第0章-緒論 電力電子技術(shù)介紹

電力電子技術(shù)PowerElectronics緒論什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)與其它學(xué)科的關(guān)系電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用課程要求教材內(nèi)容簡(jiǎn)介和使用說(shuō)明31.什么是電力電子技術(shù)IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)的電力電子學(xué)會(huì)對(duì)電力電子技術(shù)的定義：電力電子技術(shù)是一種電能處理技術(shù)(ElectricalEnergyProcessing)，即采用功率半導(dǎo)體器件（電力電子器件）和線路對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換(conversion)、控制(control)和高效利用(efficientuse)的一門(mén)技術(shù)。廣泛應(yīng)用于各種電源系統(tǒng)、電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)及電力系統(tǒng)等工業(yè)生產(chǎn)和民用部門(mén)。4500WDC-DC變換器方法1方法2方法3的原理圖變換器的輸出電壓波形方法3具有低通濾波器變換器的原理圖主要研究?jī)?nèi)容（PowerElectronicscontents)1)

電力電子器件

PowerSemiconductorDevices2)電力電子電路

PowerElectronicscircuits3)電力電子裝置

PowerElectronicsEquipments電力電子器件不可控：

PowerDiodes半控型：

Thyristors(Silicon-ControlledRectifier)全控型：

PowerBipolarJunctionTransistors(BJT)GateTurnOffThyristors(GTO)Powermetal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistors(MOSFET)InsulatedGateBipolarJunctionTransistors(IGBT)電力電子電路InputOutput名稱(chēng)ACDCRectifierDCACInverterACACACvoltagecontroller

(頻率不變)ACACCycloconverter

(頻率變化）DCDCDCchopper電力電子裝置功率輸出2、與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子學(xué)(PowerElectronics)名稱(chēng)60年代出現(xiàn)；1974年，美國(guó)的W.Newell用圖1的倒三角形對(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)描述電力電子學(xué)的倒三角形81）RelationshipofPowerElectronics

toElectronics信息電子技術(shù)——信息處理電力電子技術(shù)——電力變換

模擬電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5兩大分支電力電子器件電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理電力電子電路（電力電子器件應(yīng)用技術(shù)）用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對(duì)其進(jìn)行控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)的核心，理論基礎(chǔ)是電路理論。62）RelationshipofPowerElectronicstoPower電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中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、高性能交直流電源國(guó)內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè)分支電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個(gè)分支103）RelationshipofPowerElectronicstoControl控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù),弱電和強(qiáng)電的接口?？刂评碚撌沁@種接口的有力紐帶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)113.電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的晶閘管問(wèn)世，(公元元年)

IGBT出現(xiàn)功率集成器件晶閘管時(shí)代水銀（汞弧）整流器時(shí)代電子管問(wèn)世全控型器件迅速發(fā)展史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生153.電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用直流電機(jī)調(diào)速、交流電機(jī)調(diào)速電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置、自然能源發(fā)電電源裝置：電解、電熱直流電源電機(jī)車(chē)牽引電源中頻電源不間斷電源UPS

開(kāi)關(guān)電源174、課程要求熟悉和掌握可控整流電路、逆變電路的基本原理及參數(shù)計(jì)算；掌握變頻電路、斬波電路、調(diào)壓電路的工作原理，重點(diǎn)掌握全控型逆變電路的基本原理；熟悉常用觸發(fā)電路的特點(diǎn)；熟悉晶閘管和全控器件的工作特點(diǎn)，能夠正確選擇電力電子器件；掌握電力電子電路的仿真方法。5、教材的內(nèi)容簡(jiǎn)介和使用說(shuō)明1）教材的內(nèi)容簡(jiǎn)介2）教材的使用說(shuō)明3）參考資料4）課程成績(jī)分配1）教材的內(nèi)容簡(jiǎn)介教材的內(nèi)容可分為三大部分第一部分：電路分析及電力半導(dǎo)體器件（第1，2章-----全書(shū)的基礎(chǔ))第二部分：各種電力電子電路（第3~7章-----全書(shū)的主體)第三部分：工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用（第8章-----技術(shù)的應(yīng)用）272）教材的使用說(shuō)明每章的最后有習(xí)題，對(duì)全章的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的應(yīng)用課時(shí)分配：課內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)為42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)。和其他課程的關(guān)系：電路電子技術(shù)基礎(chǔ)電力電子技術(shù)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)283）參考資料王兆安，黃俊《電力電子技術(shù)》

機(jī)械工業(yè)出版社2003；劉志剛《電力電子技術(shù)》

清華大學(xué)出版社，2004；JaiP.Agrawal，Powerelectronicsystem:Theoryanddesign，

TsinghuaUniversityPresi，2001。3）參考資料JournalsandConferences:電力電子技術(shù)IEEETransactionsonPowerElectronicsIEEETransactionsonIndustrialElectronicsIEEETransactionsonPowerDeliveryIEEETransactionsonIndustryApplicationAppliedPowerElectronicsConference(APEC)InternationalPowerElectronicsConference(IPEC)PowerElectronicsSpecialistConferece(PESC)MATLAB在電力電子中的應(yīng)用MATLAB/SIMULINK簡(jiǎn)介MATLAB是國(guó)際公認(rèn)的優(yōu)秀科技應(yīng)用軟件。1993年出現(xiàn)了SIMULINK,這是基于框圖的仿真平臺(tái)，SIMULINK掛接在MATLAB環(huán)境上，以MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模型框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。Simulink提供了各種仿真工具，尤其是它不斷擴(kuò)展的、內(nèi)容豐富的模塊庫(kù)，為系統(tǒng)的仿真提供了極大的便利。在MATLAB的Simulink平臺(tái)上，用戶(hù)只要將所需的功能模塊從工具箱中拖曳入工作窗口，連線及設(shè)置參數(shù)，就很容易構(gòu)建出所需的模型，并對(duì)其進(jìn)行分析。SIMULINK模塊庫(kù)連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)離散系統(tǒng)模塊庫(kù)函數(shù)與表格模塊庫(kù)數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)非線性系統(tǒng)模型庫(kù)信號(hào)與系統(tǒng)模型庫(kù)儀器儀表模塊庫(kù)信號(hào)源模塊庫(kù)子系統(tǒng)模塊庫(kù)電力系統(tǒng)模型庫(kù)Connectors:連接件模塊庫(kù)包括接地端，中性點(diǎn)，連接點(diǎn)等。電力系統(tǒng)工具箱包括：連接件模塊庫(kù)電源模塊庫(kù)電器元件模塊庫(kù)電機(jī)模塊庫(kù)電力電子元件模塊庫(kù)測(cè)量?jī)x器模塊庫(kù)其它電氣模塊庫(kù)電力系統(tǒng)模型庫(kù)ElectricalSource:電源模塊庫(kù)包含了電路和電力系統(tǒng)中使用的交流、直流電源。電力系統(tǒng)模型庫(kù)Elements:電器元件模塊庫(kù)包含了各種常用的電器和電路元件的模型，如開(kāi)關(guān)、變壓器、電阻、電感、和電容等。其中電阻、電感和電容是以串聯(lián)或并聯(lián)的組合形式給出的。電力系統(tǒng)模型庫(kù)Extralibrary:其它模塊庫(kù)控制模塊庫(kù)：內(nèi)有6脈沖發(fā)生器，PWM發(fā)生器，時(shí)鐘等。離散化的測(cè)量模塊庫(kù)：各種離散測(cè)量模塊。離散化的控制模塊庫(kù)：離散PI,PID控制器，離散PWM發(fā)生器和二階濾波器測(cè)量模塊庫(kù)：有交流調(diào)速中的abc到dqo的坐標(biāo)變換等。三相模塊庫(kù)：包括三相串聯(lián)，并聯(lián)的RLC支路或負(fù)載，各種接法的三相變壓器等。電力系統(tǒng)模型庫(kù)直流電機(jī)模塊庫(kù)Machines:電機(jī)模塊庫(kù)包含了多種直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和同步電機(jī)的模型。電機(jī)的參數(shù)單位有標(biāo)么值單位和標(biāo)準(zhǔn)單位制兩種。電力系統(tǒng)