西安交大电力电子技术ppt讲义第1章 绪论.ppt

1.1 什么是电力电子技术 ■电力电子技术的概念 ◆可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。 ?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。 ?电力电子技术中所变换的“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。 1.1 什么是电力电子技术 ◆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。 ?目前所用的电力电子器件均由半导体制成，也称电力半导体器件。 ?电力电子技术所变换的“电力”，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。 ?信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换，这时二者本质上的不同。 1.1 什么是电力电子技术 通常所用的电力——交流和直流两种。 从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。 这些电源的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。（变流技术） 1.1 什么是电力电子技术 通常把电力电子技术分为电力电子器件的制造技术和变流技术两个分支。 ?电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。其理论基础是半导体物理。 ?变流技术也称为电力电子器件的应用技术，包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，是电力电子技术的核心，其理论基础是电路理论。 1.1 什么是电力电子技术 ■电力电子电子技术(电力电子学)与其他学科的关系 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。 1.1 什么是电力电子技术 ?电力电子技术和电子学 电子学——电子器件和电子电路两大分支，分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子器件制造技术的理论基础（都是基于半导体理论）是一样的，其大多数工艺也是相同的。 电力电子电路和信息电子电路的许多分析方法也是一致的。 二者应用目的不同，前者用于电力控制和变换，后者用于信息处理。 在信息电子技术中，半导体器件既可处于放大状态，也可处于开关状态；而在电力电子技术中为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态。 1.1 什么是电力电子技术 ?电力电子技术和电力学 电力电子技术广泛用于电气工程中，这是电力电子学和电力学的主要关系。“电力学”这个术语在我国已不太应用，可用“电工科学”或“电气工程”取代之。 各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中，因此无论是国内国外，通常都把电力电子技术归属于电气工程学科。电力电子技术是电气工程学科中的一个最为活跃的分支。 1.1 什么是电力电子技术 在我国，电力电子与电力传动是电气工程的一个二级学科。图1-2用两个三角形对电气工程进行了描述。其中大三角形描述了电气工程一级学科和其他学科的关系，小三角形则描述了电气工程一级学科内各二级学科的关系。 1.1 什么是电力电子技术 ?电力电子技术和控制理论 控制理论广泛用于电力电子技术中，它使电力电 子装置和系统的性能不断满足人们日益增长的各种 需求。电力电子技术可以看成是弱电控制强电的技 术，是弱电和强电之间的接口。而控制理论则是实 现这种接口的一条强有力的纽带。 另外，控制理论是自动化技术的理论基础，二 者密不可分，而电力电子装置则是自动化技术的基 础元件和重要支撑技术。 1.1 什么是电力电子技术 电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。 电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。 计算机就像人的大脑。电力电子技术就像人的消化系统和循环系统。消化系统对能量进行转换（把电网或其他电源提供的“粗电”变成适合于使用的“精电”），再由以心脏为中心的循环系统把转换后的能量传送到大脑和全身。电力电子技术连同运动控制一起，还可比做人的肌肉和四肢，使人能够运动和从事劳动。 电力电子技术在21世纪中将会起着十分重要的作用，有着十分光明的未来。 1.2 电力电子技术的发展史 1.2 电力电子技术的发展史 ◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎 明期。 ?1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控 制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电 力领域的先河。 ?20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这