電力電子第1章 緒論

電力電子技術(shù)--緒論P(yáng)owerElectronicsIntruduction主講：孫向東、伍文俊、寧耀斌

2一、電力電子技術(shù)的定義

電力電子技術(shù)：用于電力領(lǐng)域中的電子技術(shù)。采用電力電子器件對(duì)能量進(jìn)行變換和控制的技術(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：電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)。基礎(chǔ)核心半導(dǎo)體物理電路理論電力電子學(xué)的倒三角形

1973年，電力電子專家（IEEE_PESC)會(huì)議，美國W.Newell用倒三角形對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，被全世界普遍接受。電力電子學(xué)電子學(xué)電力學(xué)控制理論連續(xù)、離散

電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)信息處理電力變換控制方法弱電控制強(qiáng)電！4電力變換種類及電力電子電路⑴整流電路（AC/DC）；⑵逆變電路（DC/AC）；⑶直流斬波電路（DC/DC）；⑷交流變換電路（AC/AC）。5二、電力電子技術(shù)在電氣工程學(xué)科中的地位電氣工程電力電子與電力傳動(dòng)電工理論與新技術(shù)電機(jī)與電器電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化高電壓與絕緣技術(shù)電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)自動(dòng)化2個(gè)二級(jí)學(xué)科合并而成！電氣工程的雙三角形電氣工程與電子信息工程相互融合，能源利用離不開電氣工程！電氣工程電工理論電力系統(tǒng)信息科學(xué)電工制造能源科學(xué)電工理論包括電路理論和電磁場(chǎng)理論—基礎(chǔ)；電工制造包括電機(jī)設(shè)備、電器設(shè)備、電力電子設(shè)備、電工材料、電氣絕緣等；電力系統(tǒng)包括電網(wǎng)運(yùn)行與控制、電氣自動(dòng)化、電氣裝備與系統(tǒng)運(yùn)行等。7三、電力電子技術(shù)發(fā)展史◆一般認(rèn)為，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(gè)晶閘管為標(biāo)志的。1957年晶閘管的誕生（美國通用的產(chǎn)品，1956貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明），特點(diǎn)：半控、耐壓、流大、1958商業(yè)化170年代以后進(jìn)入新的時(shí)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(diǎn)：驅(qū)動(dòng)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(dòng)、控制、保護(hù)、功率特點(diǎn)：緊湊、體積小電力電子技術(shù)元年9傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)：四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用采用電力變換后的調(diào)速系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)電機(jī)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)10電鍍裝置大功率電解電鍍交直流電機(jī)調(diào)速全國60%的電能由電機(jī)消耗（其中直流占20%）直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)11電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。?2、交通運(yùn)輸12飛機(jī)、船舶電動(dòng)汽車13電梯電動(dòng)自行車14直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，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（LightDCTransmission）主要采用IGBT。柔性交流輸電（FlexibleACTransmission－FACTS）是將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)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(yùn)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)

據(jù)估計(jì)，發(fā)達(dá)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。15TSC

TCR

無功補(bǔ)償和諧波抑制晶閘管控制電抗器

（ThysistorControlledReactor－TCR）；晶閘管投切電容器

（ThysistorControlledCapacitor－TSC）；16APF

有源電力濾波器（ActivePowerFilter－APF）17SVG靜止無功發(fā)生器（StaticVARGenerator－SVG）184、電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源（ThysistorRectifyingPowerSupply)，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源（HighFrequencySwitchingModePowerSupply）。servercomputerTelecommunication195、家用電器

變頻空調(diào)器、電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計(jì)算機(jī)等此外，有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐206、航天航空217、其他

不間斷電源（UninterruptablePowerSystem－UPS）22

傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電（Thermalpower）、水力發(fā)電（Waterpower）以及核能發(fā)電。

新能源（NewEnergy）：太陽能發(fā)電（SolarPower）、風(fēng)力發(fā)電（WindPower）燃料電池（FuelCell）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(chǔ)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)。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，也離不開電力電子技術(shù)。新能源發(fā)電23光伏與風(fēng)電24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(dòng)力車德國弗萊堡太陽村25風(fēng)力發(fā)電26主電路板信號(hào)調(diào)理板CPU板實(shí)際的三相裝置五、電力電子技術(shù)的內(nèi)容271、電力電子器件按器件的開關(guān)控制特性劃分：⑴不控型器件：功率二極管DIODE⑵半控型器件：晶閘管SCR⑶全控型器件（自關(guān)斷器件）：GTO，MOSFET，IGBT，IGCT，SIT。。。28整流電路（AC/DC）逆變電路（DC/AC）2、電力電子電路29交流變換電路（AC/AC）直流斬波電路（DC/DC）303、控制方式⑴相位控制：控制信號(hào)幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖相位⑵頻率控制：控制信號(hào)幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖頻率⑶脈寬調(diào)制：控制信號(hào)幅度變化表現(xiàn)為控制導(dǎo)通占空比⑷組合控制。4、電力電子裝置可靠、高效、綠色、體積小、重量輕、噪聲小31六、主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配緒論---2學(xué)時(shí)；整流電路---14學(xué)時(shí)；電力電子器件及驅(qū)動(dòng)保護(hù)---6學(xué)時(shí)；直流斬波---4學(xué)時(shí)；交流電力變換---6學(xué)時(shí)；無源逆變----10學(xué)時(shí)；脈寬調(diào)制技術(shù)---4學(xué)時(shí)；軟開關(guān)---2學(xué)時(shí)；應(yīng)用----8學(xué)時(shí)。共64學(xué)時(shí)，講課56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。32七、學(xué)習(xí)方法TheFirstthingwastheextraordinarilysuccessfulgroupsreallybelieveinthemselves；

Thesecondthingwastheywerealwaysaskingquestions.

FromTalBen-Shahar《PositivePsychologyLecture》哈佛大學(xué)心理學(xué)講師格外成功的秘訣：勤奮、思考、實(shí)踐1、態(tài)度33一切皆有可能342、重視累積353、最大限度利用現(xiàn)有資源（時(shí)間、老師、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等）樹意識(shí)，抓基礎(chǔ)，重實(shí)踐，求創(chuàng)新，更卓越。36八、考核方式閉卷考試總成績(jī)?yōu)槠谀┏煽?jī)和實(shí)驗(yàn)、平時(shí)成績(jī)的加權(quán)平均。期末成績(jī)占70~80%；實(shí)驗(yàn)和平時(shí)成績(jī)占20~30%。九、答疑時(shí)間和地點(diǎn)時(shí)間：周二下午4：30地點(diǎn)：教5-60337十、參考教材1、王兆安。電力電子技術(shù)（第四版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002。2、陳國呈譯，日本電氣學(xué)會(huì)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