電力機(jī)車電力電子技術(shù)第1章緒論第2章電力電子器件第3章整流電路第4章逆變電路第5章直流直流變流電路第6章交流交流變流電路第7章PWM控制技術(shù)第8章電力電子技術(shù)的應(yīng)用第9章電力機(jī)車的電子電路第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1.1什么是電力電子技術(shù)1.1什么是電力電子技術(shù)◆具體地說(shuō)，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。

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

4/109表1-1電力變換的種類1.1什么是電力電子技術(shù)■電力電子學(xué)◆美國(guó)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。7/211.1什么是電力電子技術(shù)

?

電力電子技術(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8/211.1什么是電力電子技術(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?？刂评碚撌亲詣?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)。

9/211.2電力電子技術(shù)的發(fā)展史10/21■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1957年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志。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(wú)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(lái)變流。

?1947年美國(guó)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。

11/211.2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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。這就使得晶閘管的應(yīng)用受到了很大的局限。12/211.2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(guò)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。13/211.2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)