第1章 电力电子技术绪论

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1、《电力电子技术》电子教案第1章绪论1.1本课程教学要求1.2电力电子技术发展概况1.3变流电路分类与功能1.4电力电子技术应用1.1本课程教学要求1.1.1本课程任务1.1.2本课程的基本要求1.1.1本课程任务本课程属于自动化、电气工程及其自动化、机械电子工程等本科专业的专业基础课，是一门理论与应用相结合的课程，具有很强的实践性。本课程的目的和任务是使学生通过学习后，获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练，为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科

2、学研究打下一定的基础。1.1.2本课程的基本要求(1)了解电力电子技术的应用范围和发展动向。(2)熟悉和掌握晶闸管、功率MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、工作原理、特性和使用方法。(3)熟练掌握单相、三相整流电路的基本原理、波形分析和各种负载对电路工作的影响，并能对上述电路进行设计计算。(4)熟练掌握无源逆变电路的工作原理、波形分析和参数计算。(5)掌握直流斩波器DC-DC变换电路。(6)掌握脉宽调制(PWM)技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理与控制方式。(7)掌握基本变流装

3、置的调试试验方法，具有一定的研究和实际工作能力。1.2电力电子技术发展概况1.2.1电力电子技术内涵1.2.2电力电子器件的发展1.2.3变流电路的发展1.2.4控制技术的发展1.2.1电力电子技术内涵电力电子技术是与电能处理相关的技术学科。将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，称为电力电子技术，或电力电子学。电力电子技术是一门融合了电力技术、电子技术和控制技术的交叉学科，包括电力电子器件、电力电子电路(变流电路)和控制技术三个主要组成部分。1

4、.2.2电力电子器件的发展第一代电力电子器件:硅整流管和晶闸管(SCR)第二代电力电子器件:电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等第三代电力电子器件：高频化、标准模块化、集成化和智能化。功率集成电路(PIC)分为智能功率集成电路(SPIC)和高压集成电路(HVIC)两类1.2.3变流电路的发展整流器时代逆变器时代变频器时代1.2.4控制技术的发展电力电子器件经历了工频、低频、

5、中频到高频的发展历程，与此相对应，电力电子电路的控制也从最初以相位控制为手段的由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器，再到如今的旨在实现高频开关的计算机控制，并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。1.3变流电路分类与功能变流电路的基本功能是实现电能形式的转换。其基本形式有四种：整流电路、逆变电路、调压电路、斩波电路将交流电能转换为直流电能的电路，称为整流电路。将直流电能转换为交流电

6、能的电路，称为逆变电路。将一种直流电能转换成另一固定电压或可调电压的直流电的电路，称为斩波电路。将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能的电路，称为调压电路或交流变换电路1.4电力电子技术应用1.4.1电源1.4.2电气传动1.4.3电力系统1.4.1电源计算机高效绿色电源通信用高频开关电源斩波器(DC-DC变换器)不间断电源(UPS)高频逆变式整流焊机电源大功率开关型高压直流电源分布式开关电源供电系统1.4.2电气传动电力电子技术是电动机控制技术发展的最重要的物质基础，电力电子技术的

7、迅猛发展促使电动机控制技术水平有了突破性的提高。利用整流器或斩波器获得可变的直流电源，对直流电动机电枢或励磁绕组供电，控制直流电动机的转速和转矩，可以实现直流电动机变速传动控制。利用逆变器或交－交直接变频器对交流电动机供电，改变逆变器或变频器输出的频率和电压、电流，即可经济、有效地控制交流电动机的转速和转矩，实现交流电动机的变速传动。1.4.3电力系统灵活交流输电技术(FACTS)定质电力技术新型直流输电技术同步开关技术电力有源滤波器随着电力电子技术的发展，电力电子设备已开始进入电力系统并为解决电能质

8、量控制提供了技术手段。1.5习题1.什么是电力电子技术?它有几个组成部分?2.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段？简述各阶段的主要标志。3.电力电子技术的基础与核心分别是什么？4.变流电路的发展经历了哪几个时代？5.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么？6.电力电子技术的发展方向是什么？7.变流电路有哪几种形式，各自功能是什么？8.简述电力电子技术的主要应用领域。