電力電子第1章 緒論

電力電子技術(shù)--緒論PowerElectronicsIntruduction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能量進行變換和控制的技術(shù)。電力電子學—學術(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)?；A核心半導體物理電路理論電力電子學的倒三角形

1973年，電力電子專家（IEEE_PESC)會議，美國W.Newell用倒三角形對電力電子學進行了描述，被全世界普遍接受。電力電子學電子學電力學控制理論連續(xù)、離散

電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機信息處理電力變換控制方法弱電控制強電！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)在電氣工程學科中的地位電氣工程電力電子與電力傳動電工理論與新技術(shù)電機與電器電力系統(tǒng)及其自動化高電壓與絕緣技術(shù)電力電子技術(shù)與電力傳動自動化2個二級學科合并而成！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)信息科學電工制造能源科學電工理論包括電路理論和電磁場理論—基礎；電工制造包括電機設備、電器設備、電力電子設備、電工材料、電氣絕緣等；電力系統(tǒng)包括電網(wǎng)運行與控制、電氣自動化、電氣裝備與系統(tǒng)運行等。7三、電力電子技術(shù)發(fā)展史◆一般認為，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晶閘管為標志的。1957年晶閘管的誕生（美國通用的產(chǎn)品，1956貝爾實驗室發(fā)明），特點：半控、耐壓、流大、1958商業(yè)化170年代以后進入新的時期

GTO、GTR、Power-MOSFET主控方式：PWM，提高電路特性280年代復合型器件異軍突起

IGBT：MOSFET與GTR結(jié)合

IGCT：MOSFET與GTO結(jié)合特點：驅(qū)動功率小、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、控制、保護、功率特點：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)的應用采用電力變換后的調(diào)速系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)電機控制電壓—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調(diào)速全國60%的電能由電機消耗（其中直流占20%）直流電動機交流電動機11電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。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)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。?2、交通運輸12飛機、船舶電動汽車13電梯電動自行車14直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，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)、微處理機技術(shù)和控制技術(shù)等高新技術(shù)集中應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，發(fā)達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的直流電源供電。通信設備中的程控交換機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、音響設備、家用計算機等此外，有些洗衣機、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)。當需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，也離不開電力電子技術(shù)。新能源發(fā)電23光伏與風電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太陽能混合動力車德國弗萊堡太陽村25風力發(fā)電26主電路板信號調(diào)理板CPU板實際的三相裝置五、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：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖相位⑵頻率控制：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制脈沖頻率⑶脈寬調(diào)制：控制信號幅度變化表現(xiàn)為控制導通占空比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)容及學時分配緒論---2學時；整流電路---14學時；電力電子器件及驅(qū)動保護---6學時；直流斬波---4學時；交流電力變換---6學時；無源逆變----10學時；脈寬調(diào)制技術(shù)---4學時；軟開關(guān)---2學時；應用----8學時。共64學時，講課56學時，實驗8學時。32七、學習方法TheFirstthingwastheextraordinarilysuccessfulgroupsreallybelieveinthemselves；

Thesecondthingwastheywerealwaysaskingquestions.

FromTalBen-Shahar《PositivePsychologyLecture》哈佛大學心理學講師格外成功的秘訣：勤奮、思考、實踐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（時間、老師、設備、網(wǎng)絡等）樹意識，抓基礎，重實踐，求創(chuàng)新，更卓越。36八、考核方式閉卷考試總成績?yōu)槠谀┏煽兒蛯嶒?、平時成績的加權(quán)平均。期末成績占70~80%；實驗和平時成績占20~30%。九、答疑時間和地點時間：周二下午4：30地點：教5-60337十、參考教材1、王兆安。電力電子技術(shù)（第四版）。北京：機械工業(yè)出版社，2002。2、陳國呈譯，日本電氣學會編。電力電子電路。北京：科學出版社。3、鄭宏捷。電力電子技術(shù)。北京：科學出版社。4、賀益康，潘再平。電力電子技術(shù)。北京：科學出版社。5、Muhammad