電力電子技術(shù) 緒論

電力電子技術(shù)PowerElectronics上海拓普信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院電子與自動(dòng)化學(xué)院1.電力電子技術(shù)的概念2.電力電子技術(shù)的開展3.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域4.本課程的學(xué)習(xí)要求緒論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位置和未來1.電力電子技術(shù)的概念信息電子技術(shù)——信息處置電力電子技術(shù)——電力變換電子技術(shù)普通即指信息電子技術(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)〔PowerElectronics〕——以電力為對(duì)象的電子技術(shù)，包括電力電子器件、變流電路和控制電路三部分，是電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的交叉學(xué)科。目前電力電子器件均用半導(dǎo)體制成，故也稱電力半導(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變流技術(shù)〔電力電子器件運(yùn)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)展控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子安裝和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)的中心，實(shí)際根底是電路實(shí)際。1.2兩大分支電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的根底，實(shí)際根底是半導(dǎo)體物理。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。電力變換四大類交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流表1電力變換的種類進(jìn)展電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù)。逆變直流斬波直流交流電力控制變頻、變相整流交流交流直流輸出輸入1.2兩大分支變流技術(shù)電力電子學(xué)(PowerElectronics)稱號(hào)60年代出現(xiàn)。1974年，美國的W.Newell用圖1的倒三角形對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)展了描畫，被全世界普遍接受。電力電子學(xué)電子學(xué)電力學(xué)控制實(shí)際延續(xù)、離散電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)圖1描畫電力電子學(xué)的倒三角形1.3與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系都分為器件和運(yùn)用兩大分支。器件的資料、工藝根本一樣，采用微電子技術(shù)。運(yùn)用的實(shí)際根底、分析方法、分析軟件也根本一樣。信息電子電路的器件可任務(wù)在開關(guān)形狀，也可任務(wù)在放大形狀；電力電子電路的器件普通只任務(wù)在開關(guān)形狀。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1.3與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中高壓直流輸電靜止無功補(bǔ)償電力機(jī)車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)科中最為活潑的一個(gè)分支。與電力學(xué)〔電氣工程〕的關(guān)系控制實(shí)際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)，是弱電和強(qiáng)電的接口；控制實(shí)際是這種接口的有力紐帶。電力電子安裝是自動(dòng)化技術(shù)的根底元件和重要支撐技術(shù)。與控制實(shí)際〔自動(dòng)化技術(shù)〕的關(guān)系1.3與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制一同，和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(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)，能源是人類社會(huì)的永久話題，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。一門嶄新的技術(shù)，21世紀(jì)仍將以迅猛的速度開展。1.4位置和未來電力電子技術(shù)的開展史是以電力電子器件的開展史為綱的。晶閘管問世，(“公元元年〞)IGBT及功率集成器件出現(xiàn)和開展時(shí)代晶閘管時(shí)代水銀〔汞弧〕整流器時(shí)代電子管問世全控型器件迅速開展時(shí)期史前期〔黎明期〕19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生2.電力電子技術(shù)的開展

2.1電力電子器件2.電力電子技術(shù)的開展

2.1電力電子器件2.電力電子技術(shù)的開展2.2電力電子技術(shù)的開展2.2.1整流器時(shí)代用大功率硅整流器和晶閘管將工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電〔20世紀(jì)60～70年代〕。2.2.2逆變器時(shí)代將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電，主要用于變頻調(diào)速〔20世紀(jì)70～80年代〕。2.2.3變頻器時(shí)代采用新型電力電子器件〔MOSFET、IGBT等〕制造的高頻變頻調(diào)速器〔80年代后〕。開關(guān)電源技術(shù)高頻開關(guān)電源〔SMR〕，開關(guān)頻率為50～100KHz，小型、高效，容量較高，用于通訊電源等。直流/直流〔DC/DC〕變換器用于電車無極調(diào)速，節(jié)能。不延續(xù)電源〔UPS〕用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。變頻器電源用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速高頻逆變式整流焊機(jī)電源AC－DC－DC－AC大功率開關(guān)型高壓直流電源輸出電壓50KV，電流0.5A以上。電力有源濾波器抑制電網(wǎng)諧波。3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)電解鋁1〕普通工業(yè)3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域2〕交通運(yùn)輸3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域3〕電力系統(tǒng)SVC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償安裝高壓直流安裝HVDC柔性交流輸電FACTS3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域4〕電子安裝用電源程控交換機(jī)電子安裝微型計(jì)算機(jī)3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域5〕家用電器3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域6〕其他大型計(jì)算機(jī)的UPS航天技術(shù)新型能源3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域總之，電力電子技術(shù)的運(yùn)用范圍非常廣泛，激發(fā)人們學(xué)習(xí)、研討電力電子技術(shù)并使其飛速開展。電力電子安裝提供應(yīng)負(fù)載的是各種不同的電源，因此可以說，電力電子技術(shù)研討的也就是電源技術(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，在運(yùn)用量非常龐大的照明電源等方面，因此它也被稱為是節(jié)能技術(shù)。3.電力電子技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域課程的性質(zhì)、目的和義務(wù)4.本課程的學(xué)習(xí)要求本課程的目的和義務(wù)是使學(xué)生熟習(xí)各種電力電子器件的特性和運(yùn)用方法；掌握各種電力電子電路的構(gòu)造、任務(wù)原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)技藝；熟習(xí)各種電力電子安裝的運(yùn)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的。本課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)必修的技術(shù)根底課。4.學(xué)習(xí)本課程的要求(3)能正確選擇電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路；熟習(xí)常用器件組成的變流電路所必要的維護(hù)設(shè)備的選取。(1)熟習(xí)晶閘管SCR、電力MOSFET、IGBT等電力電子器件的根本構(gòu)造，掌握其外部特性、主要參數(shù)以及器件的額定參數(shù)選擇，能查閱器件手冊(cè)選取所需的器件，會(huì)對(duì)器件進(jìn)展簡單