电力电子大纲及绪论

我国的整流二极管和晶闸管的生产水平可由西安电 力电子技术研究所生产的KP型晶闸管作为代表。其 硅片直径77mm，电流达1600~2500A，电压 4400~1800V；其次是北京整流器厂的生产水平为 1100~2500A，电压 4500~5000V。
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电
力
电
什么是电力电子（变流）技术？ 为什么要学电力电子技术？ 怎样学习电力电子技术？
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1．电力电子技术？
电力电子技术是一门新兴的很有前途的一门学科。 它结合了电力技术、电子技术和控制技术等三个领 域。
Newell提出的“倒三角”定义，已为各国所接受， 即把电力电子学定义为一门交叉于电气工程三大领
采用逆变技术将交流电网电压变换成电压可调、频 率可调的交流电，直接供给交流电动机，实现交流 电机的无级调速。
可用于控制风机、水泵、机床、轧机、机车牵引、 电梯、传动等到场合。
应用这种静止变频装置，频率连续可调，可实现交 流电动机四象限运行，调速性能优异。
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由于具有自关断能 力的GTO和GTR的 发展，简化了换相 电路，提高了开关 速度，降低了价格， 为发展交流变频调 速提供了很好的条 件，这一技术正在 开始广泛应用在各 个领域。
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电力电子学研究变流技术，其实就是利用弱电
．
来控制强电的一门技术。
变 电力半导体器件本身具有的可控特性，可以通
流 技 术？
过仅也就是说，通过传感技术，把传统产业的 原动机的各种控制量检测出来,利用电力技术 进行各种数据处理，根据处理结果发出信号给 电力电子器件。然后通过电力电子器件的电流
变换来控制原动机。
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第五章 交流调压电路及斩波电路
单向交流调压电路 三相交流调压电路 斩波电路分析
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第六章 无源逆变电路
1．逆变的换相方式 2．电压及电流型逆变电路 3． SPWM逆变器及电路
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第八章 电力电子器件的触发、串、并联及其保护电路
电力电子器件的触发 (控制)
电力电子器件的串并联
电力电子器件的保护电路
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实验要求：
① 触发电路和交流调压实验 ② 单相半桥可控整流实验 ③ 三相全桥可控整流实验 ④ 无源逆变实验 ⑤ 单相全桥可控整流实验（选做题） ⑥ 三相有源逆变实验（选做题）
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电力电子技术 (Power Electronics Technology)
在内燃机车中，也可以采用交-直--交的方式来实现无级调速。 随着器件的不断进步，电力机车 也采用交--直--交流电机来驱动。
电力电子技术的应用，是机电一体化成 为可能。将促进我国的工业来一个大的飞 跃。处在新老世纪交替的一代，面临着担 负之一重任。我们肩上的担子很沉重。现 代开始学习的电力电子技术就是为了打好 这一基础。
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(-)直流电机调速
电
用晶闸管作直流开关构成 的斩波器对直流电压进行
力
调节，即实现了直流电动
从某中意义上讲，当今机电产品技术上的突破 主要在于电子化。
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从节能角度上讲，电力电子器件工作是处在开关状 态，正向压降低而反向漏电流小，从而从理论上保 证了各类电力电子设备所共有的节能性能。
我国严重缺电，但另一方面却用电严重浪费，每单 位产值锝耗电量为日本的6倍；为美国的2-3倍，俄 罗斯的1.7倍。
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5．电力电子器件的主要缺点？
① 过电压能力低； ② 过电流能力低； ③ 某些工作状态功率因素低； ④ 对电网有影响。 （这是由于器件处在开关工作状态，使交流侧电
流含有高次谐波，引起电源波形畸变。从而影响 电网上的其它负载。）
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利用电力半导体器件把电能进行变换的技术。 包括电压变换、电流变换、频率变换、波形变 换、相数变换。
电 子
机的直流脉冲调速。调速、 启动、制动平稳、操作灵 活、维修方便。可以不仅
技
调速，又能实现再生制动。
术 的
比电阻调速节能30%-40% 以上。广泛应用在地铁电 机车、矿山机车、城市机
应
车、蓄电池电平车上。
用
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在我国铁路上运行的内燃机 车，均采用发电机-直流电 动机组。内燃机带动发电机 发出三相交流电，经整流成 直流以驱动直流电机，电动 机直接带动车轮转动，把我 们载向祖国的四面八方。— ———正在向交流驱动迈进
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电力电子技术是在器件的基础上发展起来的
工作于工频（50~60HZ）的普通整流管、晶 闸管，开关功率可达5000V/5000A。器件的发 展方向是开发高速器件，尤其是自身兼有开 通和关断能力的所谓全控型器件。
70年代后各种高速、全控型器件的先后问世， 使电力电子器件在电力电子领域应用越来越 广泛。如GTO（可关断晶闸管）、GTR（大 功率晶体管）、PowerFET（功率场效应晶体 管）、IGBT（绝缘栅功率晶体管）、MCT （MOS控制晶闸管）等等。
这是一列CRH1、时速200 公里的提速牵引试验列车从 武汉黄鹤楼脚下飞驰而过 。
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电力机车就采用：8G、8K、6K三种电力机车，单向 50hz、25kv供电，均采用两段向控整流调（一段全控， 一段半控，采用1700A/2200V的晶闸管和2500A/2200V 整流管传动时半桥工作，直流调速；再生制动时，全控 桥作为再生逆变装置（此时半控桥供激磁电流）。
子
技
术
是
在
器
件
的
基
础
上
发
展
起
来
的
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电力电子技术是在器件的基础上发展起来的
GTR的生产水平可用北京椿树整流器厂和上海海燕 半导体厂为代表，生产水平为50~800A， 1200~1600V。
GTO的生产水平可用北京椿树整流器厂和上海整流 器厂的生产线作为代表，600~2500A，电压 4500~1800V。
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我国的现状2
功率MOS场效应管国内已有1000多伏的产品。
IGBT和MCT等国内起步较晚，仍旧以日本等国产 品独霸市场。
电力电子器件花样繁多，各国都在扬长避短，构思 新的复合器件。除了IGBT、MCT外，功率集成电 路PIC就是生产需要的必然产物，它体积小、成本 低、可靠性高、功能强。可以具有逻辑判断、控制、 自动保护、自动检测、传感、自诊断等能力。
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电力电子技术是在器件的基础上发展起来的
70年代后各种高速、全控型器件的先后问世，使电 力电子器件在电力电子领域应用越来越广泛。如 GTO（可关断晶闸管）、GTR（大功率晶体管）、 PowerFET（功率场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅 功率晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）等等。
电力电子技术基础 及其应用
Basic of Power Electronics Technology
徐文龙
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第一讲 绪论
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教学大纲
一课程的地位、基本要求：
本课程是自动化专业基础课。
对学生的要求是：
①掌握常用电力电子器件的工作原理，开关特性和 电器特性。
②掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的工作 原理，以及各种负载对电路的影响，能设计电路。 ③掌握并设计不同用途的触发电路。
电力电子技术应用正式解决这一矛盾的有力措施。 国家科委90年就把电力电子技术列为我国的重点发 展的高技术领域之一。
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电 力 电 子 技 术 的 应 用
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我国的现状大家都有所了解，传统工业 大多都是50-60年代建成的，改革开放以来， 引进了一些生产线，改变了一些部门的生 产状况，但不可能全靠引进，也不可能走 几年-几十年内把所有的机械设备全部用进 口设备代替，这是人力和财力不允许的。 只能走引进--改造相结合的道路，这是我国 之国情所决定的。
域：电力、电子和控制之间的边缘科学，可用倒 △ 来表示
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国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力 电子学会将电力电子技术表述为：
有效地使用电力半导体器件，应用电路 和设计理论以及分析开发工具，实现对 电能的高效能变换和控制的一门技术。
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电力电子技术是以电力电子器件为基础。电力 电子器件的功能是将以往传统的机械产业、电 力与微电子技术融为一体。极大地推动革新了 传统产业的技术革命。促进了机电一体化的发 展。
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我国的现状——1
功率MOS场效应管国内已有1000多伏的产品。
IGBT和MCT等国内起步较晚，仍旧以日本等国产 品独霸市场。
电力电子器件花样繁多，各国都在扬长避短，构思 新的复合器件。除了IGBT、MCT外，功率集成电 路PIC就是生产需要的必然产物，它体积小、成本 低、可靠性高、功能强。可以具有逻辑判断、控制、 自动保护、自动检测、传感、自诊断等能力。
法国 8K电力机车，韶山6型电力机车
这是一列CRH2、时速200公里的提速牵引试验列车飞 驰在京广线经过的鸡公山上
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在我国铁路五次大提速中担当主力军的电力机车，供电是采用 单相25千伏的交流电，经整流成直流以驱动列车上的直流电机 运行。
下坡时利用逆变技术，实现平稳运行，并把发出的直流电通过 逆变回送给电网。经过五次大提速从北京到上海只须10个小时。 大部分客运实现朝发夕至和夕发朝至，极大地方便了出行，树 立了中国铁路的新形象。