第1章电力电子精选PPT.ppt

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1、第1章电力电子第1页，此课件共56页哦第一章第一章 电力电子技术的发展电力电子技术的发展电力电子技术的发展电力电子技术的发展首首 页页1.1 电力电子技术的含义1.2 电力电子设备的特性 1.3 电力电子技术的发展史 1.4 电力电子技术的发展方向和前景 第2页，此课件共56页哦下 页上 页返 回电力电子技术电力电子技术 根据电力电子器件的特性，采用一种有效的静态变换和根据电力电子器件的特性，采用一种有效的静态变换和控制方法，将一种电能形式转换为另一种电能形式的技控制方法，将一种电能形式转换为另一种电能形式的技术。术。电气和电子器件的有效使用电气和电子器件的有效使用线性与非线性电路的理论分析线

2、性与非线性电路的理论分析控制理论的应用控制理论的应用成熟设计方法的使用成熟设计方法的使用 第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展1.1 电力电子技术的含义电力电子技术的含义 第3页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回电力电子技术的电力电子技术的正确应用正确应用使用先进的分析工具，研究其使用先进的分析工具，研究其控制系统的性能控制系统的性能保证保证指避免使用需要周期性维护指避免使用需要周期性维护或替换的旋转器件。或替换的旋转器件。l高可靠性高可

3、靠性不使用质量不高、性能不不使用质量不高、性能不稳定，时限很短的器件。稳定，时限很短的器件。l高实用性高实用性第4页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页返回电力电子类似于微电子学技术，都是基于硅材料应用科学电力电子类似于微电子学技术，都是基于硅材料应用科学电力电子类似于微电子学技术，都是基于硅材料应用科学电力电子类似于微电子学技术，都是基于硅材料应用科学的一个分支，采用硅分子渗透技术。的一个分支，采用硅分子渗透技术。的一个分支，采用硅分子渗透技术。的一个分支，采用硅分子渗透技术。电能量交流电交流电直流电直流电电

4、磁辐射电磁辐射脉冲脉冲激光束激光束第5页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回电力电子技术市场取决于它的成本、可靠性，以及电力电子技术市场取决于它的成本、可靠性，以及电力应用中新技术有效性。电力应用中新技术有效性。电力电子成本的核心是功率器件的特性，特别是它的导电力电子成本的核心是功率器件的特性，特别是它的导电力电子成本的核心是功率器件的特性，特别是它的导电力电子成本的核心是功率器件的特性，特别是它的导通损耗、开关损耗、和开关速度。通损耗、开关损耗、和开关速度。通损耗、开关损耗、和开关速度。通损耗、开

5、关损耗、和开关速度。“电力电子集成电力电子集成电力电子集成电力电子集成”是电力电子技术发展的新阶段。是电力电子技术发展的新阶段。是电力电子技术发展的新阶段。是电力电子技术发展的新阶段。电力电子技术代表了新型电能控制发展的基本趋势和革命电力电子技术代表了新型电能控制发展的基本趋势和革命电力电子技术代表了新型电能控制发展的基本趋势和革命电力电子技术代表了新型电能控制发展的基本趋势和革命性的概念。性的概念。性的概念。性的概念。第6页，此课件共56页哦信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息处理信息处理电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力变换电力变换电子技术一般即指信息电电

6、子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。力电子技术。模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电子器使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，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。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。称电力半导体器件。电力电子技术变换的电力电子技术变换的“电力电力”，可大，可大到数百到数百MWMW甚至甚至GWGW，也可小到数，也可小到数WW甚至甚至mWmW级。级。

7、第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回补充：王兆安教材补充：王兆安教材第7页，此课件共56页哦 变流技术（电力电子器件应用技术）变流技术（电力电子器件应用技术）变流技术（电力电子器件应用技术）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，以及构成电力电子装置进行控制的技术，以及构成电力电子装置 和电力电子系统的技术。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。电力电子技术的两大分支 电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术

8、电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第8页，此课件共56页哦 电力电子学电力电子学电力电子学电力电子学 (Power Electronics)(Power Electronics)名称名称6060年代年代 出现。出现。19741974年，美国的年，美国的W.NewellW.Newell用图用图1 1的倒三角形对电力电子学进行的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。了描述，被全世界普遍接受。电力电力电子学电子学电子学电子学电力学电力学控制控制理论理论连续、离散 电路

9、、器件静止器、旋转电机图1 描述电力电子学的倒三角形 与相关学科的关系第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第9页，此课件共56页哦都分为器件和和应用两大分支。两大分支。器件器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。应用应用的理论基础、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，也可工作在放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在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。二者同根同源。与电子学（信息电子学）的关系与电子学（信息电子学）的关系 与相关学

10、科的关系第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第10页，此课件共56页哦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国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。支。电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。分支。与电力学（电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系与电力学（

11、电气工程）的关系与电力学（电气工程）的关系 与相关学科的关系第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第11页，此课件共56页哦控制理论广泛用于电力电子系统中。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，电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱是弱电和强电的接口；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。与控制理论（自动化技术）的关系与控制理论（自动化技术）的关系 与相关学科的关系第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的

12、发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第12页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回1.2 1.2 电力电子设备的特性电力电子设备的特性 l电力电子设备电力电子设备 电力电子控制器电力电子控制器静止功率变换器静止功率变换器功率调节器功率调节器 l目的目的处理电气意义上的功率处理电气意义上的功率 l功能功能控控制制交交流流或或直直流流电电源源与与一一个个或或者者多多个个需需要要此此交交流流或或直直流流电电源源的的负负载之间的功率的传输。载之间的功率的传输。第13页，此课件共56页哦下 页上 页返

13、 回交直流电流变换器交直流电流变换器功率调节器功率调节器第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展功率传输由接在变换器终端的电阻组成的一个或多个功率传输由接在变换器终端的电阻组成的一个或多个负载的需要决定。负载的需要决定。第14页，此课件共56页哦下 页上 页返 回第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展 电力电力交流和直流两种交流和直流两种 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。的是直流。表1 电力变换的种类 进行电

14、力变换的技术称为进行电力变换的技术称为 变流技术。变流技术。逆变逆变直流斩波直流斩波直流直流交流电力控制交流电力控制变频、变相变频、变相整流整流交流交流交流交流直流直流 输出输出 输入输入 变流技术变流技术 电力变换四大类电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流第15页，此课件共56页哦下 页上 页返 回1.1.AC/DC变换变换把交流电压变换成固定或把交流电压变换成固定或可调的直流电压。可调的直流电压。四大类电力电子功率变换设备四大类电力电子功率变换设备第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展lAC/DC变换变换

15、l整流整流把交流电压变换成固定或可把交流电压变换成固定或可调的直流电压的调的直流电压的装置装置。l整流器整流器非线性电阻非线性电阻直流负载直流负载交流电源交流电源ui第16页，此课件共56页哦下 页上 页返 回2.2.DC/AC变换变换第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展把直流电变换成频率、电压固把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电定或可调的交流电。lDC/AC变换变换 l逆变逆变l有源逆变有源逆变l无源逆变无源逆变交流输出接电网交流输出接电网交流输出接负载交流输出接负载无源逆变装置的输出无源逆变装置的输出恒频电源恒频电源不间断

16、供电电源不间断供电电源变频变频电源电源第17页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回无源（有源）无源（有源）阻抗阻抗交流负载交流负载直流电源直流电源+-用于各种变频电源、中频感应加热和交流电动机用于各种变频电源、中频感应加热和交流电动机的变频调速等场合。的变频调速等场合。第18页，此课件共56页哦下 页上 页返 回3.3.AC/AC变换变换把固定或变化的交流频率、电把固定或变化的交流频率、电压变换成可调或固定的交流频压变换成可调或固定的交流频率、电压率、电压。第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术

17、的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展lAC/AC变换变换 AC/AC变换电路变换电路 l变频器变频器l周波变换器周波变换器 用于交流电动机的变频调速。用于交流电动机的变频调速。可变阻抗可变阻抗R,C或或L交流负载交流负载交流电源交流电源第19页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回4.4.DC/DC变换变换把固定或变化的直流电压变把固定或变化的直流电压变换成可调或恒定的直流电压换成可调或恒定的直流电压。lDC/DC变换变换 l直流斩波直流斩波 把交流电压变换成固定或可调的把交流电压变

18、换成固定或可调的直流电压的直流电压的变换器变换器。l斩波器斩波器 l脉宽调制变换器脉宽调制变换器 第20页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回主要用于直流电压变换、开关电源、电车、地铁、矿车主要用于直流电压变换、开关电源、电车、地铁、矿车等电气机车上所用的直流电动机的牵引传动以及计算机、等电气机车上所用的直流电动机的牵引传动以及计算机、通信和各类仪器仪表的电源等。通信和各类仪器仪表的电源等。+-UINUOUTRLIINIOUT+-第21页，此课件共56页哦下 页上 页返 回1.3 1.3 电力电子技

19、术的发展史电力电子技术的发展史电力电子技术迅速发展，与全球能源、环境等问题息息相电力电子技术迅速发展，与全球能源、环境等问题息息相电力电子技术迅速发展，与全球能源、环境等问题息息相电力电子技术迅速发展，与全球能源、环境等问题息息相关。能源消费是一个国家经济繁荣程度的标准。能源消耗关。能源消费是一个国家经济繁荣程度的标准。能源消耗关。能源消费是一个国家经济繁荣程度的标准。能源消耗关。能源消费是一个国家经济繁荣程度的标准。能源消耗带来的环境污染和安全问题已成为社会的主要问题。带来的环境污染和安全问题已成为社会的主要问题。带来的环境污染和安全问题已成为社会的主要问题。带来的环境污染和安全问题已成为社

20、会的主要问题。利用电力电子技术可以有效地节约能源。节约能源不利用电力电子技术可以有效地节约能源。节约能源不仅带来经济效益，也为减少环境污染带来了利益。仅带来经济效益，也为减少环境污染带来了利益。第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第22页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回史前期史前期晶体管诞生晶体管诞生晶闸管晶闸管时代时代全控器型件全控器型件迅速发展迅速发展19042000199019801970195719471930水银（汞弧）水银（

21、汞弧）整流器时代整流器时代晶闸管问世晶闸管问世IGBT出现功出现功率集成器件率集成器件电子管电子管问世问世年年第23页，此课件共56页哦下 页上 页返 回内燃机内燃机内燃机内燃机感应电动机感应电动机感应电动机感应电动机直流电机直流电机直流电机直流电机第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第24页，此课件共56页哦下 页上 页返 回晶体管晶体管晶体管晶体管晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管集成电路集成电路集成电路集成电路第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第25页，此课件共56页哦下 页上

22、 页返 回功率放大器功率放大器功率放大器功率放大器磁放大器磁放大器磁放大器磁放大器第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第26页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回电力电子技术史前期电力电子技术史前期水银整流器水银整流器闸流管闸流管金属封装水银整流器金属封装水银整流器电子管电子管硒整流器硒整流器电真空器件第27页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回

23、晶体管引发了电子技术的一场革命。晶体管引发了电子技术的一场革命。最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管，普通半最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管，普通半最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管，普通半最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管，普通半导体整流器开始使用。导体整流器开始使用。导体整流器开始使用。导体整流器开始使用。晶闸管使电力电子技术进入了功率领域：晶闸管使电力电子技术进入了功率领域：1 1）电力变换能力有了大幅度的突破；）电力变换能力有了大幅度的突破；2 2）实现了弱点对强电变换电路的控制；）实现了弱点对强电变换电路的控制；3 3）变流装置由旋转方式变为静止方式，效率提高、）变流

24、装置由旋转方式变为静止方式，效率提高、）变流装置由旋转方式变为静止方式，效率提高、）变流装置由旋转方式变为静止方式，效率提高、体积缩小、寿命延长、噪声消除、维护方便。体积缩小、寿命延长、噪声消除、维护方便。体积缩小、寿命延长、噪声消除、维护方便。体积缩小、寿命延长、噪声消除、维护方便。传统电力电子技术阶段传统电力电子技术阶段第一代电力电子器件第一代电力电子器件第28页，此课件共56页哦下 页上 页返 回半导体器件的发展 变换器拓扑结构PWM技术分析及仿真方法控制和估算技术计算机数字信号处理集成芯片硬件和软件控制电力电子的发展 第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的

25、发展第一章电力电子技术的发展第29页，此课件共56页哦下 页上 页返 回逆导晶闸管逆导晶闸管（RCT）快速晶闸管快速晶闸管（FST）双向晶闸管双向晶闸管（TRIAC）双向晶闸管双向晶闸管（TRIAC）第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展晶闸管派晶闸管派生器件生器件第30页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回必须用强迫换相电路关断它，使得电路复杂、体积必须用强迫换相电路关断它，使得电路复杂、体积增大、重量增加、效率较低及可靠性下降；增大、重量

26、增加、效率较低及可靠性下降；器件的开关频率难以提高，限制了它的应用范围；器件的开关频率难以提高，限制了它的应用范围；器件的开关频率难以提高，限制了它的应用范围；器件的开关频率难以提高，限制了它的应用范围；相位运行方式使电网及负载上产生严重的谐波，不但电相位运行方式使电网及负载上产生严重的谐波，不但电相位运行方式使电网及负载上产生严重的谐波，不但电相位运行方式使电网及负载上产生严重的谐波，不但电路功率因数降低，而且对电网产生路功率因数降低，而且对电网产生路功率因数降低，而且对电网产生路功率因数降低，而且对电网产生“公害公害公害公害”。晶闸管晶闸管通过对门极控制可使其导通，通过对门极控制可使其导通

27、，但不能使其关断。但不能使其关断。晶闸管的特点和不足之处晶闸管的特点和不足之处第31页，此课件共56页哦下 页上 页返 回门极可关断晶门极可关断晶闸管（闸管（GTO）电力双极型晶电力双极型晶体管（体管（GTR）电力场效应晶体管电力场效应晶体管（Power MOSFET）第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展自关断全控自关断全控型器件型器件第二代第二代 自关断全控型电力电子器件自关断全控型电力电子器件第32页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回

28、自关断全自关断全控型器件控型器件通过对门极（基极、栅极）通过对门极（基极、栅极）的控制既可以使其开通，的控制既可以使其开通，又可以使其关断。又可以使其关断。自关断全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可以自关断全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可以用于开关频率很高的电路。用于开关频率很高的电路。第二代第二代 自关断全控型电力电子器件自关断全控型电力电子器件第33页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回大型达林顿双极结型晶体管大型达林顿双极结型晶体管大型达林顿双极结型晶体管大型达林顿双极结型晶体管(BJ

29、TBJT)给电力电子学带来给电力电子学带来很大发展。很大发展。电力场效应晶体管电力场效应晶体管绝缘栅双极型晶体管（绝缘栅双极型晶体管（IGBT）代替了代替了BJTIGBT是半导体器件的发展史上是重要的里程碑。是第是半导体器件的发展史上是重要的里程碑。是第是半导体器件的发展史上是重要的里程碑。是第是半导体器件的发展史上是重要的里程碑。是第三代复合型场控半导体器件的代表。三代复合型场控半导体器件的代表。三代复合型场控半导体器件的代表。三代复合型场控半导体器件的代表。第三代第三代 复合型场控半导体电力电子器件复合型场控半导体电力电子器件第34页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子

30、技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回l静电感应式晶体管（静电感应式晶体管（SIT）l静电感应式晶闸管（静电感应式晶闸管（SITH）lMOS晶闸管（晶闸管（MCT）开关频率高开关频率高耐压性高耐压性高电流容量大电流容量大可以构成大功率、高频的电力电子电路。可以构成大功率、高频的电力电子电路。IGBT开关频率比开关频率比开关频率比开关频率比BJT高很多，在正向偏置安全工作区高很多，在正向偏置安全工作区高很多，在正向偏置安全工作区高很多，在正向偏置安全工作区内可以不需要缓冲器。内可以不需要缓冲器。内可以不需要缓冲器。内可以不需要缓冲器。IGBT模块（模块（IP

31、M）应用在内置门极驱动器。）应用在内置门极驱动器。）应用在内置门极驱动器。）应用在内置门极驱动器。具有沟槽栅技术的具有沟槽栅技术的具有沟槽栅技术的具有沟槽栅技术的IGBTIGBT模块比二极管的导通压降稍高，模块比二极管的导通压降稍高，模块比二极管的导通压降稍高，模块比二极管的导通压降稍高，具有较快的开关速度。具有较快的开关速度。具有较快的开关速度。具有较快的开关速度。第35页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回 MCTMCT开关频率比开关频率比开关频率比开关频率比IGBTIGBT模块低许多，应用到软

32、开关变流模块低许多，应用到软开关变流模块低许多，应用到软开关变流模块低许多，应用到软开关变流器中时，不受器中时，不受器中时，不受器中时，不受RBSOARBSOA的限制。的限制。的限制。的限制。集成门极换流晶闸管（集成门极换流晶闸管（集成门极换流晶闸管（集成门极换流晶闸管（IGCT）对普通）对普通GTO的结构、的结构、的结构、的结构、门极驱动、封装、集成的反并联二极管做出重大改进，门极驱动、封装、集成的反并联二极管做出重大改进，门极驱动、封装、集成的反并联二极管做出重大改进，门极驱动、封装、集成的反并联二极管做出重大改进，并且改变了关断过程，极大地改善并且改变了关断过程，极大地改善并且改变了关断

33、过程，极大地改善并且改变了关断过程，极大地改善GTOGTO的性能。的性能。的性能。的性能。IGCTIGCT比比GTO导通压降低，开关速度快，带有旁路二极管导通压降低，开关速度快，带有旁路二极管导通压降低，开关速度快，带有旁路二极管导通压降低，开关速度快，带有旁路二极管的单片集成电路，不用缓冲器操作，容易实现连续运行。的单片集成电路，不用缓冲器操作，容易实现连续运行。的单片集成电路，不用缓冲器操作，容易实现连续运行。的单片集成电路，不用缓冲器操作，容易实现连续运行。第三代第三代 复合型场控半导体电力电子器件复合型场控半导体电力电子器件第36页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电

34、子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回IGBTIGBT和和和和IGCT改进了变换电路的设计，在三电平拓改进了变换电路的设计，在三电平拓扑结构中广泛采用。扑结构中广泛采用。PWM可控可控VCSVCS（电压源型变换器）降低线路中的（电压源型变换器）降低线路中的谐波含量，提高功率因数。谐波含量，提高功率因数。以以以以IGCTIGCT或或或或IGBT做为开关器件的做为开关器件的PWMPWM型型VSCVSC，正在，正在，正在，正在迅速取代普通迅速取代普通迅速取代普通迅速取代普通GTO做为开关器件的做为开关器件的VSC和电流源和电流源型变换器（型变换器（CSCCSC

35、）。）。第三代第三代 复合型场控半导体电力电子器件复合型场控半导体电力电子器件第37页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回双向控制晶闸管（双向控制晶闸管（双向控制晶闸管（双向控制晶闸管（bidirectional control thyristorBCTBCT）极大地保留了大功率变换器的钳位、内部）极大地保留了大功率变换器的钳位、内部结构和技术。结构和技术。带有集成过电压保护的光控晶闸管（带有集成过电压保护的光控晶闸管（带有集成过电压保护的光控晶闸管（带有集成过电压保护的光控晶闸管（Light tr

36、iggered Light triggered thyristorthyristor）极大地简化了门极控制，提高了晶闸管应）极大地简化了门极控制，提高了晶闸管应）极大地简化了门极控制，提高了晶闸管应）极大地简化了门极控制，提高了晶闸管应用在大功率、高电压中的可靠性。用在大功率、高电压中的可靠性。用在大功率、高电压中的可靠性。用在大功率、高电压中的可靠性。晶闸管的发展晶闸管的发展第38页，此课件共56页哦下 页上 页返 回在高压、高温、高频以及低导通压降场合应用在高压、高温、高频以及低导通压降场合应用 功率范围大功率范围大击穿场强高击穿场强高导热性高导热性高饱和电子漂移速率高饱和电子漂移速率高对

37、化学反应或高对化学反应或高气压呈高惰性气压呈高惰性辐射电阻高辐射电阻高碳化硅碳化硅碳化硅碳化硅 第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展半导体材料的改进半导体材料的改进第39页，此课件共56页哦下 页上 页返 回 碳化硅可以极大地降低通态和开关损耗，结温上升到碳化硅可以极大地降低通态和开关损耗，结温上升到600时也能运行。时也能运行。肖特基和结势垒肖特基（肖特基和结势垒肖特基（JBS）二极管，阻断电压达）二极管，阻断电压达到到2000V。PIN二极管达到二极管达到5kV。碳化硅二极管可以大大减少二极管的关断损耗和开通损碳化硅二极管可以大大

38、减少二极管的关断损耗和开通损耗。耗。碳化硅晶片的密度是大功率器件的限制因素，利用碳化硅晶片的密度是大功率器件的限制因素，利用碳化硅反向二极管对碳化硅反向二极管对IGBT模块的改进，是一个重要研模块的改进，是一个重要研究课题。究课题。第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展半导体材料的改进半导体材料的改进第40页，此课件共56页哦下 页上 页返 回第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展全控化全控化 集成化集成化 高频化高频化 高效率化高效率化 变换器变换器小型化小型化 电源变换电源变

39、换绿色化绿色化 改善和提高电改善和提高电网的供电质量网的供电质量 电力电子器件的容量电力电子器件的容量和性能的优化和性能的优化 现代电力电子技现代电力电子技术的主要特点术的主要特点第41页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回1.41.4电力电子技术的发展方向和前景电力电子技术的发展方向和前景 新材料的研究和应用，扩大了器件的频率、功率等新材料的研究和应用，扩大了器件的频率、功率等级、使用温度范围，减少器件的体积和降低价格。级、使用温度范围，减少器件的体积和降低价格。改进器件和封装形式，实现系统集成，

40、以获得更高的集改进器件和封装形式，实现系统集成，以获得更高的集改进器件和封装形式，实现系统集成，以获得更高的集改进器件和封装形式，实现系统集成，以获得更高的集成化和可靠性。成化和可靠性。成化和可靠性。成化和可靠性。使用无需吸收电路而且关断延时小的集成门极换流晶闸管使用无需吸收电路而且关断延时小的集成门极换流晶闸管使用无需吸收电路而且关断延时小的集成门极换流晶闸管使用无需吸收电路而且关断延时小的集成门极换流晶闸管（IGCTIGCT），使得在大功率应用场合的器件越来越容易。），使得在大功率应用场合的器件越来越容易。），使得在大功率应用场合的器件越来越容易。），使得在大功率应用场合的器件越来越容易。

41、多电平逆变器在大功率逆变器中的应用。多电平逆变器在大功率逆变器中的应用。第42页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回体积小、重量轻、损耗小的变流系统的设计。体积小、重量轻、损耗小的变流系统的设计。采用神经网络和模糊控制逻辑芯片的无速度传采用神经网络和模糊控制逻辑芯片的无速度传感器控制的传动系统。感器控制的传动系统。采用专家系统获得优化的实时性和系统容错控制。采用专家系统获得优化的实时性和系统容错控制。采用专家系统获得优化的实时性和系统容错控制。采用专家系统获得优化的实时性和系统容错控制。自主学习与自

42、适应调节控制器在传动系统中的应自主学习与自适应调节控制器在传动系统中的应用。用。改善动力系统的供电质量，柔性交流输电技术将得到改善动力系统的供电质量，柔性交流输电技术将得到改善动力系统的供电质量，柔性交流输电技术将得到改善动力系统的供电质量，柔性交流输电技术将得到越来越广泛的运用。越来越广泛的运用。越来越广泛的运用。越来越广泛的运用。第43页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回1.5 电力电子技术的应用电力电子技术的应用 一般工业：一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交直流电机、电化学工业、冶

43、金工业交通运输：交通运输：交通运输：交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统：电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：电子装置电源：为信息电子装置提供动力为信息电子装置提供动力家用电器：家用电器：家用电器：家用电器：“节能灯节能灯”、变频空调、变频空调其他：其他：UPSUPS、航天飞行器、新能源、发电装置航天飞行器、新能源、发电装置第44页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回轧钢机数控机床冶金工业电解铝

44、1 1）一般工业）一般工业1.5 电力电子技术的应用第45页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回2）交通运输交通运输1.5 电力电子技术的应用第46页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回3）电力系统电力系统SVCSVC高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS1.5 电力电子技术的应用第47页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展

45、下 页上 页返 回4）电子装置用电源电子装置用电源程控交换机电子装置电子装置微型计算机1.5 电力电子技术的应用第48页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回5 5）家用电器）家用电器1.5 电力电子技术的应用第49页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回6 6）其他）其他大型计算机的UPS航天技术航天技术新型能源1.5 电力电子技术的应用第50页，此课件共56页哦总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人

46、们学总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是说，电力电子技术研究的也就是电源技术电源技术电源技术电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是面，因此它也被称为是节能技术节能技术。1.5 电力电子技术的应用 第一

47、章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回第51页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回1 教材的内容简介教材的内容简介2 教材的使用说明教材的使用说明1.6 教材的内容简介和使用说明第52页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回1 教材的内容简介电力电子技术教材结构第二部分全书的主体第一部分全书的基础第三部分全书的深入第1章（2）电力电子技

48、术的发展第4章（10）二极管整流电路第8章电力电子技术在无功补偿装置中的应用第7章（6）开关型直流/交流逆变器第6章（8）DC-DC和DC-AC变换器第5章（12）基于晶闸管的电网换流型整流电路第9章器件的温度控制和散热第10章器件的磁设计第2章（2）电力电子器件概述第3章电路和磁路的基本概念第53页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回每章的最后有小结，对全章的要点和重点进行总结。每章的最后有小结，对全章的要点和重点进行总结。课课时时分分配配：课课内内教教学学学学时时为为4848学学时时（包包含含3

49、 3个个实实验验，每每个个实验实验2 2学时）。学时）。本课程安排有一周的实践教学环节本课程安排有一周的实践教学环节电力电子技术实训。电力电子技术实训。和其他课程的关系：和其他课程的关系：电路电子技术基础电力电子技术电力拖动自动控制系统2 教材的使用说明第54页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回 参考教材1、电力电子技术（第版）作者：王兆安 黄俊出版社：机械工业出版社教学网站：http:/pel-2、电力电子技术释疑与习题解析作者：葛延津出版社：东北大学出版社第55页，此课件共56页哦第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展第一章电力电子技术的发展下 页上 页返 回 结束语本章结束欢迎访问http:/