P1-1-Ch1-Introduction

1、緒 論1 1電電 氣氣 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院梁梁 暉暉緒 論1 2一、電力電子學(xué)（一、電力電子學(xué)（Power ElectronicsPower Electronics）學(xué)科概況）學(xué)科概況（定義、組成、形式、應(yīng)用、發(fā)展、特點(diǎn)）（定義、組成、形式、應(yīng)用、發(fā)展、特點(diǎn)）二、本課程相關(guān)二、本課程相關(guān)內(nèi)容（內(nèi)容（Contents)Contents)（參考書(shū)、內(nèi)容、目標(biāo)、先修課程、要求）（參考書(shū)、內(nèi)容、目標(biāo)、先修課程、要求）緒 論1 3 電力電子技術(shù)（電力電子技術(shù)（Power ElectronicsPower Electronics）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù) （to conve

2、rt & controlto convert & control） （包括對(duì)電壓、電流、頻率和相位的變換）包括對(duì)電壓、電流、頻率和相位的變換） 由三部分內(nèi)容組成由三部分內(nèi)容組成電力電子器件（電力電子器件（Devices) 電力電子電路（電力電子電路（Circuits) 電力電子系統(tǒng)及控制電力電子系統(tǒng)及控制 也稱(chēng)為也稱(chēng)為半導(dǎo)體變流技術(shù)半導(dǎo)體變流技術(shù)（變流）（變流）緒 論1 4電子技術(shù)電子技術(shù) Electronics 信息電子技術(shù)信息電子技術(shù)Information Electronics電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) Power Electronics 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)Analog Electr

3、onics數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)Digital Electronics 緒 論1 5 電能來(lái)源（電能來(lái)源（Electric Energy Sources）：）： 交流電：電網(wǎng)（交流電：電網(wǎng)（220V、380V，定壓定頻），定壓定頻） 直流電：蓄電池（直流電：蓄電池（12V等，電壓不穩(wěn)）等，電壓不穩(wěn)） 負(fù)載需求（負(fù)載需求（Load Demand）：）： 交流：不同電壓、不同頻率、變壓變頻交流：不同電壓、不同頻率、變壓變頻 直流：不同電壓、穩(wěn)壓、調(diào)壓、隔離直流：不同電壓、穩(wěn)壓、調(diào)壓、隔離 四種基本變換形式四種基本變換形式 （Generic Converter）ACACDC DC 整流整流（Rec

4、tifierRectifier）DCDCAC AC 逆變逆變（InverterInverter）DCDCDC DC 斬波斬波（ChopperChopper）ACACAC AC 交交變頻交交變頻（Cycle converterCycle converter）緒 論1 6一般工業(yè)（一般工業(yè)（Industrial） ：交通運(yùn)輸（交通運(yùn)輸（Transportation） ：電力系統(tǒng)（電力系統(tǒng)（Power System）：）：電子裝置電源（電子裝置電源（Power Supplies）：）：家用電器（家用電器（Residential） ：其他（其他（Others）：）：21 Industrial22Tra

5、nsportation23Power System24Power Supplies25Residential26Others緒 論1 13緒 論1 14Application Examples） ACACDCDC 整流整流（RectifierRectifier）DCDCACAC 逆變逆變（InverterInverter）DCDCDCDC 斬波斬波（ChopperChopper）ACACACAC 交交變頻交交變頻（CycleconverterCycleconverter）緒 論1 15 常規(guī)電源：常規(guī)電源：不停電電源、開(kāi)關(guān)電源、微機(jī)及儀器不停電電源、開(kāi)關(guān)電源、微機(jī)及儀器儀表電源、航空電源、通信

6、電源等。儀表電源、航空電源、通信電源等。 專(zhuān)用電源：專(zhuān)用電源：電化學(xué)電源、蓄電池充電放電、電子電化學(xué)電源、蓄電池充電放電、電子模擬負(fù)載、電解水電源、交流電子穩(wěn)壓電源、脈模擬負(fù)載、電解水電源、交流電子穩(wěn)壓電源、脈沖功率電源等；沖功率電源等； 緒 論1 16 傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)階段（傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)階段（19601980年）年） 器件基礎(chǔ)：以晶閘管為核心的晶閘管大家族器件基礎(chǔ)：以晶閘管為核心的晶閘管大家族 主要應(yīng)用：相控整流器、直流斬波器等主要應(yīng)用：相控整流器、直流斬波器等 基本特征：整流（交流到直流的基本特征：整流（交流到直流的順變順變） 現(xiàn)代的電力電子技術(shù)階段（現(xiàn)代的電力電子技術(shù)階段（198

7、0年至今）年至今） 器件基礎(chǔ)：高頻率、全控型、功率集成器件器件基礎(chǔ)：高頻率、全控型、功率集成器件 主要應(yīng)用：脈寬調(diào)制（主要應(yīng)用：脈寬調(diào)制（PWM）逆變）逆變電路、電路、 高頻斬波電路等高頻斬波電路等 基本特征：進(jìn)入基本特征：進(jìn)入逆變逆變時(shí)期時(shí)期緒 論1 17 現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電力電子現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)相比較，有如下特點(diǎn)：技術(shù)相比較，有如下特點(diǎn)： 高頻化（減小體積、重量）高頻化（減小體積、重量） 模塊化（器件、控制單元、系統(tǒng)）模塊化（器件、控制單元、系統(tǒng)） 全控型（全控型（IGBT為主）為主） 控制技術(shù)數(shù)字化（控制技術(shù)數(shù)字化（DSP） 綠色化（節(jié)能、減少污染）綠色化（節(jié)

8、能、減少污染）緒 論1 18緒 論1 19緒 論1 20緒 論1 21緒 論1 22緒 論1 23緒 論1 24緒 論1 25緒 論1 26緒 論1 27緒 論1 28緒 論1 29緒 論1 30緒 論1 31緒 論參考書(shū)目：參考書(shū)目：1POWER ELECTRONICS - CONVERTERSPOWER ELECTRONICS - CONVERTERS，APPLICATIONS APPLICATIONS and DESIGN and DESIGNMOHANMOHAN，UNDELAND, ROBBINSUNDELAND, ROBBINS；高等教育；高等教育 出版社出版社 200420042

9、2POWER ELECTRONICS CIRCUITS, DEVICES, AND POWER ELECTRONICS CIRCUITS, DEVICES, AND APPLICATIONS APPLICATIONS MUHAMMAD H. RASHID, MUHAMMAD H. RASHID, 北郵出版社北郵出版社3. 3. First course on POWER ELECTRONICSFirst course on POWER ELECTRONICSNED MOHAN, NED MOHAN, MNPERE 2005 MNPERE 20054. 4. 電力電子學(xué)電力電子學(xué) - -劉志剛劉

10、志剛 北京交通大學(xué)出版社北京交通大學(xué)出版社5.5. 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)- -王兆安王兆安 機(jī)械工業(yè)出版社（第四版）機(jī)械工業(yè)出版社（第四版）1 32緒 論1 33 PART 1 INTRODUCTION Chapter 1 Power Electronic System Chapter 2 Overview of Power Semiconductor Switches Chapter 3 Review of Basic Electrical and Magnetic Circuit Concepts Chapter 4 Computer Simulation of Power Elect

11、ronic Converters and Systems 緒 論 PART 2 GENERIC POWER ELECTRONIC CIRCUTIS Chapter 5 Line-Frequency Diode Rectifiers： Line-Frequency acUncontrolled dc Chapter 6 Line-Frequency Phase-Controlled Rectifiers and Inverters Chapter 7 dc-dc Switch-Mode Converters Chapter 8 Switch-Mode dc-ac Inverters： dc Si

12、nusoidal ac Chapter 9 Resonant Converters：Zero-Voltage and/or Zero-Current Switchings1 34緒 論 PART 3 POWER SUPPLY APPLICATIONS Chapter 10 Switching dc Power Supplies Chapter 11 Power Conditioners and Uninterruptible Power Supplies 1 35緒 論 PART 4 MOTOR DRIVE APPLICATIONS Chapter 12 Introduction to Mot

13、or Drives Chapter 13 dc Motor Drives Chapter 14 Induction Motor Drives Chapter 15 Synchronous Motor Drives1 36緒 論 PART 5 OTHER APPLICATIONS Chapter 16 Residential and Industrial Applications Chapter 17 Electric Utility Applications Chapter 18 Optimizing the Utility Interface with Power Electronic Sy

14、stems1 37緒 論 PART 6 SEMICONDUCTOR DEVICES Chapter 19 Basic Semiconductor Physics Chapter 20 Power Diodes Chapter 21 Bipolar Junction Transistors Chapter 22 Power MOSFETs Chapter 23 Thyristors Chapter 24 Gate Turn-Off Thyristors Chapter 25 Insulated Gate Bipolar Transistors Chapter 26 Emerging Device

15、s and Circuits1 38緒 論 PART 7 PRACTICAL CONVERTER DESIGN CONSIDERATIONS Chapter 27 Snubber Circuits Chapter 28 Gate and Base Drive Circuits Chapter 29 Component Temperature Control and Heat Sinks Chapter 30 Design of Magnetic Components1 39緒 論 Part 1: about dc-dc converter Chapter 2：Overview of Power

16、 Semiconductor Switches Chapter 7： DC-DC Switch-Mode Converters Chapter 10：Switching DC Power Supplies Part 2: about dc-ac converter Chapter 8：Switching-Mode dc-ac Inverters Chapter 27：Snubber Circuits Chapter 28：Gate and Base Drive Circuits Part 3: about ac-dc converter Chapter 5：Line-Frequency Dio

17、de Rectifiers Chapter 6：Line-Frequency Phase-Controlled Rectifiers and Inverters Chapter 18：Optimizing the Utility Interface with Power Electronic Systems Part 4: about ac-ac converter1 40緒 論1 41緒 論1 42緒 論1 43培養(yǎng)學(xué)生：培養(yǎng)學(xué)生： 了解了解電力電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和應(yīng)用領(lǐng)域。電力電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和應(yīng)用領(lǐng)域。 了解與熟悉常用的電力電子器件的工作機(jī)理、了解與熟悉常用的電力電子器件的工作機(jī)理、電

18、氣特性和主要參數(shù)。電氣特性和主要參數(shù)。 理解和掌握理解和掌握基本的電力電子電路的工作原理、基本的電力電子電路的工作原理、電路結(jié)構(gòu)、波形的原理、電氣性能、分析方法電路結(jié)構(gòu)、波形的原理、電氣性能、分析方法和參數(shù)計(jì)算，并能進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。和參數(shù)計(jì)算，并能進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。 對(duì)電力電子電路具有一定的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試能力。對(duì)電力電子電路具有一定的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試能力。緒 論1 44 本課程的主要任務(wù)：本課程的主要任務(wù)： 各種電路的各種電路的結(jié)構(gòu)、原理、波形、計(jì)算結(jié)構(gòu)、原理、波形、計(jì)算 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)（課堂（課堂+教材教材+作業(yè)）作業(yè)） 專(zhuān)業(yè)知識(shí)面專(zhuān)業(yè)知識(shí)面（課堂（課堂+科技文獻(xiàn)科技文獻(xiàn)+講座講座+討論）討論） 動(dòng)手

19、能力動(dòng)手能力（實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)+畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)+真實(shí)科研課題）真實(shí)科研課題） 本專(zhuān)業(yè)的主要任務(wù)：本專(zhuān)業(yè)的主要任務(wù)： 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（主電路、控制電路，軟件、硬件）（主電路、控制電路，軟件、硬件） 調(diào)試調(diào)試（分模塊進(jìn)行，功率、功能逐漸提高）（分模塊進(jìn)行，功率、功能逐漸提高） 分析分析（故障、性能、成本、可靠性、改進(jìn)）（故障、性能、成本、可靠性、改進(jìn)） 實(shí)用化實(shí)用化（產(chǎn)品化、工業(yè)化）（產(chǎn)品化、工業(yè)化）緒 論1 45 本課程的先修課程為：本課程的先修課程為：電路分析、模擬電子技電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)。術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)。 想更加深入了解電力電子器件的半導(dǎo)體物理原想更加深入了解電力電子器件的半導(dǎo)體物理原理的學(xué)生可選修理的學(xué)生可選修電力電子器件。電力電子器件。 本課程為學(xué)習(xí)本課程為學(xué)習(xí)電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)、電力電子