《電力電子技術》

PowerElectronics信息與控制工程學院1

一、課程性質與教學目的

二、電力電子技術及特點三、電力電子技術的發展四、電力電子技術的應用五、教材內容簡介六、課程總體要求概述2

一、課程性質與教學目的

電力電子技術是電氣工程及其自動化、自動化、電氣自動化技術、電力系統自動化技術等電類專業必修的學科基礎課，是一門理論知識和應用實際緊密結合的課程。

本課程的目的，是使學生在從應用的角度熟悉典型電力電子器件的工作原理、外特性及功能的基礎上，熟悉和掌握電力電子技術的基本理論、基礎知識，掌握各類電力電子電路的電路結構、工作原理，掌握電力電子變流電路的分析方法，并了解電力電子技術在工程技術領域中的應用。3

二、電力電子技術及特點1、電力電子技術的概念

電力電子技術可以理解為功率強大，可供諸如電力系統那樣大電流、高電壓場合應用的電子技術，它與傳統的電子技術相比，其特殊之處不僅僅因為它能夠通過大電流和承受高電壓，而且要考慮在大功率情況下，器件發熱、運行效率的問題。為了解決發熱和效率問題，對于大功率的電子電路，器件的運行都采用開關方式。這種開關運行方式就是電力電子器件運行的特點。

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二、電力電子技術及特點1、電力電子技術的概念

可以認為，所謂電力電子技術就是應用于電力領域的電子技術。模擬電子技術電子技術信息電子技術電力電子技術數字電子技術信息電子技術——信息處理電力電子技術——電力變換5

二、電力電子技術及特點具體地說，電力電子技術就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。

電力電子器件的制造技術是電力電子技術的基礎。

變流技術則是電力電子技術的核心。

工程應用是電力電子技術的根本目的。

輸入輸出

交流（AC）

直流（DC）

直流（DC）整流

（AC-DC）直流斬波(DC-DC)

交流（AC）交流電力控制變頻、變相(AC-AC)逆變(DC-AC)

表1-1電力變換的種類6

二、電力電子技術及特點電力電子學

美國學者W.Newell認為電力電子學是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而形成的。圖1-1描述電力電子學的倒三角形2.電力電子技術和其它學科的關系7

二、電力電子技術及特點電力電子技術和電子學

電力電子器件的制造技術和用于信息變換的電子器件制造技術的理論基礎（都是基于半導體理論）是一樣的，其大多數工藝也是相同的。電力電子電路和信息電子電路的許多分析方法也是一致的。電力電子技術和電力學

電力電子技術廣泛用于電氣工程中，這是電力電子學和電力學的主要關系。

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二、電力電子技術及特點電力電子技術和控制理論控制理論廣泛用于電力電子技術，使電力電子裝置和系統的性能滿足各種需求；電力電子技術可看成“弱電控制強電”的技術，是“弱電和強電的接口”，控制理論是實現該接口的強有力紐帶；控制理論和自動化技術密不可分，電力電子裝置是自動化技術的基礎元件和重要支撐。9

二、電力電子技術及特點3.電力電子技術分支和特點：分為電力電子器件制造技術和變流技術兩個分支。電力電子技術特點：全控化

集成化

高頻化

高效率化

變換器小型化

電力電子技術是電氣工程學科中目前最為活躍的分支。有人預言：電力電子技術和運動控制一起，和計算機技術共同成為未來科學技術的兩大支柱。10

三、電力電子技術的發展概述

電力電子技術的發展是以電力電子器件為核心，伴隨變換技術和控制技術的發展而發展的。11

三、電力電子技術的發展概述1、電力電子技術的發展史圖1-3電力電子技術的發展史

一般認為，電力電子技術的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出第一只晶閘管為標志的。12

三、電力電子技術的發展概述2、電力電子技術的發展趨勢電力電子器件發展的目標是：大容量、高頻率、易驅動、低損耗、小體積（高芯片利用率）、模塊化。新的控制技術的使用，以減小電力電子器件的開關損耗，如軟開關技術：通過諧振電路使得器件在零電壓（ZVS）或零電流（ZCS）的狀態下進行開關。電力電子應用系統向著高效、節能、小型化和智能化的方向發展。13

四、電力電子技術的應用電力電子技術應用非常廣泛，國防軍事、工業、交通、農業、商業、文體、醫藥等以至家用電器無不滲透著電力電子技術的新成就。一般工業：交直流電機、電化學工業、冶金工業交通運輸：電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海電力系統：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動力家用電器：“節能燈”、變頻空調其他：

UPS、航天飛行器、新能源、發電裝置14軋鋼機數控機床冶金工業電解鋁1）一般工業

四、電力電子技術的應用152）交通運輸

四、電力電子技術的應用163）電力系統SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS

四、電力電子技術的應用174）電子裝置用電源程控交換機電子裝置微型計算機

四、電力電子技術的應用185）家用電器

四、電力電子技術的應用196）其他大型計算機的UPS航天技術新型能源

四、電力電子技術的應用20總之，電力電子技術的應用范圍十分廣泛，激發人們學習、研究電力電子技術并使其飛速發展。電力電子裝置提供給負載的是各種不同的電源，因此可以說，電力電子技術研究的也就是電源技術。電力電子技術對節省電能有重要意義。特別在大型風機、水泵采用變頻調速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱為是節能技術。

四、電力電子技術的應用21

五、教材內容簡介課程內容22

六、課程總體要求

本課程主要包括器件、電路、應用這三方面的內容，通過對本課程的學習，要求學生：1．電路為主線——在熟悉電力電子器件外特性、額定參數及極限參數的基礎上，注重分析研究由各類器件所組成的各種電力電子變流電路；著重掌握主電路的組成和工作原理，不同負載對電路工作特性的影響以及主電路的參數計算與元件選擇；熟悉了解典型觸發、驅動和緩沖保護電路的組成、工作原理和特點。2．重視分析方法——波形分析是電