1、第1章 緒論 1.1 什么是電力電子技術(shù) 1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史 1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 1.4 本教材的內(nèi)容簡(jiǎn)介第1頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的概念 電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。 電力電子技術(shù)中所變換的“電力” 有區(qū)別于“電力系統(tǒng)”所指的“電力” ，后者特指電力網(wǎng)的“電力” 。 電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)(模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù))和電力電子技術(shù)兩大分支。2第2頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù)具體地說，電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件 對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。 電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。 變流技術(shù)則是電力電子技術(shù)的核心。

2、輸入 輸出 交流（AC） 直流（DC） 直流（DC）整流 直流斬波 交流（AC）交流電力控制變頻、變相逆變 表1-1 電力變換的種類3第3頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù)電力電子學(xué) 美國學(xué)者W. Newell認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。圖1-1 描述電力電子學(xué)的倒三角形4第4頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)和電子學(xué) 電力電子器件的制造技術(shù)的理論和工藝與用于信息變換的電子器件制造技術(shù)相同。電力電子技術(shù)和電力學(xué) 電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，這是電力電 子學(xué)和電力學(xué)的主要關(guān)系。 5第5頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù) 電力電

3、子技術(shù)與電氣工程學(xué)科的關(guān)系 隸屬于電氣工程一級(jí)學(xué)科 電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展必須依賴其它學(xué)科 電力電子技術(shù)促進(jìn)了其他學(xué)科的發(fā)展 圖1-2 電氣工程的雙三角形描述6第6頁，共23頁。1.1 什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)和控制理論 控制理論使電力電子裝置和系統(tǒng)的性能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的各種需求。 電力電子技術(shù)是弱電和強(qiáng)電之間的接口而控制理論則是實(shí)現(xiàn)這種接口的一條強(qiáng)有力的紐帶。 控制理論是自動(dòng)化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而電力電子裝置則是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。 7第7頁，共23頁。1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史圖1-3 電力電子技術(shù)的發(fā)展史 一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以

4、1957年美國通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志。8第8頁，共23頁。1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)的史前期或黎明期。 電子管(1904) ，在真空中對(duì)電子流進(jìn)行控制，并應(yīng)用于通信和無線電，從而開啟了電子技術(shù)用于電力領(lǐng)域的先河。 水銀整流器(1930s-1950s)，廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)，甚至用于直流輸電。這一時(shí)期，各種整流電路、逆變電路、周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。在這一時(shí)期，也應(yīng)用直流發(fā)電機(jī)組來變流。 1947年美國著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場(chǎng)革命。 9第9頁，共23頁。1.

5、2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史晶閘管時(shí)代 晶閘管憑借其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，并且其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。 晶閘管是通過對(duì)門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件，屬于半控型器件。對(duì)晶閘管電路的控制方式主要是相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。 晶閘管的關(guān)斷通常依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實(shí)現(xiàn)。 這就使得晶閘管的應(yīng)用受到了很大的局限。10第10頁，共23頁。1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史全控型器件和電力電子集成電路（PIC） 70年代后期，以門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場(chǎng)效

6、應(yīng)晶體管（Power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發(fā)展。 全控型器件的特點(diǎn)是，通過對(duì)門極（基極、柵極）的控制既可使其開通又可使其關(guān)斷。 采用全控型器件的電路的主要控制方式為脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式。相對(duì)于相位控制方式，可稱之為斬波控制方式，簡(jiǎn)稱斬控方式。 在80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為代表的復(fù)合型器件異軍突起。它是MOSFET和BJT的復(fù)合，綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。 與此相對(duì)，MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）復(fù)合了MOSFET和GTO。11第11頁，共23頁。1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史把驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)電路和電力電子器件集成在一起，構(gòu)成電力

7、電子集成電路（PIC），這代表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。電力電子集成技術(shù)包括以PIC為代表的單片集成技術(shù)、混合集成技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)。隨著全控型電力電子器件的不斷進(jìn)步，電力電子電路的工作頻率也不斷提高。與此同時(shí)，軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用在理論上可以使電力電子器件的開關(guān)損耗降為零，從而提高了電力電子裝置的功率密度。 12第12頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍 一般工業(yè) 工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動(dòng)機(jī)，都是用電力電子裝置進(jìn)行調(diào)速的。一些對(duì)調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。避免調(diào)速電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流沖擊的軟起動(dòng)裝置。 電化學(xué)工業(yè)大量

8、使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源 電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源淬火電源及直流電弧爐電源等場(chǎng)合。13第13頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用交通運(yùn)輸 電氣化鐵道：電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。 電動(dòng)汽車：電機(jī)依靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制

9、。 飛機(jī)、船舶和電梯都離不開電力電子技術(shù)。14第14頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力系統(tǒng) 用戶終端：發(fā)達(dá)國家在用戶使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。 直流輸電：其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置，而輕型直流輸電則主要采用全控型的IGBT器件。近年發(fā)展起來的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。 電能質(zhì)量提高：晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）、靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器（APF）等電力電子裝置大量用于電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償或諧波抑制。 在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電

10、網(wǎng)瞬時(shí)停電、瞬時(shí)電壓跌落、閃變等。 在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。 15第15頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用圖1-5 中國南方電網(wǎng)公司安順換流站圖1-6 靜止無功發(fā)生器（上）和 晶閘管投切電容器（下）16第16頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電子裝置用電源 各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。 在大型計(jì)算機(jī)等場(chǎng)合，常常需要不間斷電源（Unint

11、erruptible Power Supply_ UPS）供電，不間斷電源實(shí)際就是典型的電力電子裝置。17第17頁，共23頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用家用電器 電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。 空調(diào)、電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計(jì)算機(jī)， 不少洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。其它 航天飛行器中的各種電子儀器需要電源，載人航天器也離不開各種電源，這些都必需采用電力電子技術(shù)。 抽水儲(chǔ)能發(fā)電站的大型電動(dòng)機(jī)需要用電力電子技術(shù)來起動(dòng)和調(diào)速。超導(dǎo)儲(chǔ)能是未來的一種儲(chǔ)能方式，它需要強(qiáng)大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術(shù)。18第18頁，共23

12、頁。1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用總之，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，其地位也越來越重要。 新能源、可再生能源發(fā)電需要用電力電子技術(shù)來緩沖能量和改善電能質(zhì)量。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) 時(shí)，更離不開電力電子技術(shù)。核聚變反應(yīng)堆在產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)和注入能量時(shí)，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置。科學(xué)實(shí)驗(yàn)或某些特殊場(chǎng)合，常需要一些特種電源。圖1-7 風(fēng)場(chǎng)19第19頁，共23頁。1.4 本教材的內(nèi)容簡(jiǎn)介本教材的內(nèi)容20第20頁，共23頁。參考書目趙良炳.現(xiàn)代電力電子器件基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社,1995.丁道宏.電力電子技術(shù).北京:航空工業(yè)出版社,1992.張占松,蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì).北京:電

13、子工業(yè)出版社,1998.李先允,陳剛.電力電子技術(shù)習(xí)題集.北京:中國電力出版社,2008.網(wǎng)絡(luò)資源 / /21第21頁，共23頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)初級(jí)目標(biāo)：掌握常用電力電子器件工作原理、基本電路及控制方法。中級(jí)目標(biāo)：能利用上述知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單電力電子裝置設(shè)計(jì)與開發(fā)。高級(jí)目標(biāo)：綜合利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)實(shí)際需要的電力電子裝置。學(xué)習(xí)方法在掌握電力電子器件和基本電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用分段線性分析方法，熟悉電路中主要器件工作波形。充分利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證電路工作原理和相關(guān)器件工作波形。發(fā)揮現(xiàn)代電力電子仿真軟件的作用，加強(qiáng)對(duì)本課程的感性認(rèn)識(shí)。22第22頁，共23頁。1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來

14、得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時(shí)間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個(gè)驚喜，也給自己一個(gè)好的交代。3、命運(yùn)給你一個(gè)比別人低的起點(diǎn)是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個(gè)絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對(duì)人家笑笑，對(duì)自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!25、你不能拼爹的時(shí)候，你就只能去拼命！26、如果人生的旅程上沒有障礙，人還有什么可做的呢。27、我們無法選擇自己的出身

15、，可是我們的未來是自己去改變的。勵(lì)志名言：比別人多一點(diǎn)執(zhí)著，你就會(huì)創(chuàng)造奇跡28、偉人之所以偉大，是因?yàn)樗c別人共處逆境時(shí)，別人失去了信心，他卻下決心實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。29、人生就像一道漫長(zhǎng)的階梯，任何人也無法逆向而行，只能在急促而繁忙的進(jìn)程中，偶爾轉(zhuǎn)過頭來，回望自己留下的蹣跚腳印。30、時(shí)間，帶不走真正的朋友；歲月，留不住虛幻的擁有。時(shí)光轉(zhuǎn)換，體會(huì)到緣分善變；平淡無語，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在與不在，都會(huì)惦念；無心的情，無論你好與不好，只是漠然。走過一段路，總能有一次領(lǐng)悟；經(jīng)歷一些事，才能看清一些人。31、我們無法選擇自己的出身，可是我們的未來是自己去改變的。32、命好不如習(xí)慣好。養(yǎng)成

16、好習(xí)慣，一輩子受用不盡。33、比別人多一點(diǎn)執(zhí)著，你就會(huì)創(chuàng)造奇跡。50、想像力比知識(shí)更重要。不是無知，而是對(duì)無知的無知，才是知的死亡。51、對(duì)于最有能力的領(lǐng)航人風(fēng)浪總是格外的洶涌。52、思想如鉆子，必須集中在一點(diǎn)鉆下去才有力量。53、年少時(shí)，夢(mèng)想在心中激揚(yáng)迸進(jìn)，勢(shì)不可擋，只是我們還沒學(xué)會(huì)去戰(zhàn)斗。經(jīng)過一番努力，我們終于學(xué)會(huì)了戰(zhàn)斗，卻已沒有了拼搏的勇氣。因此，我們轉(zhuǎn)向自身，攻擊自己，成為自己最大的敵人。54、最偉大的思想和行動(dòng)往往需要最微不足道的開始。55、不積小流無以成江海，不積跬步無以至千里。56、遠(yuǎn)大抱負(fù)始于高中，輝煌人生起于今日。57、理想的路總是為有信心的人預(yù)備著。58、抱最大的希望，為最

17、大的努力，做最壞的打算。59、世上除了生死，都是小事。從今天開始，每天微笑吧。60、一勤天下無難事，一懶天下皆難事。61、在清醒中孤獨(dú)，總好過于在喧囂人群中寂寞。62、心里的感覺總會(huì)是這樣，你越期待的會(huì)越行越遠(yuǎn)，你越在乎的對(duì)你的傷害越大。63、彩虹風(fēng)雨后，成功細(xì)節(jié)中。64、有些事你是繞不過去的，你現(xiàn)在逃避，你以后就會(huì)話十倍的精力去面對(duì)。65、只要有信心，就能在信念中行走。66、每天告訴自己一次，我真的很不錯(cuò)。67、心中有理想 再累也快樂68、發(fā)光并非太陽的專利，你也可以發(fā)光。69、任何山都可以移動(dòng)，只要把沙土一卡車一卡車運(yùn)走即可。70、當(dāng)你的希望一個(gè)個(gè)落空，你也要堅(jiān)定，要沉著！71、生命太過短

18、暫，今天放棄了明天不一定能得到。72、只要路是對(duì)的，就不怕路遠(yuǎn)。73、如果一個(gè)人愛你、特別在乎你，有一個(gè)表現(xiàn)是他還是有點(diǎn)怕你。74、先知三日，富貴十年。付諸行動(dòng)，你就會(huì)得到力量。75、愛的力量大到可以使人忘記一切，卻又小到連一粒嫉妒的沙石也不能容納。1、這世上，沒有誰活得比誰容易，只是有人在呼天搶地，有人在默默努力。2、當(dāng)熱誠變成習(xí)慣，恐懼和憂慮即無處容身。缺乏熱誠的人也沒有明確的目標(biāo)。熱誠使想象的輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)人缺乏熱誠就象汽車沒有汽油。善于安排玩樂和工作，兩者保持熱誠，就是最快樂的人。熱誠使平凡的話題變得生動(dòng)。3、起點(diǎn)低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一場(chǎng)馬拉松比賽，拼的不是起點(diǎn)，而是堅(jiān)持

19、的耐力和成長(zhǎng)的速度。只要努力不止，進(jìn)步也會(huì)不止。4、如果你不相信努力和時(shí)光，那么時(shí)光第一個(gè)就會(huì)辜負(fù)你。不要去否定你的過去，也不要用你的過去牽扯你的未來。不是因?yàn)橛邢Ｍ湃ヅΓ桥α?，才能看到希望?、人生每天都要笑，生活的下一秒發(fā)生什么，我們誰也不知道。所以，放下心里的糾結(jié)，放下腦中的煩惱，放下生活的不愉快，活在當(dāng)下。人生喜怒哀樂，百般形態(tài)，不如在心里全部淡然處之，輕輕一笑，讓心更自在，生命更恒久。積極者相信只有推動(dòng)自己才能推動(dòng)世界，只要推動(dòng)自己就能推動(dòng)世界。6、人性本善，純?nèi)缜逑魉冬摖q。欲望與情緒如風(fēng)沙襲擾，把原本如天空曠蔚藍(lán)的心蒙蔽。但我知道，每個(gè)人的心靈深處，不管烏云密布還是

20、陰淤蒼茫，但依然有一道彩虹，亮麗于心中某處。7、每個(gè)人的心里，都藏著一個(gè)了不起的自己，只要你不頹廢，不消極，一直悄悄醞釀著樂觀，培養(yǎng)著豁達(dá)，堅(jiān)持著善良，只要在路上，就沒有到達(dá)不了的遠(yuǎn)方！8、不要活在別人眼中，更不要活在別人嘴中。世界不會(huì)因?yàn)槟愕谋г共粷M而為你改變，你能做到的只有改變你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天賜，不都是一路披荊斬棘才換來的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你會(huì)覺得解脫。但舌頭總會(huì)不由自主地往那個(gè)空空的牙洞里舔，一天數(shù)次。不痛了不代表你能完全無視，留下的那個(gè)空缺永遠(yuǎn)都在，偶爾甚至?xí)惓炷?。適應(yīng)是需要時(shí)間的，但牙總是要拔，因?yàn)樘矗越K歸還是要放手，隨它去。11、這個(gè)世界其實(shí)很公平，你想要比別人強(qiáng)，你就必須去做別人不想做的事，你想要過更好的生活，你就必須去承受更多的困難，承受別人不能承受的壓力。12、逆境給人寶貴的磨煉機(jī)會(huì)。只有經(jīng)得起環(huán)境考驗(yàn)的人，才能算是真正的強(qiáng)者。自古以來的偉人，大多是抱著不屈不撓的精神，從逆境中掙扎奮斗過來的。13、不同的人生，有不同的幸福。去發(fā)現(xiàn)你所擁有幸運(yùn)，少抱怨上蒼的不公，把握屬于自己