：硅整流管、晶閘管逆變器時(shí)代：巨型功率晶體管、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管變頻器時(shí)代：功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管低頻技術(shù)傳統(tǒng)電力電子技術(shù)高頻技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù)（中小功率電源）（大、中型功率電源）6.課程性質(zhì)、教學(xué)要求和學(xué)習(xí)方法“管為路用”，重點(diǎn)放在電路上。課前做好預(yù)習(xí)，課上認(rèn)真聽(tīng)講并做好筆記，課后及時(shí)歸納、總結(jié)、做習(xí)題，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)。避免學(xué)后忘前。器件、電路、應(yīng)用基本要求：①了解電力電子技術(shù)的發(fā)展概況、動(dòng)態(tài)、應(yīng)用領(lǐng)域和與有關(guān)課程的基本關(guān)系。

②了解與熟悉以SCR為代表的半控性器件和MOSFET

及IGBT為代表的全控性器件的工作機(jī)理、電氣特性和主要參數(shù)。③熟練掌握單相、三相可控整流電路，有源逆變電路的基本工作原理、波形分析和各種負(fù)載對(duì)電路的影響。④掌握直流斬波器、交流調(diào)壓器的工作原理。⑤掌握變頻電路（單相、三相）的工作原理。

⑥無(wú)源逆變電路的工作原理。⑦掌握PWM控制技術(shù)的基本原理、逆變電路及其控制方法。3.在各種器件中，SCR、IGBT、電力MOSFET三種應(yīng)用最為廣泛的器件為本書(shū)的重點(diǎn)。教材內(nèi)容說(shuō)明第一部分：電力電子器件(全書(shū)的基礎(chǔ))1.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(dòng)、緩沖、保護(hù)、串并聯(lián)等器件應(yīng)用的共性問(wèn)題和基礎(chǔ)性問(wèn)題。2.以器件的應(yīng)用為目的而展開(kāi)，基本上不涉及器件的制造工藝。第二部分：各種電力電子電路第3～6章(全書(shū)的主體)是各種基本電路。在內(nèi)容的介紹中，突出共同的分析方法對(duì)理解電路的工作原理十分有益的，例如，電力電子電路是非線(xiàn)性的，但當(dāng)電路中各開(kāi)關(guān)器件通斷狀態(tài)一定時(shí)，又可按線(xiàn)性電路來(lái)分析。這一基本分析方法對(duì)各種電力電子電路都是適用的。第三部分：脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)第7、8兩章1.PWM控制技術(shù)中沒(méi)有新的電路拓?fù)涑霈F(xiàn)，但由于采用了這一新的控制方法，使電力電子電路的性能有了很大的改善，一些以前難以實(shí)現(xiàn)的控制策略借助這一技術(shù)而得以實(shí)現(xiàn)。2.PWM控制方法對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。3.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是近年出現(xiàn)的一種新技術(shù)，它對(duì)提高工作頻率，提高功率密度，提高效率都有重要意義。4.軟開(kāi)關(guān)電路一般并不改變?cè)瓉?lái)的基本電路，而是在其基礎(chǔ)上附加了一些電路，從而實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。5.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)也適用于各種電力電子電路在本課程前，應(yīng)學(xué)過(guò)“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”兩門(mén)課程，并已能熟練掌握示波器等電子儀器的使用方法。后續(xù)課程之一是“運(yùn)動(dòng)控制”參考書(shū)：1.電力電子技術(shù)，郭世明主編，西南交通大學(xué)出版社，2002

2.電力電子技術(shù)，王云亮主編，電子工業(yè)出版社，2004

3.電力電子技術(shù)，蘇玉剛主編，重慶大學(xué)出版社，2004

4.電力電子技術(shù)習(xí)題集，西北工業(yè)大學(xué)