合工大电力电子技术第一章精品PPT课件
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态 ——电力电子技术的一个重要特征
电力电子技术与电气工程的关系
➢ 主要关系：电力电子技术广泛用于电气工程中。
1) 电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、 电力机车牵引、交直流电力传动、电解、电镀、励磁、 电加热、高性能交直流电源等电气工程领域。
2Hale Waihona Puke Baidu 通常把电力电子技术归属于电气工程学科 3) 电气工程学科中一个最为活跃的分支，其不断进步给电
第一讲 电力电子技术概述
Summarization of Power Electronic Technology
第一讲 现代电力电子技术概述
1.1 什么是电力电子技术 1.2 电力电子技术的发展史 1.3 电力电子技术的应用 1.4 电力电子器件（I）
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术(Power Electronic Technology)
电力电子技术的发展简史
➢ 1947年美国贝尔实验室发明晶体管(Transistor），引 发了电子技术的一场革命
➢ 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管 ➢ 1960年我国研究成功硅整流管（Silicon Rectifying
Tube/Rectifier Diode） ➢ 1962年我国研究成功晶闸管（Thyristor） ➢ 70年代出现电力晶体管（Giant Transistor－GTR)、电
1.2 电力电子技术的发展史
电力电子器件的发展对电力电子技 术的发展起着决定性的作用，因此， 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。
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电力电子技术的发展简史
➢ 1904年出现了电子管，能在真空中对电子流进行控制， 并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河
➢ 后来出现了水银整流器，其性能和晶闸管很相似。在 30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用 的时期。它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电 所、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电
➢ 应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件(Power Electronic Device)对电能进行变换和控制的技术。电力
电子技术主要用于电力变换(Power Conversion)。
➢ 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(Power Semiconductor Device)。
路(Power Conversion Circuit)和对其进行控制的技术， 及构成电力电子装置（Power Electronic Equipment)和电力 电子系统(Power Electronic System)的技术。电力电子技术 的 核 心 ， 理 论 基 础 是 电 路 理 论 (Theory of Electric circuit)。 2. 电力电子器件制造技术(Manufacture Technique of Power
➢ 电力电子装置（Power Electronic Equipment)的功率，可 大到数百MW甚至GW，也可小到数瓦甚至1W以下
返回
电力电子技术的两个分支
1. 电力电子变流技术 (Power Electronic Conversion Technique) • 用电力电子器件(Power Electronic Device)构成电力变换电
❖交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还 有发展更早的电动机—直流发电机组，即变流 机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的 称呼从水银整流器开始并沿用至今
❖ 最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管
电力电子技术的发展简史
❖ 晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流 器和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。电化学工 业、铁道电气机车、钢铁工业（轧钢用电气传动、感应加 热等）、电力工业（直流输电、无功补偿等）的迅速发展 也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基 础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的
❖ 晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断 的器件，因而属于半控型器件
力 场 效 应 管 （ Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor－MOSFET)
电力电子技术的发展简史
❖各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理 论已经发展成熟并广为应用。在晶闸管出现以 后的相当一段时期内，所使用的电路形式仍然 是这些形式
电力电子技术和电子技术的关系
➢ 电力电子电路(Power Electronic Circuit）和电子 电路Electronic Circuit）
许多分析方法一致，仅应用目的不同 广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算
做电力电子电路 ➢ 器件的工作状态 • 信息电子 既可放大，也可开关 • 电力电子 为避免功率损耗过大，总在开关状
气工程的现代化以巨大的推动力
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子 装置和系统的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术， 是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该 接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子 装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术
Electronic Device)
• 电力电子器件制造技术的理论基础是半导体物理
(Semiconductor Physics)
电力电子变流技术
• 电力电子变流技术：用电力电子器件进行电力变换的技 术，简称为变流技术(Power Conversion Technique)。
• 电力变换四大类：交流－直流、直流－交流、直流－直 流和交流－交流。
输出
输入
直流
交流 整流
直流 直流斩波
交流
交流调压、变频、变相
逆变
电力电子技术和电子技术的关系
➢ 电力电子器件制造技术和电子器件（Electronic Device) 制造技术的理论基础是一样的，大多数工艺也相同
➢ 现代电力电子器件制造大都使用集成电路（Integrate Circuit － IC) 制 造 工 艺 ， 采 用 微 电 子 (Microelectronics）制造技术，许多设备都和微电子器件制造 设备通用，说明二者同根同源。
电力电子技术与电气工程的关系
➢ 主要关系：电力电子技术广泛用于电气工程中。
1) 电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、 电力机车牵引、交直流电力传动、电解、电镀、励磁、 电加热、高性能交直流电源等电气工程领域。
2Hale Waihona Puke Baidu 通常把电力电子技术归属于电气工程学科 3) 电气工程学科中一个最为活跃的分支，其不断进步给电
第一讲 电力电子技术概述
Summarization of Power Electronic Technology
第一讲 现代电力电子技术概述
1.1 什么是电力电子技术 1.2 电力电子技术的发展史 1.3 电力电子技术的应用 1.4 电力电子器件（I）
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术(Power Electronic Technology)
电力电子技术的发展简史
➢ 1947年美国贝尔实验室发明晶体管(Transistor），引 发了电子技术的一场革命
➢ 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管 ➢ 1960年我国研究成功硅整流管（Silicon Rectifying
Tube/Rectifier Diode） ➢ 1962年我国研究成功晶闸管（Thyristor） ➢ 70年代出现电力晶体管（Giant Transistor－GTR)、电
1.2 电力电子技术的发展史
电力电子器件的发展对电力电子技 术的发展起着决定性的作用，因此， 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。
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电力电子技术的发展简史
➢ 1904年出现了电子管，能在真空中对电子流进行控制， 并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河
➢ 后来出现了水银整流器，其性能和晶闸管很相似。在 30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用 的时期。它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电 所、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电
➢ 应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件(Power Electronic Device)对电能进行变换和控制的技术。电力
电子技术主要用于电力变换(Power Conversion)。
➢ 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(Power Semiconductor Device)。
路(Power Conversion Circuit)和对其进行控制的技术， 及构成电力电子装置（Power Electronic Equipment)和电力 电子系统(Power Electronic System)的技术。电力电子技术 的 核 心 ， 理 论 基 础 是 电 路 理 论 (Theory of Electric circuit)。 2. 电力电子器件制造技术(Manufacture Technique of Power
➢ 电力电子装置（Power Electronic Equipment)的功率，可 大到数百MW甚至GW，也可小到数瓦甚至1W以下
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电力电子技术的两个分支
1. 电力电子变流技术 (Power Electronic Conversion Technique) • 用电力电子器件(Power Electronic Device)构成电力变换电
❖交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还 有发展更早的电动机—直流发电机组，即变流 机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的 称呼从水银整流器开始并沿用至今
❖ 最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管
电力电子技术的发展简史
❖ 晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流 器和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。电化学工 业、铁道电气机车、钢铁工业（轧钢用电气传动、感应加 热等）、电力工业（直流输电、无功补偿等）的迅速发展 也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基 础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的
❖ 晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断 的器件，因而属于半控型器件
力 场 效 应 管 （ Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor－MOSFET)
电力电子技术的发展简史
❖各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理 论已经发展成熟并广为应用。在晶闸管出现以 后的相当一段时期内，所使用的电路形式仍然 是这些形式
电力电子技术和电子技术的关系
➢ 电力电子电路(Power Electronic Circuit）和电子 电路Electronic Circuit）
许多分析方法一致，仅应用目的不同 广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算
做电力电子电路 ➢ 器件的工作状态 • 信息电子 既可放大，也可开关 • 电力电子 为避免功率损耗过大，总在开关状
气工程的现代化以巨大的推动力
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子 装置和系统的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术， 是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该 接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子 装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术
Electronic Device)
• 电力电子器件制造技术的理论基础是半导体物理
(Semiconductor Physics)
电力电子变流技术
• 电力电子变流技术：用电力电子器件进行电力变换的技 术，简称为变流技术(Power Conversion Technique)。
• 电力变换四大类：交流－直流、直流－交流、直流－直 流和交流－交流。
输出
输入
直流
交流 整流
直流 直流斩波
交流
交流调压、变频、变相
逆变
电力电子技术和电子技术的关系
➢ 电力电子器件制造技术和电子器件（Electronic Device) 制造技术的理论基础是一样的，大多数工艺也相同
➢ 现代电力电子器件制造大都使用集成电路（Integrate Circuit － IC) 制 造 工 艺 ， 采 用 微 电 子 (Microelectronics）制造技术，许多设备都和微电子器件制造 设备通用，说明二者同根同源。