第1章 电力电子技术概论

电力电子技术Power Electronics制作: 廖冬初 湖北工业大学 聂汉平 长江大学 刘晓红 湖南大学 刘小兰 郑州大学 2007-8-1

目

录

1 电力电子技术概论

2 电力电子器件

3 DC/DC变换技术4 DC/AC变换技术

5 AC/DC变换技术6 AC/AC变换技术

7 软开关技术

结束

概

要

电力电子技术主要研究如何利用电力电 子器件高效实现电能的变换与控制的问题.本课程是电气工程及其自动化专业、 自动化专业的一门专业基础课，主要介绍 典型电力电子装置的电磁现象、基本工作 原理、控制技术、设计与计算方法等.

1 电力电子技术概论1-1 电力电子技术的概念1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-3 电力电子技术发展概况 1-4 电力电子技术的应用 1-5 课程教学计划

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电力电子技术的概念?

1-1-1) 信息电子技术 模拟电子技术

如收音机、电视机中的调谐电路， 信号测量中的滤波、放大电路 数字电子技术

如对输入信号进行加法运算的数 字电路等信息电子技术 提取、识别、处理小功 率电信号中包含的信息，

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电力电子技术的概念

1-1-2) 电力电子技术

处理信息?

电源装置将电网输入的交流电变换为直流电 的装置,如同步电动机的直流励磁电 源,直流弧焊电源

?

变频装置将电网输入的交流电变换为不同 频率的交流电,如变频调速装置

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电力电子技术的概念

上述装置特点:

直流电源、变频电源等装置的目 的就是对电能本身进行变换、控制 变换后输出的是另一种形式的电 能—输出电能更有效\更方便使用电力电子技术 高效地将输入电能变换为期望的另一种形式的电能

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电力电子技术的概念

1-1-3) 电力电子技术的特点

电力电子装置的典型结构输入电功率

功率变换 主电路控制电路

输出电功率

负载

反馈信号 参考信号

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电力电子技术的概念

1-1-3) 电力电子技术的特点

以电能的变换与控制为研究对象 以大功率电子器件为核心 反馈信号的获取、控制电路的物理实 现都会涉及电子技术 按照一定的控制规律，确定对主电路 中大功率电子器件导通与关断的控制。

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电力电子技术的概念

1-1-4) 电力电子技术的学术地位

电力电子技术是交叉学科1974年美国学者 W.Newell指出，电力 电子技术是由电气工程 三大领域：电力技术、 电子技术与控制理论结 合形成的交叉学科。电子学 电力 电子学连续、离散

电力学

控制 理论

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电力电子技术的概念

1-1-4) 电力电子技术的学术地位 电力电子技术归属于电气工程学科

电力电子技术广泛用于电气工程。如高 压直流输电、静止无功补偿、电力机车 牵引、交直流电力传动、电机

励磁、电 加热、高性能交直流电源等。

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电力电子技术的概念

1-1-4) 电力电子技术的学术地位 电力电子技术可以看成是弱电控制强电 的技术，是弱电和强电之间的接口。 电力电子装置广泛应用于基于控制理论的 自动化系统，是自动化的基础元件和重要支 撑技术。

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电力电子技术的概念

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1-1-4) 电力电子技术的学术地位 国际电工委员会将电力电子学科命名为 “Power Electronics” 中文直译为“电力电子学” 电力电子技术与电力电子学并无实质的 不同，只不过前者从工程技术角度而后 者从学术角度来称呼所研究的学科。

1-2 电力电子技术的主要研究内容主要研究内容

1-2-1 电力电子器件

1-2-2 电力电子电路及其控制技术1-2-3 电力电子装置与应用

1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-2-1 电力电子器件 电子器件: 学过的有二极管\三极管等 电子器件的理论基础是半导体物理。 电力电子器件与信息处理用电子器件的制造 依据相同的理论基础。制造工艺不同. 电力电子器件特点 涉及功率范围大……数百瓦到数百千瓦 工作在开关状态 电力电子器件的制造技术是 电力电子技术发展的基础

1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-2-2 电力电子电路及其控制技术

电能具有直流、交流两种基本形式 实现电能变换的电力电子电路基本形式: 交流-直流变换(AC/DC变换) 直流-交流变换(DC/AC变换) 直流-直流变换(DC/DC变换) 交流-交流变换(AC/AC变换) 电力电子技术的重要内容是研究实现 这些变换的电路结构及其工作原理

1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-2-2 电力电子电路及其控制技术 DC/DC变换是直流到直流的变换， 称为斩波。相应的装置称斩波器。 如直流电机斩波调速装置，太阳能发 电装置中使用的直流电压升压电路。

1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-2-2 电力电子电路及其控制技术 DC/AC变换与整流过程相反，是将交流 变换为直流的变换，这种变换称为逆变。 相应的装置称为逆变器。

如计算机房使用的不间断电源(UPS)就 是一种恒频输出的逆变器，交流电机调速 使用的变频器是输出频率可调的逆变器。

1-2 电力电子技术的主要研究内容 1-2-2 电力电子电路及其控制技术

AC/DC变换是将交流变换为直流的变换， 这种变换称为整流。相应的装置称为整流 器。

采用晶闸管的相控整流装置应用很广：直 流调速用整流电源、同步电机励磁电源、 卫星地面接收站使用的直流电源等。