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电力电子技术第五第1页/共297页 第1章 绪论 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 1.4 本教材的内容简介第2页/共297页 31.1 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。 ?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。 第3页/共297页 41.1 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。 ?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 输出 交流（AC） 直流（DC） 直流（DC）整流 直流斩波 交流（AC）交流电力控制变频、变相逆变 表1-1 电力变换的种类第4页/共297页 51.1 什么是电力电子技术■电力电子学 ◆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。图1-1 描述电力电子学的倒三角形第5页/共297页 61.1 什么是电力电子技术?电力电子技术和电子学 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。?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。 第6页/共297页 71.1 什么是电力电子技术 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 图1-2 电气工程的双三角形描述子技术归属于电气工程学科。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。 第7页/共297页 81.1 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。 第8页/共297页 91.2 电力电子技术的发展史■电力电子技术的发展史图1-3 电力电子技术的发展史 ◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。第9页/共297页 101.2 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。这一时期，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。在这一时期，也应用直流发电机组来变流。 ?1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。 第10页/共297页 111.2 电力电子技术的发展史◆晶闸管时代 ?晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅速扩大。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，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，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。第11页/共297页 121.2 电力电子技术的发展史◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ?70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的