電力電子學-緒論

電力電子技術(shù)PowerElectronics戴衛(wèi)力

Ph.D1什么是電力電子技術(shù)2電力電子技術(shù)的發(fā)展史3電力電子技術(shù)的應用4國內(nèi)外著名企業(yè)、學府1

什么是電力電子技術(shù)?1.1

電力電子與信息電子1.2

兩大分支1.3

與其他學科的關(guān)系1.4

地位和未來信息電子技術(shù)——信息處理電力電子技術(shù)——電力變換

電子技術(shù)一般即指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)電力電子技術(shù)——使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)，即應用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。目前電力電子器件均用半導體制成，故也稱電力半導體器件。電力電子技術(shù)變換的“電力”，可大到數(shù)百MW甚至GW，也可小到數(shù)W甚至mW級。1.1電力電子與信息電子1.2

兩大分支

電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，理論基礎(chǔ)是半導體物理。

變流技術(shù)（電力電子器件應用技術(shù)）

用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對其進行控制的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)的核心，理論基礎(chǔ)是電路理論。

電力——交流和直流兩種

從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。

電力變換四大類

AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC

變流技術(shù)表1

電力變換的種類逆變直流斬波直流變頻、變相整流交流交流直流

輸出輸入

進行電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù)。電力電子學(PowerElectronics)名稱60年代出現(xiàn)。1974年，美國的W.Newell用圖1的倒三角形對電力電子學進行了描述，被全世界普遍接受。電力電子學電子學電力學控制理論連續(xù)、離散

電路、器件靜止器、旋轉(zhuǎn)電機圖1

描述電力電子學的倒三角形都分為器件和應用兩大分支。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。應用的理論基礎(chǔ)、分析方法、分析軟件也基本相同。信息電子電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在

放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。二者同根同源。

與電子學（信息電子學）的關(guān)系1.3

與相關(guān)學科的關(guān)系1.4

地位和未來電力電子技術(shù)和運動控制一起，和計算機技術(shù)共同成為未來科學技術(shù)的兩大支柱。計算機人腦電力電子技術(shù)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(shù)是電能變換技術(shù),是把粗電變?yōu)榫姷募夹g(shù)，能源是人類社會的永恒話題，電能是最優(yōu)質(zhì)的能源，因

此，電力電子技術(shù)將青春永駐。一門嶄新的技術(shù)，21世紀仍將以迅猛的速度發(fā)展。歷史是人類社會的一面鏡子分析過去、現(xiàn)在有助于把握未來科學史是科學家的一面鏡子了解一門學科的過去、現(xiàn)在有助于把握未來2電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。晶閘管問世，(“公元元年”)

IGBT及功率集成器件出現(xiàn)和發(fā)展時代晶閘管時代水銀（汞?。┱髌鲿r代電子管問世全控型器件迅速發(fā)展時期史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶體管誕生一般工業(yè)：交直流電機、電化學工業(yè)、冶金工業(yè)交通運輸：電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償電子裝置電源：為信息電子裝置提供動力家用電器：“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)其他：UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置3

電力電子技術(shù)的應用軋鋼機數(shù)控機床冶金工業(yè)電解鋁1）一般工業(yè)2）交通運輸3）電力系統(tǒng)SVC高壓直流裝置HVDC柔性交流輸電FACTS4）電子裝置用電源程控交換機電子裝置微型計算機5）家用電器6）其他大型計算機的UPS航天技術(shù)新型能源總之，電力電子技術(shù)的應用范圍十分廣泛，激

發(fā)人們學習、研究電力電子技術(shù)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(shù)研究的也就是電源

技術(shù)。電力電子技術(shù)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(shù)。4

在中國的世界500強電氣公司美國GE電氣

節(jié)能燈風電系統(tǒng)核磁共振HVDC水處理美國Emerson電氣變頻器UPS風電系統(tǒng)雅達電源子公司變頻器UPS變頻器(羅賓康)

電力機車電力系統(tǒng)設備

變頻器HVDC

電力系統(tǒng)設備

變頻器筆記本電源市場占有率第一臺灣光寶科技

美國Santak電氣軌道交通:列車電源,機車驅(qū)動系統(tǒng)德國Siemens電氣瑞士ABB電氣法國施耐德電氣法國阿爾斯通荷蘭Philip電氣日本三菱、安川電氣臺灣Delta電氣LED照明，綠色電源變頻器筆記本、通訊電源，現(xiàn)在武進投資6億美金4

國內(nèi)知名企業(yè)國電南瑞北京利德華服高壓變頻器中國南車株洲電力上海思源電氣無錫尚德常州天合光能/軌道交通工程中心上海電氣集團許繼電氣合肥陽光九州電氣5

國內(nèi)外電力電子專業(yè)名校MIT（麻省理工學院）Wisconsin（威斯康星）弗吉尼亞CEPC研究中心英國shiffiled瑞士蘇黎世工學院韓國首爾大學新加坡國立大學南洋理工大學香港科技大學香港大學浙江大學華中科技大學清華大學南京航空航天大學西安交通大學上海交通大學5

推薦國內(nèi)外電力電子相關(guān)經(jīng)典著作[1]

陳堅教授著，電力電子學—電力電子變換和控制技術(shù)（第二版），華中科技大學，高等教育出版社，2002.1。[2]丁道宏教授著，電力電子技術(shù)（修訂版），南京航空航天大學，，航空工業(yè)出版社，1999.8。[3]B.K.Bose,現(xiàn)代電力電子學與交流傳動，MassachusettsInstituteofTechnology,機械工業(yè)出版社，2004.6。