电力电子技术--绪论

电力电子技术PowerElectronics主编：龙志文副主编：李金钟刘成梅主审：陈铁牛电力电子技术PowerElectronics教案制作：龙志文施卫华主要特色1.是教育部高等职业教育示范专业规划教材；2.是高职高专电气自动化专业的主干课程；3.降低了理论高度，突出以应用为目的；4.书中列举的器件和介绍的应用实例能反映电力电子技术的发展趋势；5.对于两年制高职高专和三年制高职高专都可以适用。主要内容第7章电力电子装置应用实例绪论第1章电力电子器件第2章可控整流电路第3章逆变电路第4章PWM脉宽调制变频电路第5章直流斩波电路第6章交—交变换电路及软开关技术绪论1.电力电子技术概述。2.电力电子技术的主要功能与应用。3.电力电子技术的发展。4.本课程的任务与要求。1.电力电子技术概述1.1电力电子技术的概念1.2电力电子技术和相关学科的关系1.3电力电子器件的发展1.1电力电子技术的概念电力电子技术是以电力系统为对象的电子技术，具体地说就是利用电力电子器件对电能进行控制、转换和传输的技术。它的研究对象是电力电子器件的应用，电力电子电路的电能变换原理及电力电子装置的开发与应用技术。1.2电力电子技术和相关学科的关系•电力电子学(PowerElectronics)名称60年代出现。•1974年，美国的W.Newell用右图的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。电力电子学电子学电力学控制理论连续、离散图1描述电力电子学的倒三角形1.2电力电子技术和相关学科的关系与电子学（信息电子学）的关系都分为器件和应用两大分支。器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同。信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。二者同根同源。1.2电力电子技术和相关学科的关系与电力学（电气工程）的关系电力电子技术广泛用于电气工程中：高压直流输电静止无功补偿电力机车牵引交直流电力传动电解、电镀、电加热、高性能交直流电源国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。1.2电力电子技术和相关学科的关系与控制理论（自动化技术）的关系控制理论广泛用于电力电子系统中。电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口；控制理论是这种接口的有力纽带。电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。1.3电力电子器件的发展1.3.1传统电力电子器件阶段主要是功率整流与晶闸管（也曾称为可控硅），属于不控与半控型器件。自1957年第一只晶闸管诞生以来，现已由普通晶闸管衍生出快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等品种，经过近半个世纪的发展器件的电压、电流等技术参数均有了很大的提高，单只晶闸管的容量已达8KV、6KA。晶闸管器件价格相对低廉，在高电压、大电流方面的发展空间依然很大。1.3.2现代电力电子器件阶段二十世纪80年代以来，将微电子技术与电力电子技术结合，研制出新一代高频、全控型器件我们将其称为现代电力电子器件。主要的有电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应管（MOSFET）、结缘栅双极型晶体管（IGBT）、MOS门极晶闸管（MCT）、静电感应晶体管（SIT）等全控型高频电力电子器件相继问世。特别是以IGBT、SIT等为代表的全控型复合器件的问世，它们集MOSFET管驱动功率小、开关速度快和GTR（或GTO）載流能力大的优点于一身，在大容量、高频率的电力电子电路中表现出非凡的性能。1.3电力电子器件的发展2、电力电子技术的主要功能与应用电力电子电路是以电力电子器件为核心，其基本的转换形式和功能有以下四种:2.1整流与可控整流电路也称为交流／直流（AC/DC）变换电路2.2直流斩波电路亦称为DC/DC转换2.3逆变电路亦称为直流／交流（DC/AC）变换电路2.4交流变换电路（AC/AC变换）2、电力电子技术的主要功能与应用◘一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业◘交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海◘电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器：节能灯、变频空调其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置2、电力电子技术的主要功能与应用2、电力电子技术的主要功能与应用轧钢机航天飞行器柔性交流输电技术2、电力电子技术的主要功能与应用电气化铁路变频空调电子装置3.1电力电子器件的发展♥大容量化♥高频化♥易驱动♥降低导通压降♥模块化♥功率集成化3、电力电子技术的发展3、电力电子技术的发展晶闸管问世，IGBT及功率集成器件出现和发展时代晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代电子管问世史前期19041930194719571970198019902000t(年)晶体管诞生3、电力电子技术的发展3.2变流电路与控制的发展传统电力电子技术以整流为主导，以移相触发（相控）、PID模拟控制为主；二十世纪80年代以来高频全控器件的出现，使逆变、斩波电路的应用日益广泛电力电子技术是节能技术数字控制替代了模拟控制4、本课程的任务与要求本课程是高校电气工程类专业中的主干课程之一。学习本课程时，要着重物理概念与基本分析方法的学习，理论与实际相结合，尽可能的做到器件、电路、应用三者相结合。在学习方法上要特别注意电路的波形分析与相位分析，在工作原理分析时紧紧抓住电力电子器件在电路中导通与截止的变化过程，从波形分析中进一步理解电路的工作情况。本课程将涉及高等数学、电路分析、电子技术、电机拖动等知识，学习本课程时需要复习相关课程并综合运用所学知识。4、本课程的任务与要求