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《电力电子术教学课件》第1章 绪论
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
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