1、電力電子技術電力電子技術緒緒 論論 一、什么是電力電子學一、什么是電力電子學o電力電子學電力電子學（Power Elctronics）的概念的概念n有效利用電力半導體器件、應用電路和設計理論、分析有效利用電力半導體器件、應用電路和設計理論、分析開發工具，實現開發工具，實現對電能的高效變換和控制對電能的高效變換和控制的一門技術，的一門技術，包括電壓、電流、頻率和波形的變換。包括電壓、電流、頻率和波形的變換。n應用于電力技術領域的電子學應用于電力技術領域的電子學，是電氣工程、電子科學，是電氣工程、電子科學與技術、控制理論三大學科的交叉科學。與技術、控制理論三大學科的交叉科學。n在在工程應用中通常稱

2、為電力電子技術工程應用中通常稱為電力電子技術。一、什么是電力電子學一、什么是電力電子學o電力電子技術的特征電力電子技術的特征n在電能的產生與使用之間建立一種聯系；在電能的產生與使用之間建立一種聯系；n電路中的電路中的電力半導體器件工作于開關狀態電力半導體器件工作于開關狀態（模擬電子技（模擬電子技術也可以實現變換，但電力半導體器件工作于線性放大術也可以實現變換，但電力半導體器件工作于線性放大狀態，損耗大效率低）；狀態，損耗大效率低）；n電路變換效率高。電路變換效率高。一、什么是電力電子學一、什么是電力電子學o電力電子系統的組成電力電子系統的組成n主電路：完成電能變換主電路：完成電能變換n控制電路

3、：協調整個系統正常工作控制電路：協調整個系統正常工作n緩沖電路：在主電路中保護半導體器件緩沖電路：在主電路中保護半導體器件n驅動電路：傳遞控制信號，控制半導體器件開關驅動電路：傳遞控制信號，控制半導體器件開關n保護電路：分為兩部分，一部分在主電路中實現故障保保護電路：分為兩部分，一部分在主電路中實現故障保 護，多為熔斷器與機械開關；另一部分融合護，多為熔斷器與機械開關；另一部分融合 于控制電路中，通過電子檢測實現故障保護。于控制電路中，通過電子檢測實現故障保護。一、什么是電力電子學一、什么是電力電子學電力電子技術與電能控制的關系電力電子技術與電能控制的關系一、什么是電力電子學一、什么是電力電子

4、學o典型的電力電子系統典型的電力電子系統電流采樣二、電力電子技術的發展與現狀二、電力電子技術的發展與現狀o電力電子器件的進步推動電力電子學的變革發展電力電子器件的進步推動電力電子學的變革發展n1957年通用電氣公司發明晶閘管，標志著電力電子技術的年通用電氣公司發明晶閘管，標志著電力電子技術的 誕生，相控變換技術廣泛應用；誕生，相控變換技術廣泛應用；n20世紀世紀70年代后期，年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速發迅速發 展，展，PWM控制技術推廣應用；控制技術推廣應用；n20世紀世紀80年代后期，年代后期，IGBT開始推廣應用，大功率變換進開始推廣應用，大功率變換進 入以入以IGBT

5、+PWM技術為主流的時代；技術為主流的時代；n20世紀世紀90年代，為降低器件開關損耗，軟開關技術開始推年代，為降低器件開關損耗，軟開關技術開始推 廣應用；廣應用；二、電力電子技術的發展與現狀二、電力電子技術的發展與現狀n進入進入2121世紀以后世紀以后o為了實現高頻和低為了實現高頻和低EMI的大功率變換，多電平變換的大功率變換，多電平變換技術逐步推廣應用；技術逐步推廣應用；o電力電子系統集成化研究成為熱點，目前主要集中電力電子系統集成化研究成為熱點，目前主要集中于電力電子器件與控制電路的集成、磁性元件的集于電力電子器件與控制電路的集成、磁性元件的集成兩大塊。成兩大塊。三、電力電子技術的應用三

6、、電力電子技術的應用o電源電源n弧焊電源弧焊電源n電解、電鍍電源電解、電鍍電源n不停電電源（不停電電源（UPS）n恒頻恒壓電源恒頻恒壓電源n直流開關電源直流開關電源n充電電源充電電源n感應加熱電源感應加熱電源n脈沖電源、激光電源脈沖電源、激光電源n。數碼產品廣泛應用各類開關電源數碼產品廣泛應用各類開關電源手機電腦數碼相機復印打印機攝像機平板電視超導儲能電源超導儲能電源感應加熱電源感應加熱電源塑料薄膜加工等離子體放電裝置塑料薄膜加工等離子體放電裝置人工心臟電源人工心臟電源三、電力電子技術的應用三、電力電子技術的應用o電力傳動電力傳動n風機、泵類節能調速風機、泵類節能調速n精密調速與特種調速精密調

7、速與特種調速n牽引傳動牽引傳動n電氣化軌道交通電氣化軌道交通電氣化軌道交通電氣化軌道交通電動汽車電動汽車三、電力電子技術的應用三、電力電子技術的應用o電力系統電力系統n高壓直流輸電技術高壓直流輸電技術n大型發電機的靜止勵磁控制大型發電機的靜止勵磁控制n水力、風力發電機的變速恒頻勵磁控制水力、風力發電機的變速恒頻勵磁控制n無功補償與諧波抑制無功補償與諧波抑制n柔性交流輸電與分布式智能供電系統柔性交流輸電與分布式智能供電系統o新能源應用新能源應用n風能、太陽能、潮汐能、地熱能等應用風能、太陽能、潮汐能、地熱能等應用電網電源常見問題波形示意圖電網電源常見問題波形示意圖未來電力系統將大量應用電力電子未

8、來電力系統將大量應用電力電子技術以提高電力品質和供電效率技術以提高電力品質和供電效率風力、太陽能發電系統風力、太陽能發電系統風力發電風力發電太陽能發電太陽能發電三、電力電子技術的應用三、電力電子技術的應用o照明照明n各類氣體放電燈各類氣體放電燈 電子鎮流器電子鎮流器nLED照明驅動器照明驅動器杭州灣大橋西湖夜景面向軍事應用領域舉例面向軍事應用領域舉例標準電力電子模塊標準電力電子模塊雙向逆變器儲能輔助系統功率源交流發電機雙向逆變器雙向逆變器傳送帶發動機能量管理和控制集中運行中心功率控制模塊分區配電系統船用操作變流器模塊船用操作變流器模塊船用操作逆變器模塊燃料電池發電模塊發電模塊 配電模塊配電模塊永磁馬達永磁馬達耐故障的固態配電系統耐故障的固態配電系統電抗冰裝置電抗冰裝置電動制動電動制動發動機發動機固態功率控制器固態功率控制器電傳動輔助設備；電傳動輔助設備；環境控制系統；環境控制系統；發動機輔助設備發動機輔助設備固態遙固態遙控端口控端口備用功率單備用功率單元發電機元發電機電動飛行電動飛行執行機構執行機構電源電源負載負載功率功率端口端口功率端口功率端口控制控制系統控制系統控制電動機控制器電動機控制器備用負載配電和控制備用負載配電和控制四、本課程主要教學內容四、本課程主要教學內容o緒緒 論論o第一章第一章 電力電子器件及其應用電力電子