电力电子学陈坚第一章

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1、第1章电力电子变换和控制技术导论1电力电子学—电力电子变换和控制技术（第三版）陈坚编著华中科技大学2第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域第1章电力电子变换和控制技术导论3第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特

2、性1.5开关型电力电子变换器的应用领域第1章电力电子变换和控制技术导论4电力电子学科的形成第1章电力电子变换和控制技术导论1.电力技术所用设备：电机开关变压器电感电容输电线完成功能：发电输电配电用电基础理论：电路磁路电磁场5电力电子学科的形成第1章电力电子变换和控制技术导论2.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、接受基础理论：电路磁路电磁场3.控制技术模拟（连续）控制技术。数字（离散）控制技术。理论与技术的进步，促使数字控制技术越来越多取代模拟控制技

3、术。例：变频器控制技术的发展史。自动控制理论（含经典和现代）、现代电机控制理论等等，是促进电力电子技术不断发展的源泉之一。7电力电子学科的形成第1章电力电子变换和控制技术导论.电力电子技术所用器件：晶体管场效应管集成电路微处理器电感电容完成功能：发电输电配电用电中的电能变换与控制基础理论：电路磁路电磁场典型的电力电子系统框图返回本节9电力电子学科的形成第1章电力电子变换和控制技术导论4.电力电子技术发展史电力电子技术的发展史以电力电子器件的发展史为纲19041930194719581970198019902

4、000t(年)全控型器件迅速发展晶体管诞生晶闸管问世电子管问世史前期（黎明期）水银（汞弧）整流器时代晶闸管时代IGBT出现功率集成器件5.电力电子学的特点内容涵盖面宽，新知识、新概念多、实践性强。需要善于归纳总结。电力电子学内容主要包括：电力电子器件、电力电子电路（各类变换器）、电力电子应用系统（装置）三大部分，本课程学习的重点在电力电子电路。功率器件主要工作在开关状态，以功率器件为主构成的电路是一个离散的、非线性电路。学习中应重点掌握电路定性的基本概念、善于利用波形图分析电路的特性，理解必要的数学推导。电

5、路中功率器件的开关过渡过程是学习的难点，应逐步适应其分析方法。11第一章电力电子变换和控制技术导论1.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域第1章电力电子变换和控制技术导论121.2电力电子变换和控制的技术经济意义第1章电力电子变换和控制技术导论公用电网的电能经过适当的变换和处理以后再供负载使用，可以获得更好的技术特性和更大的经济意义：节能风机、水泵的调速、照明（取代普通镇流

6、器）省材设备体积、重量减小使铜、铁的使用量减少环保节能、省材是环保的具体表现提高产品质量和劳动生产率提高供电可靠性、高速高精度电气传动提高电力系统自身的运行质量和稳定性发电机励磁、柔性输电、谐波治理、无功补偿131.2电力电子变换和控制的技术经济意义第1章电力电子变换和控制技术导论经过变换处理后再供用户使用的电能，占全国发电总量的百分比的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一；预计到2020~2030年，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再供负载使用；2003年美国制定了“国家电力传输路线图

7、”计划，电力电子被列为5大关键技术之一；电力电子技术还是近年来受到各国关注的智能电网的关键技术之一；风能、太阳能等新能源的利用几乎都离不开电力电子技术的支撑；141.1电力电子学科的形成1.2电力电子变换和控制的技术经济意义1.3开关型电力电子变换基本原理及控制方法1.4开关型电力电子变换器的基本特性1.5开关型电力电子变换器的应用领域第1章电力电子变换和控制技术导论第一章电力电子变换和控制技术导论15开关型电力电子变换基本原理及控制方法第1章电力电子变换和控制技术导论电源可分为两类：直流电（D.C），频率

8、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。这四类基本变换可以组合成许多复合型电力变换器16传统电力技术如何将交流电变为直流电？第1章电力电子变换和控制技术导论17传统电力技术如何实现交流电频率的变换？第1章电力电子变换和控制技术导论18如何用电力电子开关器件实现电能的变换？第1章电力电子变换和控制技术导论图中的开关设为理想开