电力电子技术电力电子技术Power ElectronicsPower Electronics西安交通大学课程网址：http:/pel-course.xjtu.edu.cn1 1 什么是电力电子技术什么是电力电子技术2 2 电力电子技术的发展史电力电子技术的发展史3 3 电力电子技术的应用电力电子技术的应用4 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21.11.1 电力电子与信息电子电力电子与信息电子1.21.2 两大分支两大分支1.31.3 与其他学科的关系与其他学科的关系1.41.4 地位和未来地位和未来1 什么是电力电子技术3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，可 大到数百大到数百MWMW甚至甚至GWGW，也可小也可小 到数到数WW甚至甚至mWmW级。级。1.1 电力电子与信息电子4变流技术变流技术（电力电子器件应用技术）（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。uu 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技术的基础，理论基础是半导体电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。物理。5 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6电力电子学 (Power Electronics)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 电子学电子学电力学控制 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7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。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1.3 与相关学科的关系81.3 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9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1.3 与相关学科的关系10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11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解一门学科的过去、现在有助了解一门学科的过去、现在有助于把握未来于把握未来2 电力电子技术的发展史12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 ）1904193019471957197019801990 2000t(年)晶体管诞生2 电力电子技术的发展史13一般工业：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：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：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：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：“ “节能灯节能灯”、变频空调、变频空调 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14轧钢机数控机床 冶金工业 电解铝1）一般工业3 电力电子技术的应用152）交通运输3 电力电子技术的应用163）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174）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185）家用电器3 电力电子技术的应用196）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20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。3 电力电子技术的应用214.1 4.1 教材的内容简介教材的内容简介4.2 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224.1 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23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24结束语本章结束 欢迎访问 http:/pel-course.xjtu.edu.cn25