电力电子技术 ---1绪论.pptx

电力电子技术 电气与控制工程系 陈惠荣 ronghuichen@126.com办公室：实619 课程任务 电力电子技术是自动化电气工程本科专业的必修课程，要求在学习领会电力电子技术基础知识的基础上，熟悉典型的电力电子电路工作原理及参数计算方法，掌握一般电力电子电路的基本分析步骤和分析方法，获得初步的工程实验及工程设计能力，为从事相关工作奠定基础。 课程考核与成绩评定 课程考核方式为“考试”。总评成绩由三部分构成：平时成绩、实验成绩、期末成绩。平时成绩评定包括课堂测验、课后作业、答疑等，占总评成绩的20%；实验成绩评定包括操作过程情况及实验报告，占总评成绩的20%；期末笔试成绩占总评成绩的60%。 电力电子技术 第一章 绪论 1.电力电子技术的概念 ◆电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。 ☞电力电子技术中的“电力” 有区别于“电力系统”所指的“电力” ，后者特指电力网的“电力” ，前者则更一般些,指电力变换。 ☞电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。 ◆具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件 对电能进行变换和控制的技术。 ☞电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。 ☞变流技术则是电力电子技术的核心。 输入 (电源) 输出(负载) 交流（AC） 直流（DC） 直流（DC） 整流 (正变换) 直流斩波 交流（AC） 交流电力控制 变频、变相 逆变(逆变换) 表0-1 电力变换的种类 功率变换（Power Conversion），是指在电源和负载之间，对电压、电流、频率、相位、相数实施变换。利用二极管、晶体管、晶闸管等功率半导体器件的开关动作，无损耗、理想地进行功率变换的装置被称为半导体功率变换装置。 功率控制（Power Control），即对电压、电流幅值及频率进行的控制。 交流-直流（正变换）：利用S1~S4的通断组合将交流变为直流，同时控制开关的导通时间即可控制直流输出电压的幅值及平均值。 直流-直流（直流斩波）：控制开关通断可改变负载上直流电压平均值；若输出直流电压平均值一定，而提高开关频率，则提高了脉动分量频率，可利用滤波器进行滤波。 直流-交流（逆变换）：利用S1~S4的通断组合，可将负载上的正负输出控制在一定范围之内，即将直流变换为具有任意频率与幅值的交流输出。 功率变换（电力变换） 基本过程 功率变换控制原理 理想开关与实际情况 为了瞬时高效地进行功率变换及控制，应该采用满足一定条件的开关器件： 在关断状态下能承受高的端电压，且漏电流为零； 在导通状态下能通过大电流，且端电压（导通电压）为零； 导通、关断所必需时间为零； 小信号能控制通断，对控制信号无延迟； 高速、反复通断时开关不会老化。 半导体器件通断过程中的端电压、电流和损耗 为了减小开关通断过程的损耗，可以采取措施使开关在导通时，电流的升高滞后于端电压的降低，而在开关关断时，电压的升高滞后于电流的降低，即使得通断过程中电压、电流的乘积接近于零，如下图所示。 2. 电力电子学的形成 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，主要是采用功率半导体器件进行功率变换与控制。 1947年，晶体管（Transistor）的发明标志着电子学时代到来。此前，可在真空中控制电子流的电子管已经广泛应用，其后，电子管很快被晶体管所取代。20世纪60年代以后，陆续出现IC（Integrated Circuit）、LSI（Large Scale IC），电子学进入微电子学的鼎盛时期。 同时，大功率控制技术也在同步发展。在电子管之后，能通过大电流的气体放电管可以控制数百至数千瓦以上的功率。30年代，采用闸流管进行电动机控制已经实用化。现在电力电子学的主要技术就是这个时代形成的。 1957年美国通用电气（GE）公司发明了晶闸管（Thyristor），之后这种功率半导体器件的容量越来越大，实用的电力变换技术快速发展，并在60年代成为电力变换及控制领域的主流。 20世纪60年代后半期，作为功率半导体器件的二极管（Diode）、晶体管、晶闸管等在大容量方面得到了发展，同时，控制功率半导体器件的电子技术也取得了进展。电子技术逐渐向功率控制扩展，进而形成了电力电子学。 1974年，美国的W.E.Newell给出了电力电子学的解释，提出了由电子学（Electronics）、电力（Power）和控制（Control）三个学科交叉融合形成电力电子新学科的概念。 ■电力电子学 ◆美国学者W.