单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电力电子技术,Power Electronics,石新春 杨京燕 王毅 编,中国电力出版社,1,电力电子技术Power Electronics石新春 杨京燕,绪 论,1.什么是电力电子技术,2.电力电子技术的发展历史,3.电力电子技术的应用,4.本课程的主要内容,2,绪 论1.什么是电力电子技术 2,1.什么是电力电子技术,1.1 概念,1.2 两大分支,1.3 与其他学科的关系,3,1.什么是电力电子技术1.1 概念3,1.1,概念,数字电子,技术,模拟电子,技术,电力电子,技术,信息电子,技术,电子技术,信息电子技术：信息处理,电力电子技术：电力变换,电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，也就是使用电力电子器件，应用电路理论、控制理论对电能进行变换、控制的技术。包括电压、电流、频率、波形等方面的变换、控制。,4,1.1 概念数字电子模拟电子电力电子信息电子电子技术信息电子,直流,电力,交流,交流变交流,直流变直流（斩波）,直流变交流（逆变）,交流变直流（整流）,电力变换,5,直流电力交流交流变交流直流变直流（斩波）直流变交流（逆变）交,1.2 两大分支,电力电子技术,电力电子器件,制造技术,变流技术,变流,技术,电力电子器件构成各种电力变换电路,对这些电路进行控制的技术,变流技术（电力电子器件应用技术）,电力电子技术的核心,电力电子器件制造技术,电力电子技术的基础,相互支持、相互促进,6,1.2 两大分支电力电子技术电力电子器件变流技术变流电力电,1.3 与其他学科的关系,电,子,学,电,力,学,控,制,理,论,电力电子技术,电路、器件,静止器、旋转电机,连续、离散,图0-1描述电力电子学的倒三角形,边缘学科,7,1.3 与其他学科的关系电电控电力电子技术电路、器件静止器、,1.3.1 与电子学的关系,器件、电路,电力电,子器件制造技术,电子器件,制造技术,理论基础、材料、制造工艺,分析方法、分析软件,电子电路,电力电子电路,8,1.3.1 与电子学的关系器件、电路电力电电子器件理论基础、,电力电子电路电力变换电子电路信息处理,信息电子电路器件,开关状态,放大状态,电力电子电路器件,开关状态,功率损耗,9,电力电子电路电力变换电子电路信息处理信息电子电路,1.3.2 与电力学的关系,电力电子技术广泛用于电力工程,电力电子技术,高,压,直,流,输,电,静,止,无,功,补,偿,交,直,流,电,力,传,动,电,解,电,镀,电,加,热,电,力,机,车,牵,引,电力工程,分支,高性能交直流电源,10,1.3.2 与电力学的关系电力电子技术广泛用于电力工程电力,1.3.3 与控制理论的关系,控制理论,电力电子技术,弱电和强电接口,弱电控制强电,实,现,纽,带,广泛用于,11,1.3.3 与控制理论的关系控制理论电力电子技术弱电和强电,2.电力电子技术的发展历史,2.1 电力电子器件的发展,2.2 电力变换电路的发展,2.3 控制技术的发展,12,2.电力电子技术的发展历史2.1 电力电子器件的发展12,20世纪70年代 低压小电流、高压大电流晶闸管系列化 派生型晶闸管：双向、逆倒、光控,半控型器件,1958 工业用晶闸管问世、电力电子技术诞生,80年代后期,以IGBT为代表的复合型器件异军突起,MOSFET与GTR复合 驱动功率小、开关速度快；通态压降小、载流能力大；主导器件,2.1 电力电子器件的发展,20世纪70年代后期,全控型器件迅速发展 GTO、GTR、MOSFET 可通可断、开关速度高于晶闸管,全控型器件,全控复合型器件,功率集成模块,把若干个电力电子器件及必要的辅助元件、电路模块化，便于应用。结构紧凑、体积小巧。尽管功率较小，重要发展方向。,13,20世纪70年代 低压小电流、高压大电流晶闸管系列化 派生,20世纪70年代以前，整流电路占有主导地位；20世纪80年代以后，逆变电路的应用日益广泛，但整流电路仍然占有重要地位。,原因？,整流电路、逆变电路应用最为广泛。,常用：晶闸管相控整流电路，消耗无功功率、产生谐波污染电网。治理：补偿无功功率、抑制谐波；有源电力滤波器,2.2 电力变换电路的发展,高功率因数整流电路，采用自关断器件、PWM控制。功率因数可以达到1，基本不消耗无功功率、不产生谐波。,14,20世纪70年代以前，整流电路占有主导地位；20世纪80年,软开关电路。降低电力电子器件的开关损耗、抑制电磁干扰。利用谐振原理，使电力电子器件在零电压或零电流的条件下开通、关断，理论上可将开关损耗降至零并抑制电磁干扰。,2.2 电力变换电路的发展,新型电力变换电路：谐振型逆变电路 性能更佳。,15,软开关电路。降低电力电子器件的开关损耗、抑制电磁干扰。利用谐,晶闸管电路 相位控制方式；全控型器件 PWM控制方式；就异步电动机而言，矢量控制、直接转矩控制；就控制理论而言，自适应控制、模糊控制。,2.3 控制技术的发展,20世纪80年代后期 高性能单片微机、数字信号处理器应用于电力电子电路控制。模拟、数字控制微机控制,16,晶闸管电路 相位控制方式；全控型器件 PWM控制方式；就异步,3.电力电子技术的应用,（1）一般工业,17,3.电力电子技术的应用（1）一般工业17,冶金工业中高频感应加热电源设备,18,冶金工业中高频感应加热电源设备18,（2）,交通运输,DJ型交流电力传动机车,磁悬浮列车,19,（2）交通运输DJ型交流电力传动机车磁悬浮列车19,国内外知名变频器,西门子（Siemens）公司,施奈德公司,富士公司,20,国内外知名变频器 西门子（Siemens）公司施奈,安圣（华为电气）变频器系列,ABB公司,21,安圣（华为电气）变频器系列ABB公司21,（3）电力系统,晶闸管变流装置,无功补偿装置,22,（3）电力系统晶闸管变流装置无功补偿装置22,（4）电子装置用电源 开关、UPS电源,电子装置用电源,23,（4）电子装置用电源 开关、UPS电源电子装置用电源23,（5）家用电器,交流变频控制器的原理框图,变频空调控制器,直流变频空调的电路原理图,24,（5）家用电器交流变频控制器的原理框图 变频空调控,(6)其它,不间断电源,YJ32双绕组双速异步风力发电机,水泵变频、风机变频节能,25,(6)其它不间断电源YJ32双绕组双速异步风力发电机水泵,教材的内容可分为四大部分,第一部分：电力电子器件,（第1章-全书的基础),第二部分：电力电子电路,（第2,4章-全书的主体),第三部分：PWM控制技术,（第5章）,第四部分：电力电子技术应用（拓展）,（第6,9两章）,4.本课程的主要内容,26,教材的内容可分为四大部分4.本课程的主要内容26,