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电力电子技术 Power Electronics * 1 什么是电力电子技术 2 电力电子技术的发展史 3 电力电子技术的应用 4 教材内容简介和使用说明 绪 论 * 1.1 电力电子与信息电子 1.2 两大分支 1.3 与其他学科的关系 1.4 地位和未来 1 什么是电力电子技术 * 信息电子技术——信息处理 电力电子技术——电力变换 　　电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。 模拟电子技术 电子技术 信息电子技术 电力电子技术 数字电子技术 电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即 应用于电力领域的电子技术。 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。 电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。 1.1 　电力电子与信息电子 * 变流技术（电力电子器件应用技术） 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，以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。 1.2 　两大分支 电力电子器件制造技术 电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。 * 电力——交流和直流两种 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。 电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流 表1 电力变换的种类 进行电力变换的技术称为 变流技术。 逆变 直流斩波 直流 交流电力控制 变频、变相 整流 交流 交流 直流 输出 输入 1.2 　两大分支 变流技术 * 电力电子学 (Power Electronics)名称60年代出现。 1974年，美国的W. Newell用图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 电子学 电力学 控制 理论 连续、离散 电路、器件 静止器、旋转电机 图1 描述电力电子学的倒三角形 1.3 与相关学科的关系 * 都分为器件和应用两大分支。 器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。 应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同。 信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态； 　电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。 二者同根同源。 与电子学（信息电子学）的关系 1.3 与相关学科的关系 * 1.3 与相关学科的关系 电力电子技术广泛用于电气工程中 高压直流输电　　静止无功补偿 电力机车牵引　　交直流电力传动 电解、电镀、电加热、高性能交直流电源 国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。 电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。 与电力学（电气工程）的关系 * 控制理论广泛用于电力电子系统中。 电力电子技术是弱电控制强电的技术， 是弱电和强电的接口； 　控制理论是这种接口的有力纽带。 电力电子装置是自动化技术的基础元件和 重要支撑技术。 与控制理论（自动化技术）的关系 1.3 与相关学科的关系 * 电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成 为未来科学技术的两大支柱。 计算机 人脑 电力电子技术 消化系统和循环系统 电力电子＋运动控制　　　　　 肌肉和四肢 电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术， 能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源， 因此，电力电子技术将青春永驻。 一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。 1.4 地位和未来 * 电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 晶闸管问世，(“公元元年”) 　IGBT及功率集成器件出现和发展时代 晶闸管时代 水银（汞弧）整流器时代 电子管问世 全控型器件迅速发展时期 史前期 （黎明期） 1904 1930 1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年) 晶体管诞生 2 电力电子技术的发展史 * 一般工业： 交直流电机、电化学工业、冶金工业 交通运输： 电气化铁道、电动汽车、航空、航海 电力系统： 高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿 电子装置电源： 为信息电子装置提供动力 家用电器： “节能灯”、变频空调 其他： UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置 3 电力电子技术的应用 * 轧钢机 数控机床 冶金工业 电解铝 1）一般工业 3 电力电子技术的应用 * 2）交通运输