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教材：

西安交通大學 王兆安 主編 《電力電子技術》第5版

第一章 緒論

1.1 什么是電力電子技術

1.2 電力電子技術的發展史

1.3 電力電子技術的應用

1.4 本教材的內容介紹

1.1 什么是電力電子技術

“電力系統” 的“電力”特指電力網的“電力”，電力電子技術所變換的“電力”更一般些（功率可大到數百MW甚至GW，也可小到數瓦甚至mW級。）。

電子技術包括：信息電子技術（例如：模電、數電）、電力電子技術。

定義：電力電子技術就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。

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

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

電力變換的種類：

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、電子學、控制理論（是弱電控制強電的接口）與電力電子技術的關系。

1.2?電力電子技術的發展史

電力電子技術的誕生的標志：1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管。

電子管（1904年）——>水銀（汞弧）整流器時代（其間晶體管誕生于1947年）——>晶閘管問世、晶閘管時代——>全控型器件迅速發展——>IGBT及功率集成器件出現和發展時代

PIC：電力電子集成技術

1.3?電力電子技術的應用

一般工業（交直流電機、電化學工業、冶金工業）；交通運輸（電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海）；電力系統（高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償）；電子裝置用電源（為信息電子裝置提供動力）；家用電器（“節能燈”、變頻空調）；其它（大型計算機的UPS、航天飛行器、新能源、發電裝置）。

電力電子技術廣泛用于電氣工程中：高壓直流輸電（整流、逆變）；靜止無功補償；電力機車牽引；交直流電力傳動；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：靜止無功發生器(Static Var Generator)

APF：有源電力濾波器(Active Power Filter)

SVC：靜止無功補償(Static Var Compensator)

UPS：不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)

電力電子裝置提供給負載的是各自不同的電源，可以說，電力電子技術研究的也就是電源技術。電力電子技術對節省電能有重要意義，特別在大型風機、水泵采用變頻調速，在使用量十分龐大的照明電源等方面，因此它也被稱為是節能技術。

1.4?本教材的內容介紹

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 電力電子器件的驅動

2.7 電力電子器件的保護

2.8 電力電子器件的串聯和并聯使用

2.1 電力電子器件概述

模電和數電電路的基礎——晶體管和集成電路等電子器件

電力電子電路的基礎——電力電子器件

主要內容：概念、特點、分類；工作原理、基本特性、主要參數、選擇和使用中應注意的問題

2.1.1 電力電子器件的概念和特征

2.1.2 應用電力電子器件的系統組成

2.1.3 電力電子器件的分類

2.1.4 本章內容和學習要點

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，實現電能變換或控制的電子器件。

主電路：在電氣設備或電力系統中，直接承擔電能的變換或控制的電路。

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

特征：

1、電功率的大小（承受電壓和電流的能力）一般都遠大于處理信息的電子器件；

2、一般都工作在開關狀態（為了減小本身的損耗，提高效率）；

3、由信息電子電路來控制，且需要驅動電路；

4、自身的功率損耗通常遠大于信息電子器件，因此一般都需安裝散熱器。

5、存在安全工作區域：電力電子器件存在著電壓、電流等極限范圍，有時需設計保護電路。

電力電子器件的功率損耗：

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

斷態損耗：電壓較大，電流極小，占比小。

開關損耗：電壓電流不高不低，開通損耗（關斷——>開通）、關斷損耗（開通——>關斷）；隨開關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，開關損耗可以忽略。

2.1.2?應用電力電子器件的系統組成

實際應用中，一般是由控制電路（信息電子電路）、驅動電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個系統。

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

按能夠被控制電路信號所控制的程度：

半控型器件：關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（又稱可控硅，SCR）及其大部分派生器件（除GTO外）。

全控型器件：通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷，又稱自關斷器件。目前最常用的是絕緣柵雙極晶體管IGBT（結合GTR和電力場效應管的優點）和Power MOSFET（電力場效應管，縱向導電），GTO（門極可關斷晶閘管），GTR（電力晶體管，電力三極管）

不可控器件：不能用控制信號來控制其通斷，因此不需驅動電路。電力二極管（Power Diode）。

按驅動信號的性質：

電流驅動型：通過從控制端注入或者抽出電流來實現導通或者關斷的控制。如，晶閘管、GTO、GTR。

雙極型器件。

共同特點是：具有電導調制效應，因而通態壓降低，導通損耗小，但工作頻率較低，所需驅動功率大，驅動電路也比較復雜。

電壓驅動型：僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控制。如，IGBT，電力場效應管。（常用）

單極型器件和復合型器件。

共同特點是：輸入阻抗高，所需驅動功率小，驅動電路簡單，工作頻率高。

按驅動信號的波形（電力二極管除外）

脈沖觸發型：通過在控制端施加一定電壓或電流的脈沖信號來實現器件的開通或者關斷的控制。

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

電平控制型：必須通過持續在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號來使器件開通并維持在導通狀態或者關斷并維持在阻斷狀態。

電壓驅動型器件和部分電流驅動型器件（如GTR）。

按載流子參與導電的情況：

單極型器件：由一種載流子參與導電。如，電力場效應晶體管、靜電感應晶體管SIT。

雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參與導電。如，GTR、GTO、IGBT。

復合型器件：由單極型器件和雙極型器件集成混合而成，也稱混合型器件。如，IGBT、MCT、IEGT、ICGT、SITH等，也都是電壓驅動型全控器件。

總結

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

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