第1章 电力电子技术.ppt

电力电子技术Power Electronics 四川大学电气信息学院 The School of Electric and Electronic Information Sichuan University 赵莉华 Zhao Lihua Email:tyorika@163.com Introduction Definition 应用半导体器件对电能进行变换和控制的技术。 Power electronics is the electronics applied to conversion and control of electric power using semiconductor device. 通过半导体器件把“粗电”加工成“精电”的技术； 弱电控制强电的技术，弱电和强电之间的接口； 电力电子技术所变换的“电力”范围： 1瓦以下或数瓦到数百MW，甚至GW。 电力电子技术组成 component 电力电子元器件(device)： 基础。 电力电子变流技术：又叫变流电路或电力电 conversion 子应用技术，主体，包 括用电力电子器件构成 各种电力变换电路。 控制技术：实现变流功能的弱电控制手段。 control Two types of electric power DC (direct current) AC (alternating current) 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流电。 进行电力变换的技术称为变流技术。 Changeable properties in two types of electric power conversion。 DC ---- magnitude AC ---- frequency,magnitude, number of phases 交流变直流 AC-DC-----整流(Rectifier) 直流电机驱动，可调直流电源，高压直流输电。 直流变交流 DC-AC-----逆变（Inverter） 宇航电源，不停电电源，调频交流电机驱动， 感应加热电源。 交流变交流 AC-AC 调光器，交流电机驱动，电压调节器，VAR调 节器，固态继电器。 直流变直流 DC-DC---斩波(Chopper) 电动车，高性能可调电源，直流电机驱动。 电力电子学：同电力电子技术含义一样，分别从学术和工程技术两个角度称呼。 1974年，美国的W. Newell用下图的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。 使用大功率电子器件对电能进行变换和控制。 F—频率 A—幅值 m—相数 二者都有器件制造和电路部分； 器件制造的基础都是半导体物理和微电子技术，工艺接近； 理论基础均为电路理论； 电子装置用于信号处理，其中功率放大环节和功率输出也可看作电力电子装置； 在电力电子技术中器件工作在开关状态，信息电子技术中器件既可工作于放大状态也可工作于开关状态； 电子技术对信息进行处理和变换，电力电子技术变换电力，处理能量。 控制理论广泛应用于电力装置和系统中； 电力电子技术是弱电控制强电的技术，控制理论是弱电控制强电的纽带； 电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。 器件、变流拓扑、控制技术是电力电子技术的三大支柱。 晶闸管的出现导致了电力电子技术的诞生（1957年，美国通用公司）。 全控型大功率器件是现代电力电子技术的基础（20世纪70年代后期）。 耐压更高，导通电阻更低，开关速度更快的器件，现已商品化的有： 工作频率100MHZ，耐压300V，功率300W的MOSFET； 工作频率50KHZ，1200A/3500V的IGBT； 2200A/4500V和1800A/5500V的IGCT。 电子科大陈星弼院士发明的新结构耐压层功率器件， 陈星弼院士另一已申请专利的 高低压兼容技术 可实现在同一芯片上同时集成高压的功率器件和低压的控制电路。 以变换器的发展史为纲： 整流器---逆变器---变频器。 整流器时代---20世纪60，70年代。 工业用电是交流发电机提供，20%电能以直流形式消耗，如电解，牵引(电气机车，电传动内燃机，地铁机车，城市无轨电车等），直流传动（轧钢、造纸等）。 大功率硅整流器把交流电转变为直流电，在上世纪