第四章 电力电子技术与电力传动
电力电子技术与电力传动
人们研究了交流电机的调速，并取得了良好的效果， 人们研究了交流电机的调速，并取得了良好的效果，使这在某些 调速场合代替了直流电动机。 调速场合代替了直流电动机。 除了普通的直流电机和交流电机外，还有各种微控电机。 除了普通的直流电机和交流电机外，还有各种微控电机。微控电 机广泛用于各种家电、办公设备和伺服控制系统中。 机广泛用于各种家电、办公设备和伺服控制系统中。微控电机的 发展和应用，也是电机发展和应用的一个重要方面。 发展和应用，也是电机发展和应用的一个重要方面。 电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系统。 电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系统。电机调速传 动分为工艺调速传动、节能调速传动、牵引调速传动和精密、 动分为工艺调速传动、节能调速传动、牵引调速传动和精密、特 种调速传动四大类。 种调速传动四大类。
19
印刷板上的平面变压器
3.5 电子电路的封装与制造
电力半导体器件的封装技术包括材料、制造过程、散 电力半导体器件的封装技术包括材料、制造过程、 热管理，以及与器件电气特性有关的布局优化问题。 热管理，以及与器件电气特性有关的布局优化问题。
智能化的IGBT模块封装 智能化的IGBT模块封装
20
3.6 电磁干扰和电磁兼容
16
3.2 变换器电路结构与设计
根据电能变换的输入输出形式，可以分为四种形式： 根据电能变换的输入输出形式，可以分为四种形式：
交流-直流变换器（AC/DC）——整流器； 交流-直流变换器（AC/DC）——整流器； 整流器 直流-直流变换器（DC/DC）——斩波器 直流-直流变换器（DC/DC）——斩波器； 斩波器； 直流-交流变换器（DC/AC）——逆变器 直流-交流变换器（DC/AC）——逆变器； 逆变器； 交流-交流变换器（AC/AC）——交流调压器 周波变换器； 交流-交流变换器（AC/AC）——交流调压器、周波变换器； 交流调压器、
第4章电力电子技术
O
三相桥式整流电路
ia
O
u
u
ab
ac
器件 AC/DC
t
t
t
t
ud1 ,ud2 ub' ua uc' ub ua' uc ub'
O t1 up 60° O
36°0
器件 AC/DC
t
t
双反星型整流电路
a1
Ⅰ 0° 1
ia1 ua1b1
iA A ▲
*
c1
b1
1
▲
*
a2
C
B▲ c2
iab2
变流技术（电力电子器件应 用技术）——电力电子技 术的核心
{ 变流
技术
电力电子器件构成 各种电力变换电路 对这些电路进行 控制的技术
电力
直流
交流
电力变换
交流变直流 直流变交流
直流变直流 交流变交流
4、研究任务
(1)电力电子器件的工作原理与应用 转 (2)电力电子电路的电能变换原理 转 (3)控制技术以及电力电子装置的开发
o
t
L
1
+C
L
2
E
V
VD
u
o
R
a)
CUK斩波电路
i1 L1
+ C1
VD
uC1 i2
V
L2
+
C2
器件 DC/DC
uo
a)
SEPIC斩波电路
V i1
C1 + L2
E
L1
VD
C2
uo R
ZETA斩波电路
u1
u1
O uo
O io
电力电子与传动知识点
电力电子与传动知识点电力电子和传动是现代电气工程领域中的重要学科，广泛应用于各个行业和领域。
本文将简要介绍电力电子和传动的一些基本知识点，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、电力电子基础知识1. 电力电子的概念与应用：电力电子是指将电能进行转换、控制和调节的技术与学科。
它使用电子器件和电力器件，将电能从一种形式（如交流电或直流电）转换为另一种形式，以满足不同的电力需求。
电力电子广泛应用于变频调速、电力拖动、电力供应稳定等领域。
2. 主要电力电子器件：（1）整流器：将交流电转换为直流电的装置，如单相整流桥、三相整流桥等。
（2）逆变器：将直流电转换为交流电的装置，如单相逆变器、三相逆变器等。
（3）开关管：常用的有晶闸管、场效应管、二极管等。
3. 电力电子的控制：电力电子装置的控制需要通过触发器、门极驱动电路等进行，以实现对电力电子器件的开关控制和频率调节。
二、传动系统基础知识1. 传动系统的概念与分类：传动系统是指将动力从源端传递到工作机构的系统。
根据传递方式和机构种类的不同，传动系统可分为机械传动、液压传动、气动传动、电动传动等。
其中，机械传动又可分为齿轮传动、带传动、链传动等。
2. 齿轮传动：（1）齿轮的基本知识：齿轮是用于传递动力和运动的机械元件，由齿轮齿条构成。
齿轮分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆和蜗轮等。
（2）齿轮传动的优缺点：齿轮传动具有传递效率高、承载能力强、平稳传动等优点，但也存在噪声大、齿轮磨损和啮合效率低的缺点。
3. 带传动：（1）带传动的基本知识：带传动是通过带状零件将动力传输到工作机构的一种传动方式。
常见的带传动有平带传动和牵引带传动。
（2）带传动的优缺点：带传动具有结构简单、噪声小、传动平稳等优点，但传递功率较小、弹性变形大的缺点。
三、电力电子与传动的结合应用1. 电力电子与变频调速系统：电力电子在变频调速系统中起到至关重要的作用。
它可以将输入的电能通过变频器转换为可调频率的电能，进而控制电动机的转速和运行状态。
第四章 电力电子技术与电力传动
电气工程专业导论
13
一．电力电子技术的作用（续）
容量为12kV/1.5kA的晶闸管
电气工程专业导论
14
一．电力电子技术的作用（续）
电力电子可控开关元件
电气工程专业导论
15
一．电力电子技术的作用（续）
——电力电子变换技术
电源可分为两类： 直流电（D.C） ，频率 f =0 交流电（A.C） ，频率 f 0
电力变换按电压(电流)的大 小、波形及频率变换划分为 四类基本变换及相应的四种 电力变换电路或电力变换器。
Converter Inverter
这四类基本变换可以组合成 许多复合型电力变换器
电气工程专业导论
16
主要发展发展方向
高频化；
控制数字化；
大容量化
电气工程专业导论
17
高频
电气工程专业导论
电气工程专业导论
21
软开关：
软开关
和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降到 零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为 零。由于器件关断前电流已下降到零，解决了感性关 断问题。理想的软开通过程是电压先降到零，电流在 缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零，器件结 电容的电压亦为零，解决了容性开通问题。
第四章 电力电子技术与电力传动
一．电力电子技术的作用 二．电力电子技术的特点 三．电力电子技术的研究内容 四．电力电子技术的主要应用领域 五．电力电子技术的发展方向
六．电力传动概况
电气工程专业导论
1
一．电力电子技术的作用
电气工程专业导论
2
电力系统
交流电源 （交流发电机）
直流输电 交流/直流 直流/交流
电气工程专业导论
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇
我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇1. 本文概述随着我国经济的快速发展和工业化进程的深入推进，电力电子与电力传动技术作为现代工业的核心技术之一，正面临着前所未有的挑战与机遇。
本文旨在深入分析我国电力电子与电力传动领域当前所面临的挑战，并探讨在这一背景下所涌现出的新机遇。
文章首先对电力电子与电力传动的概念及其在我国经济社会发展中的重要性进行简要介绍。
随后，文章将详细分析我国在这一领域所面临的技术挑战，包括技术创新不足、设备老化、能效低下等问题。
同时，本文也将探讨在新能源革命、智能制造、数字化升级等新兴趋势下，电力电子与电力传动领域所展现出的新机遇，如高效能源利用、系统智能化、网络化控制等。
通过本文的分析，我们期望为我国电力电子与电力传动领域的发展提供有益的参考和启示，以促进该领域的持续健康发展。
2. 电力电子与电力传动技术概述电力电子与电力传动技术作为现代电力系统的核心组成部分，涉及电力转换、控制、传输和利用等多个方面。
这些技术在实现能源的高效利用、提高电力系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用。
电力电子技术主要关注电力转换和控制，其核心是电力电子器件，如晶闸管、IGBT（绝缘栅双极晶体管）等。
这些器件可以实现电能的高效转换，广泛应用于变频调速、电力质量控制、可再生能源发电等领域。
随着半导体材料和技术的发展，电力电子器件的性能不断提高，体积减小，成本降低，为电力电子技术的广泛应用奠定了基础。
电力传动技术则侧重于电能到机械能的转换，广泛应用于工业、交通、家电等领域。
电力传动系统通常由电机、控制器和驱动器组成，通过精确控制电机的转速和转矩，实现高效、精确的动力输出。
随着电力电子技术的发展，电力传动系统的控制策略和控制精度得到了显著提高，进一步提升了系统的能效和性能。
近年来，随着新能源技术的发展和能源结构的调整，电力电子与电力传动技术面临着新的挑战和机遇。
一方面，新能源发电，特别是风能、太阳能等可再生能源的接入，对电力系统的稳定性和电能质量控制提出了更高的要求。
电气工程概论第四章电力电子技术与电力传动
采用SVC、DVR和APF的电能质量 控制示意图
电气工程概论
23
4.5 电力电子技术的主要应用领域
电力电子技术的主要应用领域： ① 电源设计中的电力电子技术； ② 电机传动中的电力电子技术； ③ 电力系统中的电力电子技术； ④ 汽车工业中的电力电子技术； ⑤ 绿色照明中的电力电子技术； ⑥ 新能源开发中的电力电子技术；
电力电子技术中研究电磁干扰和电磁兼容是重要的内 容之一。
电力电子设备在做电磁干扰试验
电气工程概论
21
7. 电机控制
电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系统。 电机调速传动分为工艺调速传动、节能调速传动、牵 引调速传动和精密、特种调速传动四大类。
交流电机及其矢量控制调速变频器
电气工程概论
电气工程概论
28
正是因为电力传动系统具有如此广泛的应用背景， 再加上电力电子技术的飞速发民，近十年来全球 工业应用的电机调速装置增长了25%，远远超过 了前30年的增长率。
随着微电子技术和自动控制技术的发展，使全数 字微机控制的电力拖动系统得以问世并迅速发展 起来。微机控制技术在电力拖动系统中的应用给 这一领域注入了新的活力，使之呈现现出蓬勃发 展的新景象。
22
8. 电力稳定与电能质量 控制
电能质量包括几个方面内容： 电压质量、电流质量、供电 质量、用电质量。
FACTS装置：静止无功补偿 器（SVC）、晶闸管控制的 串联投切电容器（TSSC）、 可控串联补偿电容器 （TCSC）、统一潮流控制器 （UPFC）等。
定制电力技术：APF、DVR、 SVC、SSCB等
第4章 电力电子技术与电力传动
电气工程概论
1
4.1 电力电子技术的作用
电力电子与电气传动概述
电力电子与电气传动概述电气C142张启文1 电力电子与电气传动主要内容电力电子与电气传动包括电力电子技术与电气传动两大部分。
电力电子技术的主要内容：电力电子器件及其应用，即应用电力电子器件实现电力变换：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC。
电气传动的主要内容：直流调速与交流调速信息电子技术——信息处理电力电子技术——电力变换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。
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。
2、电力电子技术的发展概况1904年：电子管问世1930-1947：水银整流器时代1957-1970：晶闸管时代1985-2000：IGBT及功率集成器件和发展时代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。
3、电力电子技术的应用一般工业：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AC/DC可控整流：将交流电变为直流电有源逆变：将直流电变为交流电回送电网交流调压：将固定的交流电变为可调的交流电变频：将频率固定的交流电变为频率可调的交流电直流斩波：将固定的直流电变为可调的直流电4、就业前景(一)应用逐渐多元化，顺应时代趋势电力传动系统是电力电子器件典型的应用领域，在国民经济中占有极其重要的地位，具有广阔的发展前景。
电力电子作为节能，自动化、智能化、机电一体化的基础正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。
譬如，风能是正在开发中的具有广阔前景的新能源之一。
它对寻求新能源，改善生态环境，发展偏远地区经济，都具有重大的意义。
在当今积极提倡环保节能的国际大环境下，现代电力电子技术是21世纪各国竞相发展的强国兴邦技术之一，随着与微电子技术的不断融合，其应用范围日益广泛，并且有向各行业渗透的趋势，面临来自环境和资讯等方面的严峻挑战，现代电力行业急需一批既懂电力工程技术，又懂电力电子与电气传动技术的高层次复合型人才。
电气工程概论第四章电力电子技术和电力传动PPT课件
电气无级变速器
通过改变电机的输入电压 或电流实现无级变速的传 动装置，具有平滑变速和 高效节能的优点。
05
电力传动控制技术
开环控制技术
总结词
通过简单的输入信号控制输出，不涉及反馈调节。
详细描述
开环控制技术通常采用简单的输入信号来控制输出，不涉 及对输出结果的反馈调节。这种控制方式结构简单，但抗 干扰能力较差，精度不高，适用于一些对精度要求不高的 场合。
可再生能源
节能与环保
用于将太阳能、风能等可再生能源转换为 可用的电能，如光伏逆变器、风电变流器 等。
用于节能和环保领域，如无功补偿器、有 源滤波器等，用于提高电能质量和降低能 源消耗。
电力电子技术的发展趋势
高效、紧凑、可靠的新型电力电子系统的 研究与开发。
宽禁带半导体材料在电力电子领域的应用 研究。
直流电机
利用直流电能转换为机械能的电动机，具 有调速性能好、启动转矩大等优点。
直流调速
通过改变电机的输入电压或电流，调节电 机的输入功率，实现电机的速度控制。
直流电源
为直流电机提供电源的装置，通常由电池 、整流器和滤波器组成。
交流传动系统
交流电机
利用交流电能转换为机械 能的电动机，具有效率高
、结构简单等优点。
03
电力电子电路
整流电路
总结词
将交流电转换为直流电的电路
详细描述
整流电路是电力电子电路中的一种基本电路，其作用是将交流电转换为直流电。整流电路通常由二极管或晶体管 构成，利用其单向导电性实现交流到直流的转换。整流电路广泛应用于各种电源供应、电机控制和电网系统中。
逆变电路
总结词
将直流电转换为交流电的电路
详细描述
电力电子与电力传动学科
电力电子与电力传动学科电力电子与电力传动学科是电力工程领域里的两个关键领域。
它们是一种综合性学科，涵盖了电力电子技术和电力传动技术的理论和应用。
这些领域的研究和应用对电力系统的现代化和全球能源转型具有重要意义。
在这篇论文中，我将说一下电力电子和电力传动的概念、应用和未来发展方向。
一、电力电子电力电子是一种研究电能控制与变换技术的学科，旨在研究在电路与系统中的电流、电压等信号的控制与变化。
电力电子已成为当今电力工程领域重要的子领域，同时也是应用最广泛的学科之一。
电力电子技术可以用于近代电网的无功电流调节和有功电能调节，以及交直流电源之间的转换。
电力电子技术还可以用于现代照明、家电、通讯、车辆、船舶和离岛等电动力驱动系统的设计、控制与管理。
电力电子技术主要指研究电力电子器件及其控制和电力电子应用设备设计、制造和应用控制等方面的学科。
电力电子学的发展史可以追溯到20世纪40年代，当时美国在航空航天和军工方面需要使用高质量的直流电源，研究人员发现电力电子技术可以解决这个问题。
从70年代开始，电力电子技术在日本、欧洲等地区得到广泛应用，其重要性为人们所认识。
随着交直流电网的发展和现代化电力电子器件的开发，这个学科变得愈发重要。
电力电子技术在现代电力系统中的应用已被广泛认可。
对变频驱动器来说，为变频控制确保高效的电气能量转换是至关重要的。
同时，这种控制通过有效的电气调整，有助于实现对特定应用的适应性，并有助于有效降低电网对峰值负载的要求。
因此，电力电子技术所提供的控制和执行能力在许多领域（例如，可再生能源电力产生，电动力驱动器，照明系统等）中仍然非常关键。
二、电力传动电力传动学科是电力工程领域的一个重要分支，它主要研究电动机和变速器等机电装备控制、调速及其逆变器、明灯、精度无刷马达、纯电动汽车、并网型电站等电力传动技术。
随着工业智能化和高效率的需求，电力传动学科的研究和应用已成为现代化工业化和城市化发展的重要方向。
电气工程及其自动化专业导论PPT第4章[31页]
![电气工程及其自动化专业导论PPT第4章[31页]](https://img.taocdn.com/s3/m/5476067c192e45361066f5aa.png)
实际内容并没有太大的差异。
1974年，美国学者 W.E.Newell认为电力电子 学是一门交叉于电气工程三 大学科领域——电力学、电 子学和控制理论之间的边缘 学科，自此，国际上开始普 遍接受了这一观点。
电子学
电力学
电路、器件
电力 电子技术
连续、离散
控制 理论
静止器、旋转电机
电力学、电子学和控制理论是电力电子 技术的三根支柱，但这三根支柱的粗细并不 一样。其中，电子学最粗，这说明电力电子 技术和电子学具有密切关系。其次是电力学 ，即应用于电力领域的电子技术。控制理论 最细，但控制理论在电力电子变流装置和系 统中得到了有机而广泛的应用。
4.2 电力电子技术的基本内容
电力电子技术是一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用由半导体电力
开关器件组成的各种电力变换电路对电能进行变换和控制的一门新兴学科。
20世纪60年代，该学科被国际电工委员会命名为电力电子学或功率电子学，又称电力电子
技术。“电力电子技术”和“电力电子学”是分别从工程技术和学术两个不同角度来称呼的，其
4.2.1 电力电子器件及其功率集成
电力电子器件又称电力半导体器件，它是电力电子系统的心脏，是电力电子电路的基础。电 力电子技术的不断突破和发展都是围绕着各种新型电力电子器件的诞生和完善进行的，一代电力 电子器件带动一代电力电子技术应用。电力电子器件的实物如下图所示。
哈尔滨理工大学
第4章 电力电子与电力传动
哈尔滨理工大学
第4章 电力电子与电力传动
4.1 电力电子与电力传动的发展历程
4.1.1 电力传动技术的发展历程
电力传动经过了一个漫长的发展过程。古代动力的来源是人力、畜力；后来出现了借助于风力、 水力传动的生产机械；再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力；直到 十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械。从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
21
一．电力电子技术的作用（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
安装在挪威的±160Mvar、42kV的无功发生器
电气工程专业导论 22
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
软开关技术
• 电力电子装置高频化
– 滤波器、变压器体积和重量减小，电力电 子装置小型化、轻量化。 – 开关损耗增加，电磁干扰增大。
⑧ 电力质量控制。
电气工程专业导论
32
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电力半导体器件—电力电子技术的核心
• 不控和半控器件电流全控器件电压 全控器件功率集成电路 • 器件的体积减小了3到4个数量级； • 大功率管的开关时间从毫秒级降到了 微秒级；低功率时甚至达到了纳秒级； • 工作频率从50Hz增加到兆赫级；
第四章 电力电子技术与电力传动
一．电力电子技术的作用 二．电力电子技术的特点 三．电力电子技术的研究内容
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
四．电力电子技术的主要应用领域 五．电力电子技术的发展方向 六．电力传动概况
电气工程专业导论
1
一．电力电子技术的作用
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
33
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
发射极关断晶闸管
电气工程专业导论
34
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电力电子器件的发展历史
PN二极管
Si 器件
单极性器件 双极性器件
达林顿管
双极型
晶 体管
金刚石 器件
晶
闸
管
GaN 器件
10
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
方案三: 串联单刀双掷开关,理想开关,无损耗
VD 0
1 Ts
Ts
0
vo (t )dt DVD
电气工程专业导论
D 开关占空力电子技术的作用（续）
电力电子技术的基本工作框图：
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
——电力电子变换技术
• 电源可分为两类： – 直流电（D.C） ，频率 f=0 – 交流电（A.C） ，频率 f0
• 电力变换按电压(电流)的大 小、波形及频率变换划分为 四类基本变换及相应的四种 电力变换电路或电力变换器。 • 这四类基本变换可以组合成 许多复合型电力变换器
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
13
一．电力电子技术的作用（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
容量为12kV/1.5kA的晶闸管
电气工程专业导论
14
一．电力电子技术的作用（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电力电子可控开关元件
电气工程专业导论 15
一．电力电子技术的作用（续）
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技 术是关键技术之一。毫不夸张地说，离开电力 电子技术，电力系统的现代化是不可想象的。
无功补偿和谐波抑制(VAR Compensate and Harmonic Control)对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器 （Thysistor Controlled Reactor－TCR）、晶闸管投切电 容器（ Thysistor Controlled Capacitor－TSC）都是重要 的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（Static VAR Generator－SVG）、有源电力滤波器（Active Power Filter－APF）等新型电力电子装置具有更为优越 的无功功率和谐波补偿（VAR and Harmonic Compensate）的性能。在配电网系统，电力电子装置还 可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进 行电能质量控制，改善供电质量
① 弱电控制强电的学科交叉技术； 所涉及的学科广泛，包括：基础 理论（固体物理、电磁学、电路 理论）、专业理论（电力系统、 电子学、传热学、系统与控制、 电机学及电力传动、通信理论、 信号处理、微电子技术）以及专 门技术（电磁测量、计算机仿真、 CAD）等。 ② 传送能量的模拟-数字-模拟转换技术； ③ 多学科知识的综合设计技术。
• 基本原理 • 缺点
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
6
一．电力电子技术的作用（续）——例2
如何用电力电子开关器件实现电能的变换？
DC/DC直流降压电路
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
7
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
25
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
软开关：
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
软开关
• 和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降 到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近 似为零。由于器件关断前电流已下降到零，解决了 感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零， 电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零， 器件结电容的电压亦为零，解决了容性开通问题。
电气工程专业导论
12
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• • • • • •
IEEE Transaction ON Industrial Electronics IEEE Transaction ON Power Electronics IET Transaction ON Power Electronics 中国电机工程学报 电工技术学报
电气工程专业导论
27
二．电力电子技术的特点
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
它是从电气工程中3大学科领域（电 力、控制、电子）发展起来的一门新 型交叉学科。 电力电子技术特点：
•1974年，美国的W. Newell用 倒三角形对电力电子学进行了 描述，被全世界普遍接受
电气工程专业导论 28
二．电力电子技术的特点（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
——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、分析方法也基本相同 二者同根同源 信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作
撑技术
电气工程专业导论 31
三．电力电子技术的研究内容
电力电子技术的研究内容： ① 电力半导体器件； ② 变换器电路结构与设计； ③ 控制与调节； ④ 电力电子技术中的储能元件； ⑤ 电子电路的封装与制造； ⑥ 电磁干扰和电磁兼容； ⑦ 电机控制；
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
电气工程专业导论
4
一．电力电子技术的作用（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
更普遍的定义：电力电子学是一门利用电力电子器 件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术的 根本特性——节约能源。
电气工程专业导论
5
一．电力电子技术的作用（续）——例1
• 传统电力技术如何将交流电变为直流电？
电气工程专业导论
30
二．电力电子技术的特点（续）
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
——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，而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
超级结型(Super Junction) MOS
SiC器件
电气工程专业导论
35
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• 电力电子器件新的发展趋势 • 基于Si的器件已经趋于材料特性的极限
P (W)
S
10
8
Thyr.
10
7
SiC?
GTO
电力电子器件的功率频率乘 积 (f∙P)：109 --- 1010 W∙Hz
• 软开关技术
– 降低开关损耗和开关噪声。 – 进一步提高开关频率。
电气工程专业导论
23
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
硬开关：
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
硬开关：
• 1.开关损耗大。开通时，开关器件的电流上升和电压下降同 时进行；关断时，电压上升和电流下降同时进行。电压、电 流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而 急速增加。 2. 当器件关断时，电路的感性元件感应出尖峰电压，开关频 率愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件 两端，易造成器件击穿。 3. 当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电 容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高， 开通电流尖峰愈大，从而引起器件过热损坏。 4.电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和dv/dt增大， 从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电子设 备的工作。
电气工程专业导论
18
ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• • • •
DC-DC DC-AC 交流调速：矢量控制和直接转矩控制 能量管理
电气工程专业导论 19