电力电子 演示文稿定稿(刘立军).ppt

电力电子技术课件 电力电子技术概述 1.1 什么是电力电子技术 1.2 电力电子技术的发展史 1.3 电力电子技术的应用 1.1 什么是电力电子技术 电子技术包括：信息电子技术 电力电子技术 信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术，主要用于信息处理)。 电力电子技术——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和控制的技术。电力电子技术主要用于电力变换。 目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。 电力电子装置的功率，可大到数百MW甚至GW，也可小到数瓦甚至1W以下 1.1 什么是电力电子技术 电力电子技术的两个分支：电力电子变流技术 电力电子器件制造技术 1、电力电子变流技术用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，及构成电力电子装置和电力电子系统 的技术。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论2、电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术的基础，理论基础是半导体物理 1.1 什么是电力电子技术 “电力电子技术”和“电力电子学” 电力电子学 60年代出现，1974年，美国的W. Newell用图0-1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受 “电力电子学”和“电力电子 技术”分别从学术和工程技术 的角度来称呼，实际内容没有 很大不同。 描述电力电子学的倒三角形 1.2 电力电子技术的发展史 电力电子技术的发展简史 1904年出现了电子管，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，其性能和晶闸管）很相似。在30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电 1.2 电力电子技术的发展史 1947年美国贝尔实验室发明晶体管，引发了电子技术的一场革命 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管 1960年我国研究成功硅整流管1962年我国研究成功晶闸管） 70年代出现电力晶体管、电力场效应管 1.2 电力电子技术的发展史 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。在晶闸管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 1.2 电力电子技术的发展史 最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管 晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流器和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业（轧钢用电气传动、感应加热等）、电力工业（直流输电、无功补偿等）的迅速发展也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的 晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，因而属于半控型器件 对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式 晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现 1.2 电力电子技术的发展史 80年代后期开始：复合型器件 以绝缘栅极双极型晶体管为代表,IGBT是电力场效应管（MOSFET）和双极结型晶体管的复合。它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT相对应，MOS控制晶闸管和集成门极换流晶闸管等都是MOSFET和GTO的复合，它们也综合了MOSFET和GTO两种器件的优点。 1.2 电力电子技术的发展史 功率模块：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件 做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。 功率集成电路：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前其功率都还较小，但代 表了电力电子技术发展的一个重要方向 。 智能功率模块则专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT。 1.2 电力电子技术的发展史 高压集成电路：一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 智能功率集成电路：一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 什么是高压变频器 通常，用来把工频正弦波交流电源改变为其它频率的交变电源的电力电子装置称为变频器。按照国际惯例和我们国家的标准，当供电电压大于或等于10kV时称为高压，小于10kV时称为中压。因此，相应额定电压1-10kV的变频器应分别称为中压和高压变频器。但是考虑到在 1-10kV电压范围内的变频器有着共同的特征，同时，习惯上也把额定电压为6