电力电子技术绪论讲
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绪论电力电子技术
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February 14, 2000
绪论电力电子技术
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课程的教学基本要求
• 课堂讲授 • 作业 • 实验 • 考试
February 14, 2000
绪论电力电子技术
本课程与其他课程的联系
• 本课程的先修课程为：电路分析、模拟电子技 术、数字电子技术、电机学。
• 想更加深入了解电力电子器件的半导体物理原 理的学生可选修电力电子器件。
–工业、能源、交通、国防、金融 –家用电器，等等
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绪论电力电子技术
学习、应用中应特别注意的问题
• 功率因数 • 谐波 • 效率 • 系统价格（成本）、性能、性能价格比 • 能量变换的基本观点
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绪论电力电子技术
考试方式与成绩评定
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参考书目
• 半导体变流技术 （第三版）
–黄 俊
机械工业出版社
• 电力电子技术
（第一版）
–周明宝
机械工业出版社
• 现代电力电子技术 （第一版）
–张 立
科学出版社
• 电力电子技术习题集（第一版）
–叶 斌
中国铁道出版社
February 14, 2000
绪论电力电子技术
3rew
• 重点：交－交变频电路（周波变流器）的原理 及电路。
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February 14, 2000
绪论电力电子技术
第八章 电力电子器件的 门（栅）极控制电路
• 掌握晶闸管对触发电路的要求，了解单结晶体 管及普通晶体管移相触发电路及GTO、IGBT、 MOSFET等器件对触发电路的要求。
西安交大电力电子技术ppt讲义第1章_绪论
11/21
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 一般认为，电力电子技术的诞生是以 年 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。 晶闸管为标志的 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
12/21
1.2 电力电子技术的发展史
图1-1 描述电力电子学的倒三角形 6/21
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学
电子学——电子器件和电子电路两大分支，分别与电力 电子器件和电子电路两大分支， 电子学 电子器件和电子电路两大分支 电子器件和电力电子电路相对应。 电子器件和电力电子电路相对应。 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子器件制 造技术的理论基础（都是基于半导体理论）是一样的， 造技术的理论基础（都是基于半导体理论）是一样的， 其大多数工艺也是相同的。 其大多数工艺也是相同的。 电力电子电路和信息电子电路的许多分析方法也是一致 的。 二者应用目的不同，前者用于电力控制和变换， 二者应用目的不同，前者用于电力控制和变换，后者用 于信息处理。 于信息处理。 在信息电子技术中，半导体器件既可处于放大状态， 在信息电子技术中，半导体器件既可处于放大状态，也 可处于开关状态； 可处于开关状态；而在电力电子技术中为避免功率损耗 过大，电力电子器件总是工作在开关状态。 过大，电力电子器件总是工作在开关状态。
7/21
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电力学
电力电子技术广泛用于电气工程中， 电力电子技术广泛用于电气工程中，这是电力电 子学和电力学的主要关系。 电力学” 子学和电力学的主要关系。“电力学”这个术语 在我国已不太应用，可用“电工科学” 在我国已不太应用，可用“电工科学”或“电气 工程”取代之。 工程”取代之。 各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、 各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静 止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、 止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、 电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中， 电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中， 因此无论是国内国外， 因此无论是国内国外，通常都把电力电子技术归 属于电气工程学科。 属于电气工程学科。电力电子技术是电气工程学 科中的一个最为活跃的分支。 科中的一个最为活跃的分支。
电力电子技术 绪论0
通常把计算机的作用比做人的大脑，电力 电子技术连同运动控制一起，可比做人的 肌肉和四肢，使人能够运动和从事劳动。 只有聪明的大脑，没有灵巧的四肢甚至不 能运动的人是难以从事工作的。肌肉和四 肢正是大脑思维与外界运动事物之间的输 出接口。人的感官是检测反 要的作用，有着十分光明的未来。
航空航天、军事设施、船舶、电力机车、地 铁、磁悬浮列车、石油石化、冶金、机器人、 科学实验等等，从工业生产到社会生活，各 行各业的电气自动化、机电一体化水平的不 断提高，都需要各式各样的特种电源装置， 需要运用电力电子技术进行多种电力变换与 控制。 电力电子技术的研究内容： 通常把电力电子技术分为电力电子器件制 造技术和变流技术两个分支。变流技术也 称为电力电子器件的应用技术，
为了使电力电子装置的结构紧凑、体积 减小，常常把若干个电力电子器件及必要的 辅助元件做成模块化的形式，比如把驱动、 逻辑、控制、检测、保护电路和功率器件集 成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目 前功率集成电路的功率都还较小，着重于中 小功率应用，但这代表了电力电子技术发展 的一个重要方向。
PE技术的不断迅速进步给电气工程、机械类 学科的现代化以巨大的推动力，是保持电气 工程、机电工程活力的重要源泉。 PE与控制理论 要使各种各样的设备和装 置的性能满足人们日益增长的各种需要，离 不开完善的自动控制技术。各种先进的控制 方法、计算机控制技术（弱电系统）正是通 过PE这一接口，与强电系统或机械系统（控 制对象）融为一体，实现高性能的控制效果。 只靠强电系统或机械系统本身实现复杂的自 动控制是很困难的，而且体大笨拙。
PE和电力学 PE是弱电控制强电的技术， 可以说是强弱电之间的接口。它所控制的 对象往往都和电力有关，比如交、直流电 机、伺服控制电机等电力传动或机电系统， 电力系统的无功补偿、励磁、电加热等。 电力电子技术是电气工程学科中的一个最 为活跃的分支。本来电气工程（电力学） 领域（包括电力传动和电力系统）以及机 械类学科领域发展的历史很长，传统的东 西很多，也很成熟，然而单靠这些传统技 术已经无法适应时代发展的要求，
电力电子技术基础 第1章 绪论
、电力变换的基本原理
4）AC/AC变换
下图也是用两个开关组成的简单变流电路，输入端接的是交流电us。
每个开关与一个二极管串联表示流过开关的电流方向 是单向的。这是因为在实际电路中这两个开关采用晶闸管， 晶闸管是单向导电的。
如果开关K1和K2都采取通断控制，则可以将 交流电变为交流电，即AC/AC变换。
控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置的性能满足各种需求; 电力电子技术可以看成弱电控制强电的接口，控制理论是实现该接口的
强有力纽带。
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术， 是使用器件对电力进行变换和控制的技术。 这个器件指的是功率半导体器件，也称为电力电子器件。
用倒三角描述，如图所示。
电子学
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
3
第1章 绪论 1.1电力电子技术的定义
电子技术
• 所用器件： 晶体管、场效应管、 集成电路、微处理器 、电感、电容。
• 完成功能： 信号产生、变换、存 储、发送、接收。
• 基础理论： 电路、磁路、电磁场
这四类变换器将在后继章节中详细论述，下面简单介绍电力变换的基本原理8 。
第1章 绪论 1.2电力变换的基本原理
上述的电力变换中使用的电力电子器件都是工作在开关状态。 电力电子器件为什么工作在开关状态？ 为了使器件的功率损耗(P=UI)最小： 器件开通时，通过的电流i很大，但器件上的电压u≈0 器件断开时，承受的电压u很高，但流过的电流i≈0
4
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电子学
电力学
电路、器 件
4）AC/AC变换
下图也是用两个开关组成的简单变流电路，输入端接的是交流电us。
每个开关与一个二极管串联表示流过开关的电流方向 是单向的。这是因为在实际电路中这两个开关采用晶闸管， 晶闸管是单向导电的。
如果开关K1和K2都采取通断控制，则可以将 交流电变为交流电，即AC/AC变换。
控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置的性能满足各种需求; 电力电子技术可以看成弱电控制强电的接口，控制理论是实现该接口的
强有力纽带。
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术， 是使用器件对电力进行变换和控制的技术。 这个器件指的是功率半导体器件，也称为电力电子器件。
用倒三角描述，如图所示。
电子学
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
3
第1章 绪论 1.1电力电子技术的定义
电子技术
• 所用器件： 晶体管、场效应管、 集成电路、微处理器 、电感、电容。
• 完成功能： 信号产生、变换、存 储、发送、接收。
• 基础理论： 电路、磁路、电磁场
这四类变换器将在后继章节中详细论述，下面简单介绍电力变换的基本原理8 。
第1章 绪论 1.2电力变换的基本原理
上述的电力变换中使用的电力电子器件都是工作在开关状态。 电力电子器件为什么工作在开关状态？ 为了使器件的功率损耗(P=UI)最小： 器件开通时，通过的电流i很大，但器件上的电压u≈0 器件断开时，承受的电压u很高，但流过的电流i≈0
4
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电子学
电力学
电路、器 件
电力电子技术绪论
发展历史1904年，电子管出现，从而开创了电子技术之先河；1948年，晶体管发明，引发了电子技术的一场革命，真空电子管被晶体管所替代。
20世纪60年代以后，随着IC（集成电路）、LSI（大规模集成电路）等新器件的陆续开发，电子技术在处理小信号的通信、信息、测量、控制等领域取得了显著发展，信息电子技术的鼎盛时代从此开始，并延续至今日。
1957年，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管（Thyristor）或Silicon Controlled Rectifier（SCR，可控硅），晶闸管因电气性能和控制性能优越，其应用范围迅速扩大。
随着电力半导体器件在大容量方面的发展，控制电力半导体器件的新技术也不断出现，电子技术逐渐向功率控制扩展，从而形成了电力电子学。
处理大功率的技术是采用什么器件呢？在真空电子管出现后不久，就发明了能够通过大电流的气体放电管（闸流管）。
20世纪30年代，采用闸流管进行电动机控制研究实用化。
在30年代到50年代，可处理数百千瓦以上功率的大容量水银整流器发展迅速并进入大量应用的时期，它广泛用于电化学工业、电气化铁路、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。
一般认为，电力电子学的诞生是以晶闸管的发明为标志。
20世纪60年代以后，以晶闸管为代表的各类高电压、大电流电力半导体开关器件相继研制成功并得到广泛应用，电力电子技术迅猛发展。
最近十几年，以微电子技术精细加工为基础的高频、高压、大电流、全控型电力半导体开关器件的研制工作发展迅速，电压电流额定值更高、性能更优良、开关速度更快的新器件有望得到广泛应用。
当前，电力电子技术所涉及的功率等级从几微瓦至几十亿瓦，而工作频率范围则从直流至几百万赫兹。
电力电子技术是弱电控制强电的技术信息控制—以弱电形式出现电网—提供生产机械的能源、以强电形式出现生产机械—负载电力电子技术—根据信息控制，执行对电网能量变换，使生产机械按信息控制要求工作。
或者说，电力电子技术通过电力电子器件进行电力变换和电力控制，向用户提供适合其负载的最佳电压和电流电力电子技术的发展趋势1.向容量更大和更小的两个方向发展2.向集成化方向发展高可靠性、高自动化、高性能、标准化的要求。
北京交通大学电力电子绪论PPT课件
第一章：绪论
绪论
1. 什么是电力电子技术（电力电子学）
2. 电力电子技术的发展史
3. 电力电子技术应用 4. 课程简介和要求说明
13.11.2020
北京交通大学电气工程学院
1-13
绪论
2. 电力电子技术的发展史
史前期 （黎明期）
晶闸管问 世，(公元
元年)
全控型器件 迅速发展
晶体管诞生
1904
1930
绪论
13.11.2020
北京交通大学电气工程学院
1-3
绪论
1.1 电力电子与信息电子
电子技术
信息电子技术
电力电子技术
模拟电子技术
数字电子技术
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
信息电子技术——信息处理 ✓目前电力电子器件均用半导
电力电子技术——电力变换 电子技术一般即指信息
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
13.11.2020
北京交通大学电气工程学院
1-11
1.5 电能的基本变换形式
绪论
• AC～DC 整流
• DC～DC 斩波
• DC～AC 逆变
交流 电源
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，也可
工作在放大状态 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
13.11.2020
北京交通大学电气工程学院
1-8
电力电子技术精品课程绪论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
电 镀
电 加 热
牵力
引传
动
高 性 能 交 直 流 电 源
15
第15页
1.3 与其它学科关系
1.3.1 与电子学关系 1.3.2 与电力学关系 1.3.3 与控制理论关系
16
第16页
1.3.3 与控制理论关系
控制理论
实 现
电力电子技术
电力电子装置 是自动化
基础 元件
支撑 技术
弱电和强电接口
弱电控制强电
80年代后 以IGBT为代表复合型器件突起，伴随全控型电 力电子器件不断进步，一个结构紧凑、体积小电力电子装 置也应运而生。把若干个电力电子器件及必要辅助元件做
成模块形式，这给应用带来了很大以便。
21
第21页
绪论
1.什么是电力电子技术 2.电力电子技术发展历史 3.电力电子技术应用 4.本课程内容简介
11
第11页
1.3.1 与电子学关系
都分为器件与应用
电子器件 制造技术
电力电
子器件制造技 术
理论基础、材料、制造工艺
电子电路
电力电子 电路
分析办法、分析软件
12
第12页
电力电子电路——电力改变和控制 电子电路——信息处理
电子电路
功率输出 功率放大
电力电子电路
信息电子电路器件
电力电子 电路器件
开关状态
6
第6页
1.2 两大分支电力Βιβλιοθήκη 子技术电力电子器件 制造技术
变流技术
电力电子器件制造技术— 电力电子技术基础
变流技术（电力电子器件应 用技术）——电力电子技术 关键
{ 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 控制技术
电力电子技术-绪论
30
教材介绍
电力电子技术 王兆安 刘进军主 编 机械工业出版社，2009年 机械工业出版社，2009年
31
参考教材1 参考教材
电力电子技术》 《电力电子技术》 丁道宏主编 航空工业出版社 ，1999
32
参考教材2 参考教材
电力电子技术》 《电力电子技术》 徐德鸿、 徐德鸿、马皓等编写 2006 年，科学出版社
14
电力半导体器件的发展
晶闸管（ 晶闸管（ SCR ）
开关频率低，直流输电等大功率领域， 开关频率低，直流输电等大功率领域， 10000V、 10000V、6000A
大功率晶体管（ 大功率晶体管（GTR）
开关频率较低，低饱和压降，几百千瓦以下， 开关频率较低，低饱和压降，几百千瓦以下， 1000A/1200V
控制 理论
8
控制理论（ 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
电子学 电力学 G 电力
•
电力电子技术是弱电控制 强电的ห้องสมุดไป่ตู้术， 强电的技术，是弱电和强 电的接口， 电的接口，控制理论是这 种接口的有力纽带 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 基础元件和重要 术的基础元件和重要支撑 技术
功率MOSFET 功率MOSFET
开关频率高，可上MHz，高压器件通态压降大， 开关频率高，可上MHz，高压器件通态压降大，中小功率低压场合 MHz
IGBT：
开关频率较高，一般低于50kHZ，10MW级 将取代GTR、 开关频率较高，一般低于50kHZ，10MW级，将取代GTR、 50kHZ GTR GTO
36
成绩构成
平时成绩30%(出勤，作业) 平时成绩30%(出勤，作业) 30%(出勤 考试成绩70% 考试成绩70%
教材介绍
电力电子技术 王兆安 刘进军主 编 机械工业出版社，2009年 机械工业出版社，2009年
31
参考教材1 参考教材
电力电子技术》 《电力电子技术》 丁道宏主编 航空工业出版社 ，1999
32
参考教材2 参考教材
电力电子技术》 《电力电子技术》 徐德鸿、 徐德鸿、马皓等编写 2006 年，科学出版社
14
电力半导体器件的发展
晶闸管（ 晶闸管（ SCR ）
开关频率低，直流输电等大功率领域， 开关频率低，直流输电等大功率领域， 10000V、 10000V、6000A
大功率晶体管（ 大功率晶体管（GTR）
开关频率较低，低饱和压降，几百千瓦以下， 开关频率较低，低饱和压降，几百千瓦以下， 1000A/1200V
控制 理论
8
控制理论（ 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
电子学 电力学 G 电力
•
电力电子技术是弱电控制 强电的ห้องสมุดไป่ตู้术， 强电的技术，是弱电和强 电的接口， 电的接口，控制理论是这 种接口的有力纽带 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 基础元件和重要 术的基础元件和重要支撑 技术
功率MOSFET 功率MOSFET
开关频率高，可上MHz，高压器件通态压降大， 开关频率高，可上MHz，高压器件通态压降大，中小功率低压场合 MHz
IGBT：
开关频率较高，一般低于50kHZ，10MW级 将取代GTR、 开关频率较高，一般低于50kHZ，10MW级，将取代GTR、 50kHZ GTR GTO
36
成绩构成
平时成绩30%(出勤，作业) 平时成绩30%(出勤，作业) 30%(出勤 考试成绩70% 考试成绩70%
电力电子技术绪论(ppt 50页)
由上可知：电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的，是从以低 频技术处理问题为主的传统电力电子技术，向以高 频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展 。所以电力电子技术的发展主要分为两个阶段：
1）传统电力电子技术：
时 间：1957年～1980年。
典型产品：晶闸管及其派生器件。 两个分支： ①微电子学——以晶体管集成电路为核
国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学 会对电力电子技术的定义：
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，它包括电压、电流、频率和波形等 方面的变换。
王兆安编著的教材的定义：就是使用电力电子器件对 电能进行变换和控制的技术。
本教材的定义：
逆变器：指完成逆变的电力电子装置。
有源逆变：将逆变电路的交流侧接到交流电
逆 变
网上，把直流电逆变成同频率的
电
交流电反送到电网中去。
路 无源逆变：将逆变电路的交流侧直接接到负
载上，把直流电逆变成某一频率
或可变频率的交流电供给负载。
③整流电路：将交流电能转换为直流电能的电路。
也称AC/DC变换电路。
整流器：完成整流任务的电力电子装置。
电力电子技术是与电能处理相关的技术学 科。将电子技术与控制技术应用到电力领域， 通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实 现电能的转换与控制，称为电力电子技术，或 电力电子学。
从工程的对象和内容及手段几方面理解电 力电子技术。 ❖ 对象：能量中的电能 ❖ 内容：对电能的变换和控制 ❖ 手段：利用电力电子器件（半导体器件）
型晶体管（IGBT）等。
特 点：集成化、高压、大电流；
电力电子技术基础-绪论
讯发射电源； ❖ 各种精密稳压：稳流电源。
程控交换机
电子装置 微型计算机
2、电力传动
❖ 工艺调速传动：轧钢、榨糖、造纸、化工、炼油； ❖ 节能调速传动：风机、水泵、压缩机； ❖ 牵引调速传动：轨道牵引、城市交通、电梯、矿井卷扬机
等； ❖ 精密调速和特种调速：数控机床主轴和伺服控制、雷达与
火炮跟踪控制、离心机控制等。
3、电力系统
❖ 发电环节：发电机励磁调节控制； ❖ 输电网中：电能质量控制器、直流输电、无功补偿器、有
源滤波器、固态开关； ❖ 配电网中:配电用无功补偿器、有源滤波器； ❖ 储能系统：抽水蓄能电站变频调速、超导磁铁储能。
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
SVC
四、我国电力电子技术的现状与发展
电力变换的种类
输入 输出
交流（AC）
直流（DC）
整流
交流（AC） 交流电力控制变频、变相
直流（DC） 直流斩波 逆变
二、电力电子技术的发展历程
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问世 (“公元元年”)
全控型器件迅 速发展时期
1904
电子管 问世
Hale Waihona Puke 19301947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
❖ 电力电子器件研制水平落后； 场控器件全靠进口；
❖ 国产电力电子装置相对落后，高端产品主要被外国公司占 领；
❖ 国产电力电子产品配套水平差； ❖ 应用基础研究更不上。
五、电力电子电路的仿真分析
❖ 仿真：用模型( 物理、数学) 代替实际系统进行实验和研 究。 ➢ 数字仿真、模拟仿真和混合仿真等多种形式和方法， 现主要指在计算机上完成的数学分析( 数字仿真)。 ➢ 电力电子电路的仿真是对电力电子电路和系统进行分 析和设计的非常有效的方法和工具。
程控交换机
电子装置 微型计算机
2、电力传动
❖ 工艺调速传动：轧钢、榨糖、造纸、化工、炼油； ❖ 节能调速传动：风机、水泵、压缩机； ❖ 牵引调速传动：轨道牵引、城市交通、电梯、矿井卷扬机
等； ❖ 精密调速和特种调速：数控机床主轴和伺服控制、雷达与
火炮跟踪控制、离心机控制等。
3、电力系统
❖ 发电环节：发电机励磁调节控制； ❖ 输电网中：电能质量控制器、直流输电、无功补偿器、有
源滤波器、固态开关； ❖ 配电网中:配电用无功补偿器、有源滤波器； ❖ 储能系统：抽水蓄能电站变频调速、超导磁铁储能。
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
SVC
四、我国电力电子技术的现状与发展
电力变换的种类
输入 输出
交流（AC）
直流（DC）
整流
交流（AC） 交流电力控制变频、变相
直流（DC） 直流斩波 逆变
二、电力电子技术的发展历程
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问世 (“公元元年”)
全控型器件迅 速发展时期
1904
电子管 问世
Hale Waihona Puke 19301947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
❖ 电力电子器件研制水平落后； 场控器件全靠进口；
❖ 国产电力电子装置相对落后，高端产品主要被外国公司占 领；
❖ 国产电力电子产品配套水平差； ❖ 应用基础研究更不上。
五、电力电子电路的仿真分析
❖ 仿真：用模型( 物理、数学) 代替实际系统进行实验和研 究。 ➢ 数字仿真、模拟仿真和混合仿真等多种形式和方法， 现主要指在计算机上完成的数学分析( 数字仿真)。 ➢ 电力电子电路的仿真是对电力电子电路和系统进行分 析和设计的非常有效的方法和工具。
电子行业电力电子技术--绪论
电子行业电力电子技术–绪论引言电子行业是一个以电力电子技术为核心的高科技产业，电力电子技术在电力系统中起着至关重要的作用。
随着社会的发展和科技的进步，电力电子技术在电子行业中的应用得以不断拓展和创新，为电力系统的稳定运行和能源的高效利用提供了有力的支持。
电力电子技术的背景电力电子技术是将电力与电子技术相结合的一门学科，它涉及到电力系统的调控、转换、保护和控制等方面。
在过去的几十年里，电力电子技术在电力系统中的应用得到了快速的发展和广泛的应用。
随着电力系统的规模和负荷的增加，传统的电力传输方式已经无法满足电力系统对稳定供电的要求。
电力电子技术的出现填补了这一空白，为电力系统的运行提供了强大支持。
电力电子技术的应用领域电力电子技术在电子行业中应用广泛，涉及到多个领域。
其中，典型的应用领域包括：1.电力传输与配电系统：电力电子技术在电力传输与配电系统中起着至关重要的作用。
通过使用电力电子器件，可以将电能从发电厂传输到用电终端，并在传输过程中进行功率调节和控制，提高电力系统的稳定性和效率。
2.可再生能源发电系统：随着可再生能源的不断发展与应用，电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用越来越广泛。
通过使用电力电子器件，可以将太阳能、风能等可再生能源转换为电能，并将其接入电力系统，实现可再生能源与传统电力系统的无缝衔接。
3.电动车充电系统：电动车充电系统是电力电子技术的另一个重要应用领域。
电力电子技术可以将交流电源转换为适合电动车充电的直流电源，并对电动车充电过程进行控制和保护，提高充电效率和安全性。
4.工业自动化控制系统：电力电子技术在工业自动化控制系统中扮演着重要角色。
通过使用电力电子器件，可以实现工业设备的精确控制和高效运行，提高生产效率和质量。
电力电子技术的发展趋势随着科技的不断进步和电力行业的发展，电力电子技术也在不断创新和发展。
未来，电力电子技术的发展趋势包括以下几个方面：1.高效能源转换技术：随着能源问题的日益严重，高效能源转换技术将成为电力电子技术的一个重要发展方向。
电力电子技术新书课件第一章课件,张兴
电
力
电
子
技
术
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1.3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 一般认为，电力电子技术的诞生是以 年 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。 晶闸管为标志的 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
电
力
电
子
技
术
1.2 电力电子技术的发展
电力电子技术起始于20世纪50年代末20世纪60年代初的 硅整流器件，其发展经历了以低频技术为主的传统电力电 子技术时期和以高频技术为主的现代电力电子技术时期 在20世纪80年代末期和20世纪90年代初期以IGBT 和功率 MOSFET为代表发展起来的集高频、高压和大电流于一身 的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入 现代电力电子时代 进入20世纪90年代以来，电力电子技术进入了一个崭新的 快速发展时期。理论分析和实验表明：电力电子产品体积 与重量的缩小与供电频率的平方根成反比，因此电力电子 技术高频化是今后电力电子技术创新与发展的主导方向
电
力
电
子
技
术
1.2 电力电子技术的发展
近年来，随着能源危机的出现，电力电子技术技术在变频 调速、新能源发电等方面得到了快速发展，世界各国对电 力电子技术也更加重视 一方面具有自关断能力的大功率高频新器件及其应用技术 取得了惊人的进步；另一方面，同微电子技术紧密结合的 新一代智能化功率集成电力电子技术初露锋芒 展望未来，随着具有高可靠性的集成电力电子模块 IPEM(Integrated Power Electronic Modules)技术以及具 有导通损耗小，耐压高、高结温等的特点的Silicon(硅)等 新一代宽禁带器件的应用将会使电力电子技术发生新一轮 革命性的变化
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1.2 电力电子技术的发展史 返回
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问 世，(“公元
元年”)
全控型器件迅 速发57 1970 1980 1990 2000 t(年)
电子管 问世
晶闸管时代
IGBT及功率
集成器件出现 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。
绪－7
1.1 什么是电力电子技术
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电力电子技术——使用电力电子器件对电能 进行变换和控制的一门技术。 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。 它是应用于电力领域的电子技术。
电力电子技术变换的“电力”，可大到数百 MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。
绪－8
1.1 什么是电力电子技术
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1） 电力电子技术概念 2） 电力电子技术两个分支 3） 与其他学科的关系 4） 地位和未来
绪－6
1.1 什么是电力电子技术
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电力电子技术概念
电子技术
信息电子技术
电力电子技术
模拟电子技术 数字电子技术
信息电子技术——用于信息处理 电力电子技术——用于电力变换
电子技术一般指信息电子技术，广义而言， 也包括电力电子技术。
北京: 机械工业出版社,2002
绪－2
课程简介
推荐教学参考资源： 5.【中国】颜世钢等.电力电子技术问答.北京: 机械工业出
版社.2007
教材资源介绍 教学目标：应用型人才培养 课程学习包括以下环节： 1、课堂教学；2、实验教学；3、实践作业；4、课程设
计 5、专业课程设计；6、毕业设计；
绪－12
1.1 什么是电力电子技术
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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。 电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的 一个分支。
绪－13
绪－3
绪论
教学要求： 1. 明确什么是电力电子技术及所具有的特点； 2.了解电力电子技术所研究的内容、应用领域及 发展前景； 3.明确本课程学习的基本要求。
第1章 绪 论
1.1 什么是电力电子技术 1.2 电力电子技术的发展 1.3 电力电子技术的应用 1.4 教材的内容简介
绪－5
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术 Power Electronics
主讲教师：曹建平 E_mail:caojianping0708@
Tel:18942940610
课程简介
学时/学分：56/3.5(含实验12学时) 课程类别：专业课程、学位课 先修课程：电路理论、模拟电子技术、高等数学 、
绪－16
1.3 电力电子技术的应用
1) 一般工业：
交直流电机、电化学工业、冶金工业
2) 交通运输：
电气化铁道、电动汽车、航空、航海
3) 电力系统：
高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿
4) 电子装置电源：
为信息电子装置提供动力
5) 家用电器：
“节能灯”、变频空调
6) 其他：
UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
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电力种类——交流、直流两种
电力变换（流）类型
交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流
整流
逆变
直流斩波
交流电 力控制
进行电力变换的技术称为变流技术。
绪－10
1.1 什么是电力电子技术
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电力电子学 (Power Electronics)名称在20世 纪60年代出现。
1974年，美国的W. Newell用图1的倒三角形 对电力电子学进行了描 述，被全世界普遍接受。
电子学
电力学
电力 电子学
连续、离散
控制 理论
图1 描述电力电子学的倒三角形
绪－11
1.1 什么是电力电子技术
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与其他学科的关系
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，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，也可工作 在放大状态； 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。
为未来科学技术的两大支柱。
计算机
人脑
电力电子技术
消化系统和循环系统
电力电子＋运动控制
肌肉和四肢
电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术，
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。
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。
绪－15
1.1 什么是电力电子技术
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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。
绪－14
1.1 什么是电力电子技术
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地位和未来
电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成
电机学 推荐教辅参考资源： 1【中国】张润和. 电力电子技术及应用. 北京大学出版
社.2008 2.【中国】陈坚. 电力电子学. 武汉: 华中科技大学出版
社,2003 3.【中国】石玉等编. 电力电子技术题例与电路设计指导 .
机械工业出版社.2006 4.【中国】王兆安，黄俊. 电力电子变流技术（第4版）.
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绪－17
1.3 电力电子技术的应用
1）一般工业
轧钢机
数控机床
冶金工业
绪－18
1.3 电力电子技术的应用
2）交通运输
绪－19
Example:车载逆变器
（电源转换器、Power Inverter）是一种能够将DC12V直流电 转换为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用，是一 种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普 遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即 可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入 WTO后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器 电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活 带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。把家 用电器连接到车载逆变器的输出端就能在汽车内使用各种电器 象在家里使用一样方便。可使用的电器有：手机、笔记本电脑、 数码摄像机、照像机、照明灯、电动剃须刀、CD机、游戏机、
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电力电子技术两大分支
电力电子器件制造技术
是电力电子技术的基础；
其理论基础是半导体物理。 变流技术（即电力电子器件应用技术）
是电力电子技术的核心；其理论基础是电路 理论；
包括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，以及其构成电力电子装置和电
力电子系统的技术。
绪－9
1.1 什么是电力电子技术