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电力电子技术教师:胡远望电子与电气工程学院实训楼B410一、课程定位•本课程是微电子/光伏技术专业的一门重要专业课程，是增强学生专业知识，提高学生专业综合能力的重要课程。电力电子技术是一门理论性和应用性都较强的技术基础课。它横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，在许多工程技术领域中广泛应用。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，电力电子技术研究的就是电源技术。电力电子技术对节省电能有着重要意义，因此也被称作是节能技术。二、课程教学目标（一）职业素质目标（二）职业能力目标（三）知识目标（二）职业能力目标⑴能够识别常用电力电子器件和应用常用电力电子器件的能力；⑵能够在常用电力电子电路应用电力电子技术的能力；⑶能够分析和调试简单典型电力电子系统的能力；⑷能够在电力电子技术领域进行开发与创新的能力。二、课程教学目标三、课程内容与要求第1章电力电子器件的认知第2章相控整流电路设计第3章直流变换电路设计第4章无源逆变电路设计第5章交流变换电路设计第6章软开关技术的认知第7章电力电子装置的认知四、考核方式本课程为考查课总成绩由以下组成：过程性考核(70%)+终结性考核(30%)过程性考核包括：相控整流电路（20%）、直流变换电路（20%）、无源逆变电路（20%）、其他（20%）、职业规范（10%）、职业素质（10%）。终结性考核在学期末进行，以笔试形式考核学生有关方面的理论知识。满分100分，占总成绩30%。五、参考书籍⑴《电力电子技术》王廷才，高等教育出版社，2006年4月，第1版；⑵《电力电子技术》，王兆安，黄俊，机械工业出版社，2000年，第4版；项目一：电力电子器件的认知•项目一：电力电子器件的认知•任务1：电力电子器件基本模型的认知•任务2：电力二极管、晶闸管的认知•任务3：电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管的认知•任务4：其它新型电力电子器的认知•任务5：电力电子器件驱动和保护的认知0.1电力电子技术的形成及特点国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会的定义：有效地使用电力半导体器件，应用电路和设计理论及分析开发工具，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。是现代电工技术中最活跃的一门边缘学科技术；是电能应用的优化技术；是一门多学科相互渗透的综合技术学科。1974年，美国的W.Newell用倒三角形对电力电子学进行了描述电子技术电力技术电力电子技术控制理论电路、器件连续、离散电力电子学设备、网络（1）电子技术是与电子器件、电子电路以及由各种电子电路所组成的电子设备和系统有关的科学技术。主要来处理信息电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收等问题。（2）电力技术是一门设及发电、输电、配电及电力应用的科学技术。（3）控制理论是实现弱电和强电之间接口的强有力的纽带。电力电子技术实质上是将现代电子技术和控制技术引入到传统电力技术领域实现电力变换和控制，可以看作弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。0.2电力电子技术的发展概况按照电力电子器件的发展大体可划分为两个阶段。1.传统电力电子技术以晶闸管为核心的电力电子电路。2.现代电力电子技术以各种高速、全控型电力电子器件（亦称自关断器件）为核心的电力电子电路。如门极可关断晶闸管、双极型功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等。特别是功率集成电路（PIC）的诞生,它将电力电子器件与驱动、保护、检测电路集成在一块芯片上。主要特点：1．全控化2．模块化3．集成化4．高频化5．高效率化6．变换器小型化7．绿色化8．智能化3.电力电子技术的发展展望硅基器件已没有什么可突破的发展空间了，今后研究的方向是碳化硅（SiC）等下一代半导体材料。21世纪占主导地位两项技术:(1)以计算机为核心的信息科学技术，它将提供所需做事情的智能。(2)含信息电子技术在内的电力电子技术它将提供想要去做的手段。0.3电力电子技术的应用1.电源（1）弧焊电源（2）电解、电镀等应用领域中的低压大电流可控直流电源（3）各类高性能的不间断供电电源（UPS）（4）各种恒频、恒压通用逆变电源（5）各类低压直流开关电源（6）蓄电池充电电源（7）中频或高频感应加热电源（8）大功率脉冲电源、激光电源（9）抽水储能发电站、超导磁体储能、磁悬浮运载工具等高压特大容量电力电子变换电源2.电力传动(1)工艺调速传动(2)节能调速传动(3)牵引调速传动(4)精密调速和特种调速3.电力系统经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。大功率高压直流输电（HVDC）柔性交流输电（FACTS）和用户定制电力技术大型发电机的静止励磁控制，水力、风力发电机的变速恒频励磁控制无功补偿和谐波抑制4.交通运输•在电气化铁道中的应用•新型环保绿色电动汽车和混合动力电动汽车5.照明•紧凑型节能灯和电子镇流器•不同成份的稀土荧光粉制成各种色温的气体放电节能灯•实现照明的电子调光6.新能源的开发和利用各种新能源、可再生能源及新型发电方式所得到的一次电能利用电力电子技术进行能量转换、输送、储存和缓冲等。0.4电力电子技术研究的内容1.电力电子器件器件是电力电子技术发展的基础，主要是用于能量变换和控制。按照开关控制特性可分为两类。(1)不控型无控制极的二端器件，如功率二极管。(2)可控型分为半控型和全控型两种。半控型器件主要是晶闸管及其派生器件。全控型器件也被称为自关断器件。主要有电力晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管等,按驱动性质可分为电压型和电流型两种。2.电力电子变换电路ACDCAC（恒频恒压或变频变压）DC（直流电压固定或可调）整流逆变斩波调压、调频复合变换电路，如不停电电源（AC—DC—AC）和开关电源（AC—DC—DC）等。3.电力电子变换电路的控制(1)控制方式相控式频控式斩控式(2)控制技术PWM技术有源功率因数校正技术(3)控制电路按照某种控制规律及控制方式为变换电路中的功率开关器件提供控制极驱动信号，包括时序控制、电气隔离和功率放大等电路。流向负载的电能从一个或一组元器件向另一个或另一组元器件转移的过程叫做换流或换向。(见P52)。换流方式可分为四种。•器件换流•电网换流•负载换流•强迫换流0.5课程的性质、任务、要求•性质技术基础课。•内容包括器件、电路和应用三大方面。其中应以电路为主。•学习要求：（1）掌握电力电子技术的基础理论和基本变换电路。（2）熟悉典型电力电子器件的工作原理、外部电气特性及参数，能够根据需要合理地选择和正确地使用电力电子器件。（3）掌握功率变换主电路的的拓扑结构、工作原理、分析方法和变换电路的初步设计和计算，不同性质的负载对电路工作特性的影响。（4）掌握如何为电力电子变换装置选择或设计合理的控制、缓冲和保护电路。（5）了解电力电子技术在工程领域中的应用。（6）掌握基本的实验方法与技能。着重物理概念、基本分析方法和工程应用。突出“管为路用”的基本原则，要以电路为主线，重点放在电路上，正确处理好器件、电路、应用三者的关系。