課程學時：48學時電力電子技術目錄第１章緒論第２章電力電子器件第３章直流—直流變換電路第４章逆變電路第５章整流電路第６章交流—交流變換電路第７章軟開關技術第１章緒論

１.１電力電子技術概述１.2電力電子技術的發(fā)展概況及未來前景１.3電力電子技術的應用思考題與習題聽說過電力電子的概念嗎？什么是電力電子技術？你認為電力電子技術應該研究什么內(nèi)容？１.１電力電子技術概述

１.１.１電力電子技術研究的內(nèi)容

２０００年，ＩＥＥＥ終身會員、美國電力電子學會前主席將電力電子技術定義為：電力電子技術是通過靜止的手段對電能進行有效的變換、控制和調(diào)節(jié)，從而把可利用的輸入電能形式變成所希望的輸出電能形式的技術。1.1.1電力電子技術研究的內(nèi)容

2000年，IEEE終身會員、美國電力電子學會前主席將電力電子技術定義為：電力電子技術是通過靜止的手段對電能進行有效的變換、控制和調(diào)節(jié)，從而把可利用的輸入電能形式變成所希望的輸出電能形式的技術。電力電子器件電力電子技術的核心電能主要分為——直流電和交流電兩種。電力電子技術核心就是對電能進行變換和控制。因此電能變換四大類交流變直流（AC-DC）、直流變交流（DC—AC）、直流變直流（DC—DC）、交流變交流（AC—AC）

進行電能變換的技術稱為變流技術。１.１.2電力電子變換的類型電力電子技術的變換不僅包括了電能種類的相互變換，還包括了對電壓、電流、頻率、波形和相數(shù)等的變換和控制。1.1.2電力電子變換類型逆變電路直流—直流變換電路（斬波電路）直流交流—交流變換電路（交流電力控制變頻、變相）整流電路交流交流直流

輸出輸入電力電子技術也可以說是:利用電力電子器件為核心，構成相應的電路或裝置，使得輸入電能形式通過電力電子裝置變成所希望的輸出電能形式的技術。因此：1.1.3電力電子技術和其他學科的關系“電力電子技術是電子技術、電力技術和控制技術三大學科的交叉?！眻D１．１ＷｉｌｌｉａｍＥ．Ｎｅｗｅｌｌ提出的倒三角如圖1.2所示，電子技術分為信息電子技術和電力電子技術兩大分支。如圖1.1倒三角所示，電子技術包括器件和電路兩部分。電力電子器件和信息電子器件都是采用半導體材料制成，兩者的大多數(shù)制造工藝也是一致的。1.1.3電力電子技術和其他學科的關系

與電子技術的關系電力電子電路和信息電子電路的分析方法、理論基礎相同。電力電子電路用于電力變換和控制，其器件總是工作在開關狀態(tài)（其處理的電能功率一般是“大功率”，但也可以處理“小功率”）。信息電子電路用于信息處理，其器件可以工作在開關狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)（其處理的電能功率一般是“小功率”）。1.1.3電力電子技術和其他學科的關系

與電力技術（電氣工程）的關系電力技術是一門涉及發(fā)電、輸電、配電及電力應用的科學技術。1.1.3電力電子技術和其他學科的關系

與電力技術（電氣工程）的關系電力電子技術廣泛用于電氣工程中高壓直流輸電靜止無功補償電力機車牽引交直流電力傳動電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源國內(nèi)外均把電力電子技術歸為電氣工程的一個分支。電力電子技術是電氣工程學科中最為活躍的一個分支。電力電子技術是弱電控制強電的技術，是弱電和強電的接口；控制理論是這種接口的有力紐帶。電力電子裝置是自動化技術的基礎元件和重要支撐技術。

與控制技術的關系1.1.3電力電子技術和其他學科的關系控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中。電力電子技術的發(fā)展取決于電力電子器件的發(fā)展和進步。GTO、GTR、電力場效應晶體管、IGBT等全控型器件晶閘管問世：標志著現(xiàn)代電力電子技術的誕生。水銀（汞?。┱髌鳌㈤l流管電子管問世第一階段：電子管、離子管（閘流管、汞弧整流器）的發(fā)展與應用階段；1876194719571970198019902000t(年)晶體管誕生1904硒整流器第二階段：晶閘管的發(fā)展與應用階段第三階段：全控型器件得到了廣泛的應用、并發(fā)展迅速。第四階段：電力電子器件進入高頻化、標準模塊化、集成化和智能化時代。功率集成電路（PIC）、電力電子積木（FEBB）（１）電力電子器件的發(fā)展概況1.3電力電子技術的發(fā)展概況及未來前景第一階段：通常認為，1957年美國通用電氣公司研制出第一個電力電子半導體器件晶閘管，標志著現(xiàn)代電力電子技術誕生。但在此之前電力電子技術的變換電路就已經(jīng)初步形成，利用的是電子管、水銀整流器、閘流管等“非半導體器件”構成電力電子變換電路。第二階段：電力電子半導體器件晶閘管的發(fā)展與應用階段。隨著器件制造水平的不斷提高，晶閘管在變流裝置中的應用技術日趨成熟，變流技術所涉及的應用領域也在不斷擴展。第三階段：全控型半導體器件的發(fā)展與應用階段。全控型器件的開關頻率比晶閘管的開關頻率高，全控型器件構成的變流電路向高頻化發(fā)展。第四個階段：復合/新型器件時代。從20世紀90年代開始，電力電子器件進入高頻化、標準模塊化、集成化和智能化時代。通常將電力電子器件、驅動、檢測、控制、保護電路等集成在一起，構成功率集成電路（PowerIntegratedCircuit,PIC），它最大的優(yōu)勢是較少引線，提高可靠性，其經(jīng)濟效益也明顯增加。1.3電力電子技術的發(fā)展概況及未來前景（２）電力電子電路及其控制技術的發(fā)展1.2.2電力電子技術的未來前景電力電子技術和運動控制一起，和計算機技術共同成為未來科學技術的兩大支柱。計算機人腦電力電子技術消化系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)電力電子+運動控制肌肉和四肢電力電子技術是電能變換技術，是把粗電變?yōu)榫姷募夹g，能源是人類永恒的話題，因此，電力電子技術的地位舉足輕重。一門嶄新的技術，21世紀仍將以迅猛的速度發(fā)展。

未來電力電子技術的發(fā)展趨勢將朝著集成化、標準模塊化、智能化、大容量、高頻率、高效率、高可靠性和節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。1.3電力電子技術的應用討論：舉例說明，你所知道的電力電子技術的應用？

1.3電力電子技術的應用（1）家用電器討論：你所知道的電力電子技術在家用電器中的應用？鎮(zhèn)流器，節(jié)能燈，LED照明燈的整流器、變頻空調(diào)等電視機、個人計算機、手機等家用電器（２）電力系統(tǒng)電力電子技術應用于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電等各個環(huán)節(jié)1.3電力電子技術的應用（２）電力系統(tǒng)電力電子技術應用于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電等各個環(huán)節(jié)1.3電力電子技術的應用高壓直流裝置HVDC■高壓直流輸電（HighVoltageDCTransmission——HVDC）是電力電子技術在電力系統(tǒng)中最早開始的應用領域，20世紀50年代以來，當電力電子技術的發(fā)展帶來了可靠的高壓大功率交直流轉換技術之后，高壓直流輸電越來越受到人們的關注。中國南方電網(wǎng)公司安順換流站2023/2/122輸電網(wǎng)中靈活交流輸電技術(FACTS)1986年提出，應用電力電子最新發(fā)展成就及現(xiàn)代控制技術，實現(xiàn)對交流輸電系統(tǒng)參數(shù)及網(wǎng)絡結構的靈活快速控制，以實現(xiàn)輸送功率的合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。

（２）電力系統(tǒng)柔性交流輸電FACTS1.3電力電子技術的應用操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護回路、信號回路、監(jiān)測裝置及自動化裝置等二次回路所需的工作電源。（２）電力系統(tǒng)1.3電力電子技術的應用充電模塊監(jiān)控模塊直流饋電柜交流配電單元電池室絕緣監(jiān)測模塊一種直流電源系統(tǒng)圖靜止無功補償器（SVC）SVC具有響應速度快、平滑調(diào)節(jié)性能好、補償效率高、維修方便及諧波、噪聲、損耗均小等優(yōu)點，因此應用越來越廣泛。

靜止型無功功率自動補償裝置由可控的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器可吸收無功功率。適用于沖擊性負荷的無功補償。（２）電力系統(tǒng)---無功補償1.3電力電子技術的應用ＳＶＣ結構形式有多種，但其基本元件主要為晶閘管控制的電抗器（ＴＣＲ）和晶閘管投切的電容器（ＴＳＣ）。圖10-35TSC基本原理圖a)基本單元單相簡圖b)分組投切單相簡圖圖10-38晶閘管控制電抗器(TCR)電路SVC25可再生能源發(fā)電和變換(3)新能源的開發(fā)和利用1.3電力電子技術的應用2023/2/126Trains&locomotives火車，機車

Subways地鐵

Trolleybuses電車

Magneticlevitation磁懸浮列車

Electricvehicles電動車

Automotiveelectronics自動驅動

Shippowersystems船用電源

Aircraftpowersystems航空電源

（4）交通運輸1.3電力電子技術的應用2023/2/127富士高速機車（4）交通運輸1.3電力電子技術的應用（4）交通運輸1.3電力電子技術的應用2023/2/129交直流電機電化學工業(yè)（電解，電鍍等電化學工業(yè)用電源。）冶金工業(yè)（冶金工業(yè)用感應加熱電源，淬火電源及直流電弧爐電源。）（5）工業(yè)生產(chǎn)1.3電力電子技術的應用30軋鋼機數(shù)控機床電解鋁冶金工業(yè)（5）工業(yè)生產(chǎn)1.3電力電子技術的應用31數(shù)碼產(chǎn)品（6）其他1.3電力電子技術的應用除上述領域需要用到電力電子技術以外，其他領域幾乎都離不開電力電子技術。大型計算機的UPS緒－32總之，電力電子技術的應用范圍十分廣泛，激發(fā)人們學習、研究電力電子技術并使其飛速發(fā)展。電力電子裝置提供給負載的是各種不同的電源，因此可以說，電力電子技術研究的也就是電源技術。電力電子技術對節(jié)省電能有重要意義。特別在大型風機、水泵采用變頻調(diào)速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱為是節(jié)能技術。1.3電力電子技術的應用思考題與習題

1.1電力電子技術的