1、1,电力电子技术 Power Electronics,主讲：傅 强 电话：13961461902 地点：实验楼 A109,2,1. 什么是电力电子技术,1.1 电力电子与信息电子 1.2 两大分支 1.3 与其他学科的关系 1.4 地位和未来,3,1.1 电力电子与信息电子,电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。,信息电子技术信息处理 电力电子技术电力变换,4,1.1 电力电子与信息电子,电力电子技术使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。 电力电子技术变换的“电力”，可大到 数百MW 甚
2、至GW，也可小到 数W 甚至 mW级。,5,电力电子器件制造技术电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理变流技术（电力电子器件应用技术） 用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及这些电路构成的电力电子装置和电力电子系统的技术。 电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。,1.2 两大分支,6,电力交流和直流两种从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。,电力变换四大类交直、直交、直直、交交,表1 电力变换的种类,变流技术进行电力变换的技术称为 变流技术,1.2 两大分支,7,电力电子学 (Power Electronics) 名称60年代 出现； 1974年，美国
3、 W. Newell 用图1的倒三角形，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。,1.3 与相关学科的关系,8,与电子学（信息电子学）的关系,都分为器件和应用两大分支器件的材料、工艺基本相同，都采用微电子技术应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同信息电子电路的器件可工作在开关状态和放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在开关状态二者同根同源,1.3 与相关学科的关系,9,与电力学（电气工程）的关系,电力电子技术广泛用于电气工程中高压直流输电 静止无功补偿电力机车牵引 交直流电力传动电解、电镀、电加热、高性能交直流电源国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支电力
4、电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支,1.3 与相关学科的关系,10,与控制理论（自动化技术）的关系,控制理论广泛用于电力电子系统中 电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口控制理论是这种接口的有力纽带 电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术,1.3 与相关学科的关系,11,电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱 电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术。能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，因此，电力电子技术将青春永驻。 20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展,1.4 地位和未来,1
5、2,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的,1904,1930,1947,1957,1970,1980,1990,2000,t(年),2. 电力电子技术的发展史,13,一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业 交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海 电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿 电子装置电源：为信息电子装置提供动力 家用电器：“节能灯”、变频空调 其他：UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置,3. 电力电子技术的应用,14,电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对
6、节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。,3. 电力电子技术的应用,15,例：铁路牵引的动力，最早是蒸汽机车，随后改为内燃机车和电力机车。 大功率硅整流技术的出现，使机车的传动型式从直直传动(直流供电直流电动机)，变为交直传动(交流供电硅整流直流电动机) ； 大功率的晶闸管和微机控制技术发展，70年代出现交直交传动(交流供电硅整流逆变器交流电动机)，即所谓的交流传动，取代了交直传动。,3. 电力电子技术的应用,16,发达国家的电能已有80%经过电力电子技术处理，节能效果达到15-40%。 有文献预计到2050年，经过处理再应用的电能将达到95%。 通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用更加合理、高效和环保，实现电能使用最佳化。,3. 电力电子技术的应用,
