电力电子技术基础-第1章 绪论.pptx

电力电子技术基础

电力电子技术

哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

电力电子技术课程讲座

电力电子技术基础（264页）

周永勤、李然、于乐、赵鹏舒编著

机械工业出版社

2023年8月出版

一流本科专业一流本科课程建设系列教材

新形态教材

电力电子技术

哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

电力电子技术课程讲座

主要内容

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绪论

电力电子器件

直流斩波器

逆变器

整流器

交交变换器

软开关

电力电子技术

哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

电力电子技术课程讲座

1绪论

1.什么是电力电子技术

2.电力变换的基本原理

3.电力电子技术的发展历史

4.电力电子技术的应用

5.本课程内容介绍

电力电子技术

哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

电力电子技术课程讲座

1绪论

1

电力电子技术定义

电力变换的基本原理

电力电子技术的发展史

电力电子技术的应用

本课程内容介绍

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1.1电力电子技术的定义

电力电子技术（PowerElectronics），

出现于20世纪60年代，

又名电力电子学或功率电子学。

1974年，美国学者W.E.Newell认为电力电子学是一门交叉于电气工程三大学科领域——电力学、电子学和控制理论之间的边缘学科。

用倒三角描述，如图所示。

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1.1电力电子技术的定义

电子技术

所用器件：

晶体管、场效应管、

集成电路、微处理器、电感、电容。

完成功能：

信号产生、变换、存储、发送、接收。

基础理论：

电路、磁路、电磁场

电力技术

所用设备：

电机、开关、变压器、

电感、电容、输电线。

完成功能：

发电、输电、配电、用电。

基础理论：

电路、磁路、电磁场

电力电子技术

所用器件：

晶体管、场效应管、

集成电路、微处理器、

电感、电容。

完成功能：

发电、输电、配电、用电中的电能变换与控制。

基础理论：

电路、磁路、电磁场

1.1电力电子技术的定义

从上面的比较可以看出：电力电子技术

与电子技术密切相关：

都分为器件及应用;

有相同的理论基础;

分析方法也一致。

与电力技术也相关，是应用于电力领域的电子技术。

而且上述功能的实现，都离不开控制，所以与控制理论也相关。

控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置的性能满足各种需求;

电力电子技术可以看成弱电控制强电的接口，控制理论是实现该接口的强有力纽带。

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1.1电力电子技术的定义

电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，

是使用器件对电力进行变换和控制的技术。

这个器件指的是功率半导体器件，也称为电力电子器件。

从工程的对象、内容和手段几方面

理解电力电子技术：

对象：能量中的电能

内容：对电能形式的变换和控制

手段：利用电力电子器件（功率半导体器件）

问题：为什么要对电能进行变换和控制？

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1.1电力电子技术的定义

电力系统的主体：固定频率50或60Hz的交流电作为主体。

为什么采用三相交流电作为电力网的主体？

使用电力时固定频率的交流电未必总是最佳选择：

有利于大功率发电机的设计

如变频空调，需要改变频率；

如各种直流电源，将交流电变成直流电；

直接驱动交流感应电动机（工业传动的主要形式）

所以，需要电能形式之间的变换。

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1.1电力电子技术的定义

电力电子技术是以电力为处理对象的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

交流

电力

直流

交流变交流

直流变直流

直流变交流（逆流）

交流变直流（整流）

电力变换

这四类变换器将在后继章节中详细论述，下面简单介绍电力变换的基本原理。

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1.2电力变换的基本原理

上述的电力变换中使用的电力电子器件都是工作在开关状态。

电力电子器件为什么工作在开关状态？

器件开通时，通过的电流i很大，但器件上的电压u≈0

器件断开时，承受的电压u很高，但流过的电流i≈0

那么怎么由开关器件来实现电力变换呢？

为了使器件的功率损耗(P=UI)最小：

1）AC/DC变换

下图是用一个开关组成的最简单的变流电路，输入端接交流电us。

在开关K闭合时，负载电阻R上有电流通过。

us正半周，开K关闭合，电路中有正向电流通过；

us负半周，开关断开，电路中就没有电流通过;

从而，实现从交流电到直流电的变换，即AC/DC变换。

如此重复，负载R上得到单一方向的电流，如图。

2）DC/DC变换

下图也是用一个开关组成的最简单变流电路，但输入端接的是直流电us。

如果开关K的导通和关断交替进行，则负载R上电压和电流的波形就是不连续的矩形波，如下图所示。

这种以通断方式调节直流电能