现代电力电子学 教学课件 作者 徐德鸿 等 第1章　绪论.pptx

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1、现代电力电子学第1章　绪　　论1.1　电力电子技术的定义1.2　电力电子器件1.3　电力电子功率变换技术1.4　电力电子技术的展望1.5　本章小结1.1　电力电子技术的定义图1-1　电力电子技术的定义电力电子技术通俗地说，就是利用半导体实现电能的高效率应用的技术。因此，电力电子技术的基础是功率半导体器件，或称为电力电子器件。1.2　电力电子器件按照载流子导电类型分类，电力电子器件可分为双极型、单极型和混合型。双极型器件采用两种载流子导电，具有耐压高、通态压降低的特点，适合于高压大容量的应用；单极型器件采用单一载

2、流子导电，具有开关速度快和驱动方便的特点，适合于小功率的应用；混合型器件结合了双极型器件和单极型器件的优点。1.2　电力电子器件表1-1　典型电力电子器件的分类和用途1.2　电力电子器件图1-2　功率器件水平(电压、容量)1.2　电力电子器件图1-3　功率器件的应用场合1.3　电力电子功率变换技术20世纪80~90年代掀起电力电子电路拓扑研究的热潮，当时也正好是计算机技术快速发展时期，对开关电源、不间断电源等产生了巨大的需求。20世纪90年代以来出现了中压变频、无功补偿等应用需求，高压、大容量的需求推动多电平变

3、流技术的发展，代表性的电路拓扑有中点钳位的三电平变流器或多电平变流器、飞跨电容多电平变流器、级联式多电平变流器。进入21世纪，节能环保的要求拉动了新能源和电动汽车等需求，以光伏逆变器电路拓扑为例，出现H5、HERIC等新型光伏逆变电路拓扑。对电力电子电路的功率调节主要有三种途径：相控、PWM控制、变频控制。1.4　电力电子技术的展望1.功率器件2.再生能源与环境保护3.电动汽车4.轨道交通5.智能电网6.IT产业1.功率器件图1-4　CoolMOS与普通MOSFET结构的比较a)普通MOSFET结构　b)Coo

4、lMOS结构1.功率器件图1-5　ABB开发的IGCT1.功率器件图1-6　两种宽禁带材料与硅材料的特性比较2.再生能源与环境保护图1-7　电力电子功率变换器是再生能源与电网之间的接口3.电动汽车图1-8　混合型电动汽车的驱动结构图3.电动汽车图1-9　燃料电池电动汽车的结构4.轨道交通图1-10　电力牵引交流传动系统a)电力牵引交流传动系统部件配置　b)电力牵引交流传动系统示意图5.智能电网图1-11　电力电子技术在电力系统中应用的示意图5.智能电网图1-12　微网示意图6.IT产业图1-13　传统数据中心电

5、源系统的电能利用效率分析1.5　本章小结目前广泛应用的电力电子器件如IGBT、MOSFET都发展自晶体三极管，因此晶体三极管的诞生也标志着电力电子技术学科发展的基础已经建立。电力电子学是电气工程与技术、电子科学与技术和控制理论三个学科的交叉学科。电力电子器件经历从结型控制器件到场控器件的发展历程，大功率、高频化、高效率、驱动场控化成为功率器件发展的重要特征。电力电子功率变换技术与电力电子器件同步发展，在电路、控制、仿真手段等方面取得了重大的发展。1.5　本章小结电力电子技术是依靠功率半导体器件实现电能的高效利用

6、，或者对运动的精密控制的一门学科。电力电子技术是现代社会的支撑科技，几乎进入社会的各个方面。我国已形成上千亿元的电力电子产品市场，支撑着数十万亿元的信息、通信、机电、能源、交通、家电等产业。电力电子技术在推动科学技术和经济的发展中发挥着越来越重要的作用。当今世界正面临能源、环境的双重压力，特别是正在和平发展中的国家面临的史无前例的严峻挑战。电力电子技术是现代制造、新能源、智能电网、现代交通的核心技术。