電力電子技術(shù)課程概述

《電力電子技術(shù)》

PowerElectronics信息與控制工程學(xué)院1

一、課程性質(zhì)與教學(xué)目的

二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)三、電力電子技術(shù)的發(fā)展四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用五、教材內(nèi)容簡介六、課程總體要求概述2

一、課程性質(zhì)與教學(xué)目的

電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)等電類專業(yè)必修的學(xué)科基礎(chǔ)課，是一門理論知識(shí)和應(yīng)用實(shí)際緊密結(jié)合的課程。

本課程的目的，是使學(xué)生在從應(yīng)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(chǔ)上，熟悉和掌握電力電子技術(shù)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)，掌握各類電力電子電路的電路結(jié)構(gòu)、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(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。3

二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)1、電力電子技術(shù)的概念

電力電子技術(shù)可以理解為功率強(qiáng)大，可供諸如電力系統(tǒng)那樣大電流、高電壓場合應(yīng)用的電子技術(shù)，它與傳統(tǒng)的電子技術(shù)相比，其特殊之處不僅僅因?yàn)樗軌蛲ㄟ^大電流和承受高電壓，而且要考慮在大功率情況下，器件發(fā)熱、運(yùn)行效率的問題。為了解決發(fā)熱和效率問題，對(duì)于大功率的電子電路，器件的運(yùn)行都采用開關(guān)方式。這種開關(guān)運(yùn)行方式就是電力電子器件運(yùn)行的特點(diǎn)。

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二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)1、電力電子技術(shù)的概念

可以認(rèn)為，所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)信息電子技術(shù)——信息處理電力電子技術(shù)——電力變換5

二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)具體地說，電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。

電力電子器件的制造技術(shù)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。

變流技術(shù)則是電力電子技術(shù)的核心。

工程應(yīng)用是電力電子技術(shù)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(shù)及特點(diǎn)電力電子學(xué)

美國學(xué)者W.Newell認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。圖1-1描述電力電子學(xué)的倒三角形2.電力電子技術(shù)和其它學(xué)科的關(guān)系7

二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)電力電子技術(shù)和電子學(xué)

電力電子器件的制造技術(shù)和用于信息變換的電子器件制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)（都是基于半導(dǎo)體理論）是一樣的，其大多數(shù)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(shù)和電力學(xué)

電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，這是電力電子學(xué)和電力學(xué)的主要關(guān)系。

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二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)電力電子技術(shù)和控制理論控制理論廣泛用于電力電子技術(shù)，使電力電子裝置和系統(tǒng)的性能滿足各種需求；電力電子技術(shù)可看成“弱電控制強(qiáng)電”的技術(shù)，是“弱電和強(qiáng)電的接口”，控制理論是實(shí)現(xiàn)該接口的強(qiáng)有力紐帶；控制理論和自動(dòng)化技術(shù)密不可分，電力電子裝置是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐。9

二、電力電子技術(shù)及特點(diǎn)3.電力電子技術(shù)分支和特點(diǎn)：分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)分支。電力電子技術(shù)特點(diǎn)：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(shù)是電氣工程學(xué)科中目前最為活躍的分支。有人預(yù)言：電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制一起，和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。10

三、電力電子技術(shù)的發(fā)展概述

電力電子技術(shù)的發(fā)展是以電力電子器件為核心，伴隨變換技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。11

三、電力電子技術(shù)的發(fā)展概述1、電力電子技術(shù)的發(fā)展史圖1-3電力電子技術(shù)的發(fā)展史

一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)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(biāo)志的。12

三、電力電子技術(shù)的發(fā)展概述2、電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢電力電子器件發(fā)展的目標(biāo)是：大容量、高頻率、易驅(qū)動(dòng)、低損耗、小體積（高芯片利用率）、模塊化。新的控制技術(shù)的使用，以減小電力電子器件的開關(guān)損耗，如軟開關(guān)技術(shù)：通過諧振電路使得器件在零電壓（ZVS）或零電流（ZCS）的狀態(tài)下進(jìn)行開關(guān)。電力電子應(yīng)用系統(tǒng)向著高效、節(jié)能、小型化和智能化的方向發(fā)展。13

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，國防軍事、工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、文體、醫(yī)藥等以至家用電器無不滲透著電力電子技術(shù)的新成就。一般工業(yè)：交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)交通運(yùn)輸：電氣化鐵道、電動(dòng)汽車、航空、航海電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補(bǔ)償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動(dòng)力家用電器：“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)其他：

UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置14軋鋼機(jī)數(shù)控機(jī)床冶金工業(yè)電解鋁1）一般工業(yè)

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用152）交通運(yùn)輸

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用163）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用174）電子裝置用電源程控交換機(jī)電子裝置微型計(jì)算機(jī)

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用185）家用電器

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用196）其他大型計(jì)算機(jī)的UPS航天技術(shù)新型能源

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用20總之，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，激發(fā)人們學(xué)習(xí)、研究電力電子技術(shù)并使其飛速發(fā)展。電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的電源，因此可以說，電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù)。電力電子技術(shù)對(duì)節(jié)省電能有重要意義。特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)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(jié)能技術(shù)。

四、電力電子技術(shù)的應(yīng)用21

五、教材內(nèi)容簡介課程內(nèi)容22

六、課程總體要求

本課程主要包括器件、電路、應(yīng)用這三方面的內(nèi)容，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1．電路為主線——在熟悉電力電子器件外特性、額定參數(shù)及極限參數(shù)的基礎(chǔ)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(fù)載對(duì)電路工作特性的影響以及主電路的參數(shù)計(jì)算與元件選擇；熟悉了解典型觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)和緩沖保護(hù)電路的組成、工作原理和特點(diǎn)。2．重視分析方法——波形分析是電