第0章 绪论(08.10).pptVIP

 电力电子技术 Power Electronics 绪 论 1. 什么是电力电子技术 2. 电力电子技术的发展史 3. 电力电子技术的应用 4. 教材内容简介和学习 1. 什么是电力电子技术 1.1 电力电子与信息电子 1.2 电力电子技术主要内容 1.3 与其他学科的关系 1.4 地位和未来 1.1 电力电子与信息电子 1.2 电力电子技术主要内容 变流技术 电力——交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流 1.3 与相关学科的关系 电力电子学 (Power Electronics)名称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； “电力电子学”和“电力电子技术”分别从学术和工程技术的角度来称呼，实际内容没有很大不同 与电子学的关系 器件 电子器件 对应 电力电子器件 电子电路 电力电子电路 电力电子器件制造技术和电子器件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制造工艺，采用微电子制造技术，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 与电子学的关系 器件的工作状态 信息电子，既可工作于放大状态，也可工作于开关状态 电力电子，为避免功率损耗过大，总是工作于开关状态 ——电力电子技术的一个重要特征 与电力学（电气工程）的关系 与控制理论（自动化技术）的关系 1.4 地位和未来 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。 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的诞生 电力电子技术的发展史 电力电子技术的史前期或黎明期 晶闸管出现前的时期，用于电力变换的电子技术已经存在 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以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电 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 电力电子技术的史前期或黎明期 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 1947年美国贝尔实验室发明晶体管，引发了电子技术的一场革命 最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管 晶闸管（1957年开始） 晶闸管诞生 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 对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式 晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现 全控型器件 70年代后期开始发展全控型器件 全控型器件主要是功率晶体管GTR，功率场效应管Power- MOSFET，门极可关断晶闸管GTO 全控型器件特点是：通过对门极的控制既可使其开通又可使其关断 开关速度高 全控型器件电路的控制方式主要为脉宽调制（PWM）控制方式 复合型器件和功率集成电路 80年代后期开始 复合型器件：以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表 IGBT是MOSFET和GTR的复合 它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和GTR通态压降小、载流能力大的优点于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件 与IGBT相对应，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们也综合了MOSFET和GTO两种器件的优点。 复合型器件和功率集成电路 模块：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 做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便 功率集成电路：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前其功率都还较小，但代表了电