电力电子技术 (2).pdf

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1、CompanyLOGO东南大学自动化学院《电力电子技术》电子教案授课教师：张凯锋2011年2月课程简介电力电子技术（powerelectronics）专业主干课程（专业基础课）研究生专业：电力电子与电力传动（自动化学院、电气工程学院均有招生）基础课程：•电子学（模拟电子、数字电子等）•电工学（电路、电机等）•控制理论（自动控制原理、现代控制理论等）后续课程:《电力拖动与运动控制》课程简介（续）电力电子技术（powerelectronics）应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换

2、和控制的技术。一个简单的例子：i2AC→DC电力电子技术的定义IEEE(美国电气和电子工程师协会)给出的定义：有效的使用电力半导体器件，应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。本人科研中的电力电子技术•风力发电机组•发动机进气空调中的加热部分•电力系统（HVDC、FACTS等）本次课将要学习的主要内容0绪论0.1电力电子技术的内容0.2电力电子技术的发展0.3电力电子技术的重要作用0.4本课程的性质、分析方法和学习要求补充内容：功率二极管1.1普通晶闸管（开个

3、头）电力电子技术的主要内容电力电子技术（powerelectronics）逐步剖析“粗电”第1个重要概念：电力电子电路电力电子电路“精电”第1个重要概念：电力电子电路AC→DC（整流电路）u例如用于充电器。u第1个重要概念：电力电子电路DC→AC（逆变电路）例如用于节能灯。uu输出：20kHz~50kHz第1个重要概念：电力电子电路DC→DC（直流变换）例如用于直流电动机控制。uu第1个重要概念：电力电子电路AC→AC（交流电力控制）u例如用于变频空调。u第2个重要概念：电力电子器件i2按照器件

4、能够被控制的程度，分为3类：Ø不可控器件不能用控制信号来控制其通断Ø半控型器件通过控制信号可以控制其导通，但不能控制其关断Ø全控型器件通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断第2个重要概念：电力电子器件Ø不可控器件Ø半控型器件Ø全控型器件第2个重要概念：电力电子器件Ø不可控器件Ø半控型器件Ø全控型器件Ø实现电能变换的“物质”手段。Ø是电力电子学（技术）发展的根本推动力。第3个重要概念：控制部分第3个重要概念：控制部分Ø控制——弱控制强Ø电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术Ø控制理论是实现“弱

5、电和强电的接口”的强有力纽带第4个重要概念：负载精电小结（电力电子技术的内容）4个重要概念：Ø电力电子电路Ø电力电子器件Ø控制部分Ø负载小结（电力电子技术的内容）Ø是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。控制理论Ø与现代控制理论、材料科学、连续、离散电力电子电机工程、微电子技术等诸多领技术域密切相关。电子学电力学补充：电力电子技术与信息电子技术的关系•强电VS弱电电力（功率，power）VS信息（information）信息电子技术变换的是“信息”。主要用于信息处理。电力电子技术变

6、换的是“电力”。可大到数百MW甚至GW，也可小到1W以下。主要用于电力变换。信息：情报。电力：能量。（各有侧重）电力电子器件与一般电子器件Ø电子技术的基础是一般电子器件（晶体管、集成电路）。Ø电力电子技术的基础是电力电子器件。电力电子器件的不同之处：Ø能处理电功率的能力一般远大于处理信息的电子器件；Ø自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器；Ø一般都工作在开关状态；Ø往往需要由信息电子电路来控制。电力电子技术与信息电子技术关系小结Ø信息电子技术是电力电子技术的基础；Ø电力电子技术较信

7、息电子技术处理的功率大（远大于）。Ø电力电子技术一般都需依赖于信息电子技术进行控制。2.电力电子技术的发展电子技术的发展史（包括信息电子技术和电力电子技术）：在（真正意义上的）电力电子技术出现以前，用于电力变换的电子技术就已经存在：•1904年出现了电子管（Valve），能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河；•后来出现了水银整流器（mercury-vapourthyratrons），可实现大功率的电能控制。在30年代到50年代，是其发展迅速并大量应用的时期。广

8、泛用于电化学、电气铁道、轧钢、直流输电等行业。2.电力电子技术的发展（续）•各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在(真正的)电力电子技术出现以后的相当一段时期内，所使用的电路形式仍然是这些形式；•交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还有发展更早的电动机—直流发电机组，即变流机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的称呼从水银整流器开始并沿用至今；变流机组示意图2.电力电子技术的发展（续）文献中最早出现电力电子名词是1969年H.F.Storm(上世纪50-60年代国