電力電子學(xué)-緒論

電力電子技術(shù)PowerElectronics戴衛(wèi)力

Ph.D1什么是電力電子技術(shù)2電力電子技術(shù)的發(fā)展史3電力電子技術(shù)的應(yīng)用4國(guó)內(nèi)外著名企業(yè)、學(xué)府1

什么是電力電子技術(shù)?1.1

電力電子與信息電子1.2

兩大分支1.3

與其他學(xué)科的關(guān)系1.4

地位和未來(lái)信息電子技術(shù)——信息處理電力電子技術(shù)——電力變換

電子技術(shù)一般即指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。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)電力電子技術(shù)——使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，即應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。目前電力電子器件均用半導(dǎo)體制成，故也稱(chēng)電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)變換的“電力”，可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可小到數(shù)W甚至mW級(jí)。1.1電力電子與信息電子1.2

兩大分支

電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理。

變流技術(shù)（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)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)的核心，理論基礎(chǔ)是電路理論。

電力——交流和直流兩種

從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。

電力變換四大類(lèi)

AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC

變流技術(shù)表1

電力變換的種類(lèi)逆變直流斬波直流變頻、變相整流交流交流直流

輸出輸入

進(jìn)行電力變換的技術(shù)稱(chēng)為變流技術(shù)。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)圖1

描述電力電子學(xué)的倒三角形都分為器件和應(yīng)用兩大分支。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。應(yīng)用的理論基礎(chǔ)、分析方法、分析軟件也基本相同。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只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。二者同根同源。

與電子學(xué)（信息電子學(xué)）的關(guān)系1.3

與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.4

地位和未來(lái)電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制一起，和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來(lái)科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。計(jì)算機(jī)人腦電力電子技術(shù)消化系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)電力電子＋運(yùn)動(dòng)控制肌肉和四肢電力電子技術(shù)是電能變換技術(shù),是把粗電變?yōu)榫姷募夹g(shù)，能源是人類(lèi)社會(huì)的永恒話題，電能是最優(yōu)質(zhì)的能源，因

此，電力電子技術(shù)將青春永駐。一門(mén)嶄新的技術(shù)，21世紀(jì)仍將以迅猛的速度發(fā)展。歷史是人類(lèi)社會(huì)的一面鏡子分析過(guò)去、現(xiàn)在有助于把握未來(lái)科學(xué)史是科學(xué)家的一面鏡子了解一門(mén)學(xué)科的過(guò)去、現(xiàn)在有助于把握未來(lái)2電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(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及功率集成器件出現(xiàn)和發(fā)展時(shí)代晶閘管時(shí)代水銀（汞?。┱髌鲿r(shí)代電子管問(wèn)世全控型器件迅速發(fā)展時(shí)期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生一般工業(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(dòng)汽車(chē)、航空、航海電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無(wú)功補(bǔ)償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動(dòng)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3

電力電子技術(shù)的應(yīng)用軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)電解鋁1）一般工業(yè)2）交通運(yùn)輸3）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS4）電子裝置用電源程控交換機(jī)電子裝置微型計(jì)算機(jī)5）家用電器6）其他大型計(jì)算機(jī)的UPS航天技術(shù)新型能源總之，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，激

發(fā)人們學(xué)習(xí)、研究電力電子技術(shù)并使其飛速發(fā)

展。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

在中國(guó)的世界500強(qiáng)電氣公司美國(guó)GE電氣

節(jié)能燈風(fēng)電系統(tǒng)核磁共振HVDC水處理美國(guó)Emerson電氣變頻器UPS風(fēng)電系統(tǒng)雅達(dá)電源子公司變頻器UPS變頻器(羅賓康)

電力機(jī)車(chē)電力系統(tǒng)設(shè)備

變頻器HVDC

電力系統(tǒng)設(shè)備

變頻器筆記本電源市場(chǎng)占有率第一臺(tái)灣光寶科技

美國(guó)Santak電氣軌道交通:列車(chē)電源,機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)德國(guó)Siemens電氣瑞士ABB電氣法國(guó)施耐德電氣法國(guó)阿爾斯通荷蘭Philip電氣日本三菱、安川電氣臺(tái)灣Delta電氣LED照明，綠色電源變頻器筆記本、通訊電源，現(xiàn)在武進(jìn)投資6億美金4

國(guó)內(nèi)知名企業(yè)國(guó)電南瑞北京利德華服高壓變頻器中國(guó)南車(chē)株洲電力上海思源電氣無(wú)錫尚德常州天合光能/軌道交通工程中心上海電氣集團(tuán)許繼電氣合肥陽(yáng)光九州電氣5

國(guó)內(nèi)外電力電子專(zhuān)業(yè)名校MIT（麻省理工學(xué)院）Wisconsin（威斯康星）弗吉尼亞CEPC研究中心英國(guó)shiffiled瑞士蘇黎世工學(xué)院韓國(guó)首爾大學(xué)新加坡國(guó)立大學(xué)南洋理工大學(xué)香港科技大學(xué)香港大學(xué)浙江大學(xué)華中科技大學(xué)清華大學(xué)南京航空航天大學(xué)西安交通大學(xué)上海交通大學(xué)5

推薦國(guó)內(nèi)外電力電子相關(guān)經(jīng)典著作[1]

陳堅(jiān)教授著，電力電子學(xué)—電力電子變換和控制技術(shù)（第二版），華中科技大學(xué)，高等教育出版社，2002.1。[2]丁道宏教授著，電力電子技術(shù)（修訂版），南京航空航天大學(xué)，，航空工業(yè)出版社，1999.8。[3]B.K.Bose,現(xiàn)代電力電子學(xué)與交流傳動(dòng)，MassachusettsInstituteofTechnology,機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6。