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電力電子技術(shù)_嗶哩嗶哩_bilibili

教材：

西安交通大學(xué) 王兆安 主編 《電力電子技術(shù)》第5版

第一章 緒論

1.1 什么是電力電子技術(shù)

1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史

1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

1.4 本教材的內(nèi)容介紹

1.1 什么是電力電子技術(shù)

“電力系統(tǒng)” 的“電力”特指電力網(wǎng)的“電力”，電力電子技術(shù)所變換的“電力”更一般些（功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可小到數(shù)瓦甚至mW級(jí)。）。

電子技術(shù)包括：信息電子技術(shù)（例如：模電、數(shù)電）、電力電子技術(shù)。

定義：電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。

電力電子器件的制造技術(shù)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。變流（不只指交直流之間）技術(shù)是核心。

電力——交流和直流兩種：從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。

電力變換的種類(lèi)：

AC（交流）/DC（直流）：整流

AC/AC：交流電力控制（變頻、變相）

DC/DC：直流斬波（低電平到高電平等）

DC/AC：逆變

電力學(xué)、電子學(xué)、控制理論（是弱電控制強(qiáng)電的接口）與電力電子技術(shù)的關(guān)系。

1.2?電力電子技術(shù)的發(fā)展史

電力電子技術(shù)的誕生的標(biāo)志：1957年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管。

電子管（1904年）——>水銀（汞弧）整流器時(shí)代（其間晶體管誕生于1947年）——>晶閘管問(wèn)世、晶閘管時(shí)代——>全控型器件迅速發(fā)展——>IGBT及功率集成器件出現(xiàn)和發(fā)展時(shí)代

PIC：電力電子集成技術(shù)

1.3?電力電子技術(shù)的應(yīng)用

一般工業(yè)（交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)）；交通運(yùn)輸（電氣化鐵道、電動(dòng)汽車(chē)、航空、航海）；電力系統(tǒng)（高壓直流輸電、柔性交流輸電、無(wú)功補(bǔ)償）；電子裝置用電源（為信息電子裝置提供動(dòng)力）；家用電器（“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)）；其它（大型計(jì)算機(jī)的UPS、航天飛行器、新能源、發(fā)電裝置）。

電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中：高壓直流輸電（整流、逆變）；靜止無(wú)功補(bǔ)償；電力機(jī)車(chē)牽引；交直流電力傳動(dòng)；電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源。

TCR：晶閘管控制電抗器(Thyristor Control Reactor)

TSC：晶閘管投切電容器(Thyristor Switch Capacitor)

SVG：靜止無(wú)功發(fā)生器(Static Var Generator)

APF：有源電力濾波器(Active Power Filter)

SVC：靜止無(wú)功補(bǔ)償(Static Var Compensator)

UPS：不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)

電力電子裝置提供給負(fù)載的是各自不同的電源，可以說(shuō)，電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù)。電力電子技術(shù)對(duì)節(jié)省電能有重要意義，特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱(chēng)為是節(jié)能技術(shù)。

1.4?本教材的內(nèi)容介紹

第二章 電力電子器件

2.1 電力電子器件概述

2.2 不可控器件——電力二極管

2.3 半控型器件——晶閘管

2.4 典型全控型器件

2.5 其他新型電力電子器件

2.6 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)

2.7 電力電子器件的保護(hù)

2.8 電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

2.1 電力電子器件概述

模電和數(shù)電電路的基礎(chǔ)——晶體管和集成電路等電子器件

電力電子電路的基礎(chǔ)——電力電子器件

主要內(nèi)容：概念、特點(diǎn)、分類(lèi)；工作原理、基本特性、主要參數(shù)、選擇和使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1.1 電力電子器件的概念和特征

2.1.2 應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成

2.1.3 電力電子器件的分類(lèi)

2.1.4 本章內(nèi)容和學(xué)習(xí)要點(diǎn)

2.1.1 電力電子器件的概念和特征

概念：可直接用于處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能變換或控制的電子器件。

主電路：在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制的電路。

分類(lèi)：廣義上，...可分為電真空器件（汞弧整流器、閘流管）和半導(dǎo)體器件（采用的主要材料是硅），目前往往專(zhuān)指電力半導(dǎo)體器件。

特征：

1、電功率的大小（承受電壓和電流的能力）一般都遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件；

2、一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)（為了減小本身的損耗，提高效率）；

3、由信息電子電路來(lái)控制，且需要驅(qū)動(dòng)電路；

4、自身的功率損耗通常遠(yuǎn)大于信息電子器件，因此一般都需安裝散熱器。

5、存在安全工作區(qū)域：電力電子器件存在著電壓、電流等極限范圍，有時(shí)需設(shè)計(jì)保護(hù)電路。

電力電子器件的功率損耗：

通態(tài)損耗：電流較大（假如流過(guò)的電流為100A，而導(dǎo)通壓降為1V，所以功率損耗為100W），是功率損耗的主要成因。

斷態(tài)損耗：電壓較大，電流極小，占比小。

開(kāi)關(guān)損耗：電壓電流不高不低，開(kāi)通損耗（關(guān)斷——>開(kāi)通）、關(guān)斷損耗（開(kāi)通——>關(guān)斷）；隨開(kāi)關(guān)頻率增大而增大而可能成為器件功率損耗的主要因素，頻率不高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗可以忽略。

2.1.2?應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成

實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路（信息電子電路）、驅(qū)動(dòng)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。

電氣隔離：控制電路的電壓電流較小、主電路的電壓電流較大。

2.1.3 電力電子器件的分類(lèi)

按能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度：

半控型器件：關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。主要指晶閘管（又稱(chēng)可控硅，SCR）及其大部分派生器件（除GTO外）。

全控型器件：通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷，又稱(chēng)自關(guān)斷器件。目前最常用的是絕緣柵雙極晶體管IGBT（結(jié)合GTR和電力場(chǎng)效應(yīng)管的優(yōu)點(diǎn)）和Power MOSFET（電力場(chǎng)效應(yīng)管，縱向?qū)щ?#xff09;，GTO（門(mén)極可關(guān)斷晶閘管），GTR（電力晶體管，電力三極管）

不可控器件：不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，因此不需驅(qū)動(dòng)電路。電力二極管（Power Diode）。

按驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)：

電流驅(qū)動(dòng)型：通過(guò)從控制端注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如，晶閘管、GTO、GTR。

雙極型器件。

共同特點(diǎn)是：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo)通損耗小，但工作頻率較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路也比較復(fù)雜。

電壓驅(qū)動(dòng)型：僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如，IGBT，電力場(chǎng)效應(yīng)管。（常用）

單極型器件和復(fù)合型器件。

共同特點(diǎn)是：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高。

按驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外）

脈沖觸發(fā)型：通過(guò)在控制端施加一定電壓或電流的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的開(kāi)通或者關(guān)斷的控制。

脈沖觸發(fā)型有晶閘管SCR和GTO（部分電流驅(qū)動(dòng)型器件），其它的常用器件都是電平控制型。

電平控制型：必須通過(guò)持續(xù)在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并維持在導(dǎo)通狀態(tài)或者關(guān)斷并維持在阻斷狀態(tài)。

電壓驅(qū)動(dòng)型器件和部分電流驅(qū)動(dòng)型器件（如GTR）。

按載流子參與導(dǎo)電的情況：

單極型器件：由一種載流子參與導(dǎo)電。如，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶體管SIT。

雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。如，GTR、GTO、IGBT。

復(fù)合型器件：由單極型器件和雙極型器件集成混合而成，也稱(chēng)混合型器件。如，IGBT、MCT、IEGT、ICGT、SITH等，也都是電壓驅(qū)動(dòng)型全控器件。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电力电子技术笔记（1）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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