电力电子技术(完整课件).ppt

1电力电子技术电力电子技术PowerElectronics21 什么是电力电子技术什么是电力电子技术2 电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用4 教材内容简介和使用说明教材内容简介和使用说明绪 论31.1 电力电子与信息电子电力电子与信息电子1.2 两大分支两大分支1.3 与其他学科的关系与其他学科的关系1.4 地位和未来地位和未来1 什么是电力电子技术4信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息处理信息处理电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力变换电力变换电子技术一般即指信息电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包电子技术，广义而言，也包括电力电子技术括电力电子技术模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电子使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技器件对电能进行变换和控制的技术，即术，即应用于电力领域的电子技术应用于电力领域的电子技术目前电力电子器件均用半导体制目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件成，故也称电力半导体器件电力电子技术变换的电力电子技术变换的“电力电力”，可大到数百可大到数百MWMW甚至甚至GWGW，也可，也可小到数小到数WW甚至甚至mWmW级。

级1.1电力电子与信息电子5 变流技术（电力电子器件应用技术）变流技术（电力电子器件应用技术）变流技术（电力电子器件应用技术）变流技术（电力电子器件应用技术）用电力电子器件构成电力变换电路和对其用电力电子器件构成电力变换电路和对其 进行控制的技术，以及构成电力电子装置进行控制的技术，以及构成电力电子装置 和电力电子系统的技术和电力电子系统的技术电力电子技术的核心，理论基础是电路理论电力电子技术的核心，理论基础是电路理论1.2两大分支 电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电电力力电电子子技技术术的的基基础础，理理论论基基础础是是半半导导体体物理6 电力交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流电力变换四大类电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流表1电力变换的种类 进行电力变换的技术称为进行电力变换的技术称为 变流技术变流技术逆变直流斩波直流交流电力控制变频、变相整流交流交流直流 输出 输入1.2两大分支 变流技术变流技术变流技术变流技术7电力电子学电力电子学(PowerElectronics)名称60年代出现。

1974年，美国的W.Newell用图1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力电子学电子学电子学电子学电力学电力学控制控制理论理论连续、离散 电路、器件静止器、旋转电机图1描述电力电子学的倒三角形1.3与相关学科的关系8都分为都分为器件器件和和应用应用两大分支两大分支器件器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术的材料、工艺基本相同，采用微电子技术应用应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相的理论基础、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；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二者同根同源与电子学（信息电子学）的关系与电子学（信息电子学）的关系与电子学（信息电子学）的关系与电子学（信息电子学）的关系1.3与相关学科的关系91.3与相关学科的关系电力电子技术广泛用于电气工程中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国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。

个分支电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支一个分支与电力学（电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系10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 重要支撑技术与控制理论（自动化技术）的关系与控制理论（自动化技术）的关系与控制理论（自动化技术）的关系与控制理论（自动化技术）的关系1.3与相关学科的关系11电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成 为未来科学技术的为未来科学技术的两大支柱两大支柱计算机计算机 人脑人脑 电力电子技术电力电子技术 消化系统和循环系统消化系统和循环系统 电力电子运动控制电力电子运动控制 肌肉和四肢肌肉和四肢电力电子技术是电力电子技术是电能变换技术电能变换技术,是把是把粗电粗电变为变为精电精电的技术，的技术，能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，因此，电力电子技术将青春永驻。

因此，电力电子技术将青春永驻一门崭新的技术，一门崭新的技术，2121世纪仍将以迅猛的速度发展世纪仍将以迅猛的速度发展1.4地位和未来12历史是人类社会的一面镜子历史是人类社会的一面镜子分析过去、现在有助于把握未来分析过去、现在有助于把握未来科学史是科学家的一面镜子科学史是科学家的一面镜子了了解解一一门门学学科科的的过过去去、现现在在有有助助于把握未来于把握未来2电力电子技术的发展史13电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的晶闸管问世，(“公元元年”)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全控型器件迅速发展时期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶体管诞生2电力电子技术的发展史14一般工业一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源电子装置电源：为信息电子装置提供动力为信息电子装置提供动力家用电器家用电器：“节能灯节能灯”、变频空调、变频空调其他其他：UPSUPS、航天飞行器、新能源、发电装置航天飞行器、新能源、发电装置3电力电子技术的应用15轧钢机数控机床冶金工业电解铝1 1）一般工业）一般工业3电力电子技术的应用162）交通运输交通运输3电力电子技术的应用173）电力系统电力系统SVCSVC高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS3电力电子技术的应用184）电子装置用电源电子装置用电源程控交换机电子装置电子装置微型计算机3电力电子技术的应用195 5）家用电器）家用电器3电力电子技术的应用206 6）其他）其他大型计算机的UPS航天技术航天技术新型能源3电力电子技术的应用21总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。

们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术电源技术电源技术电源技术电力电子技术对节省电能有重要意义特别在大型电力电子技术对节省电能有重要意义特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是明电源等方面，因此它也被称为是节能技术节能技术节能技术节能技术3电力电子技术的应用224.1教材的内容简介教材的内容简介4.2教材的使用说明教材的使用说明4教材的内容简介和使用说明234.1教材的内容简介电力电子技术教材结构第二部分全书的主体第一部分全书的基础第三部分全书的深入第1章电力电子器件第2章整流电路第6章PWM控制技术第5章逆变电路第4章交流控制电路和交交变频电路第3章直流斩波电路第7章软开关技术第8章组合变流电路24每章的最后有小结，对全章的要点和重点进行总结教材正文后附有“教学实验”部分，精选了5个最基本的，有较高实用价值的实验书末附有“术语索引”课时分配：课内教学学时为4856学时（包含实验，每个实验2学时）。

和其他课程的关系：电路电子技术基础电力电子技术电力拖动自动控制系统4.2教材的使用说明25第第1章章 电力电子器件电力电子器件1.11.1电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述1.21.2不可控器件不可控器件不可控器件不可控器件二极管二极管二极管二极管1.31.3半控型器件半控型器件半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管1.41.4典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件1.51.5其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件1.61.6电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动1.71.7电力电子器件的保护电力电子器件的保护电力电子器件的保护电力电子器件的保护1.81.8电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用电力电子器件的串联和并联使用 本章小结及作业本章小结及作业本章小结及作业本章小结及作业26电子技术的基础电子技术的基础 电子器件：晶体管和集成电路电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础电力电子电路的基础 电力电子器件电力电子器件本章主要内容：本章主要内容：概述电力电子器件的概念概念、特点特点和分类分类等问题。

介绍常用电力电子器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主主要参数要参数以及选择和使用中应注意问题第第1章章 电力电子器件电力电子器件引言引言271.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征1.1.2 应用电力电子器件的系统组成应用电力电子器件的系统组成1.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类1.1.4 本章内容和学习要点本章内容和学习要点1.1 电力电子器件概述电力电子器件概述281 1）概念）概念:电力电子器件电力电子器件（Power Electronic Device）可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件主电路（主电路（MainPowerCircuit）电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路2 2）分类）分类:电真空器件电真空器件 (汞弧整流器、闸流管)半导体器件半导体器件 (采用的主要材料硅）仍然1.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征电力电子器件电力电子器件29能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件电力电子器件一般都工作在开关状态电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。

1.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：）同处理信息的电子器件相比的一般特征：30通态损耗通态损耗是器件功率损耗的主要成因器件开关频率较高时，开关损耗开关损耗可能成为器件功率损耗的主要因素主要损耗通态损耗断态损耗开关损耗关断损耗开通损耗1.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征 电力电子器件的损耗电力电子器件的损耗31电力电子系统电力电子系统：由控制电路控制电路、驱动电路驱动电路、保护电路保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路主电路组成图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电。