电力电子技术基础-绪论

《电力电子技术基础》第一章绪论一、电力电子技术的基本概念电子技术信息电子技术模拟电子技术数字电子技术电力电子技术1、什么是电力电子技术？电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。信息处理电力变换所处理电力的单位大到数百MW甚至GW，小到数W甚至mW电力电子技术是一门新兴的交叉学科，“电力电子学”这一概念在60年代出现。2、电力电子技术学电力电子系统的组成：1974年，美国的W.Newell用倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。电子学电力学电力电子学连续、离散控制理论3、电力电子技术研究任务电力电子技术的研究任务：电力电子器件的应用；电力电子电路的电能变换原理；控制技术以及电力电子装置的开发与应用。输入输出交流（AC）直流（DC）直流（DC）整流直流斩波交流（AC）交流电力控制变频、变相逆变电力变换的种类二、电力电子技术的发展历程19041930194719571970198019902000t(年)电子管问世水银（汞弧）整流器时代晶体管诞生史前期（黎明期）晶闸管问世(“公元元年”)全控型器件迅速发展时期晶闸管时代IGBT及功率集成器件出现和发展时代晶体管的三位发明人（1947年）世界上第一只晶体管三、电力电子技术的三大应用领域1、工业供电电源大功率整流电源：电镀、电火花加工、电解、直流电弧炉、直流牵引电源；各种AC/DC、DC/AC开关电源：UPS电源，高频逆变电源；各种频率的交流电源：电磁搅拌电源，感应加热电源，通讯发射电源；各种精密稳压：稳流电源。世界发电总量20~23%以直流电形式消费。程控交换机电子装置微型计算机2、电力传动工艺调速传动：轧钢、榨糖、造纸、化工、炼油；节能调速传动：风机、水泵、压缩机；牵引调速传动：轨道牵引、城市交通、电梯、矿井卷扬机等；精密调速和特种调速：数控机床主轴和伺服控制、雷达与火炮跟踪控制、离心机控制等。3、电力系统发电环节：发电机励磁调节控制；输电网中：电能质量控制器、直流输电、无功补偿器、有源滤波器、固态开关；配电网中:配电用无功补偿器、有源滤波器；储能系统：抽水蓄能电站变频调速、超导磁铁储能。SVC高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS四、我国电力电子技术的现状与发展电力电子器件研制水平落后；场控器件全靠进口；国产电力电子装置相对落后，高端产品主要被外国公司占领；国产电力电子产品配套水平差；应用基础研究更不上。五、电力电子电路的仿真分析仿真：用模型(物理、数学)代替实际系统进行实验和研究。数字仿真、模拟仿真和混合仿真等多种形式和方法，现主要指在计算机上完成的数学分析(数字仿真)。电力电子电路的仿真是对电力电子电路和系统进行分析和设计的非常有效的方法和工具。现有MATLAB、PSpice、Saber（国外）和PECS（国内）等仿真软件可对电力电子电路进行仿真。电力电子电路的仿真技术十分重要，但已超出本课程讲课的范围，故课内不涉及。六、学习方法与学习目标1、要着重物理概念与基本分析方法的学习，理论要结合实际，尽量做到器件、电路、系统（包括控制技术）应用三者结合。2、要注意电路的波形与相位分析，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，3、要注意培养读图与分析、器件参数计算、电路参数测量、调整以及故障分析等方面的实践能力。1、课程学法指导2、课程学习目标1、掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、工作原理、特性和使用方法；2、掌握各种基本的直流变换电路、逆变电路、整流电路、和交流变换电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法；3、掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理；4、了解电力电子技术的应用范围和发展动向；5、掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。3、参考书目《电力电子技术》第五版西安交通大学王兆安机械工业出版社《半导体变流技术》上海机械高等专科学校莫正康机械工业出版社《电力电子学》(第二版)陈坚高等教育出版社《现代电力电子电路》林渭勋浙江大学出版社