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教材：

西安交通大学 王兆安 主编 《电力电子技术》第5版

1.1 什么是电力电子技术

1.2 电力电子技术的发展史

1.3 电力电子技术的应用

1.4 本教材的内容介绍

“电力系统” 的“电力”特指电力网的“电力”，电力电子技术所变换的“电力”更一般些（功率可大到数百MW甚至GW，也可小到数瓦甚至mW级。）。

电子技术包括：信息电子技术（例如：模电、数电）、电力电子技术。

定义：电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。变流（不只指交直流之间）技术是核心。

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。

电力变换的种类：

AC（交流）/DC（直流）：整流

AC/AC：交流电力控制（变频、变相）

DC/DC：直流斩波（低电平到高电平等）

DC/AC：逆变

电力学、电子学、控制理论（是弱电控制强电的接口）与电力电子技术的关系。

电力电子技术的诞生的标志：1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管。

电子管（1904年）——>水银（汞弧）整流器时代（其间晶体管诞生于1947年）——>晶闸管问世、晶闸管时代——>全控型器件迅速发展——>IGBT及功率集成器件出现和发展时代

PIC：电力电子集成技术

一般工业（交直流电机、电化学工业、冶金工业）；交通运输（电气化铁道、电动汽车、航空、航海）；电力系统（高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿）；电子装置用电源（为信息电子装置提供动力）；家用电器（“节能灯”、变频空调）；其它（大型计算机的UPS、航天飞行器、新能源、发电装置）。

电力电子技术广泛用于电气工程中：高压直流输电（整流、逆变）；静止无功补偿；电力机车牵引；交直流电力传动；电解、电镀、电加热、高性能交直流电源。

TCR：晶闸管控制电抗器(Thyristor Control Reactor)

TSC：晶闸管投切电容器(Thyristor Switch Capacitor)

SVG：静止无功发生器(Static Var Generator)

APF：有源电力滤波器(Active Power Filter)

SVC：静止无功补偿(Static Var Compensator)

UPS：不间断电源(Uninterruptible Power Supply)

电力电子装置提供给负载的是各自不同的电源，可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义，特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。

2.1 电力电子器件概述

2.2 不可控器件——电力二极管

2.3 半控型器件——晶闸管

2.4 典型全控型器件

2.5 其他新型电力电子器件

2.6 电力电子器件的驱动

2.7 电力电子器件的保护

2.8 电力电子器件的串联和并联使用

模电和数电电路的基础——晶体管和集成电路等电子器件

电力电子电路的基础——电力电子器件

主要内容：概念、特点、分类；工作原理、基本特性、主要参数、选择和使用中应注意的问题

2.1.1 电力电子器件的概念和特征

2.1.2 应用电力电子器件的系统组成

2.1.3 电力电子器件的分类

2.1.4 本章内容和学习要点

2.1.1 电力电子器件的概念和特征

概念：可直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换或控制的电子器件。

主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制的电路。

分类：广义上，...可分为电真空器件（汞弧整流器、闸流管）和半导体器件（采用的主要材料是硅），目前往往专指电力半导体器件。

特征：

1、电功率的大小（承受电压和电流的能力）一般都远大于处理信息的电子器件；

2、一般都工作在开关状态（为了减小本身的损耗，提高效率）；

3、由信息电子电路来控制，且需要驱动电路；

4、自身的功率损耗通常远大于信息电子器件，因此一般都需安装散热器。

5、存在安全工作区域：电力电子器件存在着电压、电流等极限范围，有时需设计保护电路。

电力电子器件的功率损耗：

通态损耗：电流较大（假如流过的电流为100A，而导通压降为1V，所以功率损耗为100W），是功率损耗的主要成因。

断态损耗：电压较大，电流极小，占比小。

开关损耗：电压电流不高不低，开通损耗（关断——>开通）、关断损耗（开通——>关断）；随开关频率增大而增大而可能成为器件功率损耗的主要因素，频率不高时，开关损耗可以忽略。

2.1.2 应用电力电子器件的系统组成

实际应用中，一般是由控制电路（信息电子电路）、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。

电气隔离：控制电路的电压电流较小、主电路的电压电流较大。

2.1.3 电力电子器件的分类

按能够被控制电路信号所控制的程度：

半控型器件：关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。主要指晶闸管（又称可控硅，SCR）及其大部分派生器件（除GTO外）。

全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断，又称自关断器件。目前最常用的是绝缘栅双极晶体管IGBT（结合GTR和电力场效应管的优点）和Power MOSFET（电力场效应管，纵向导电），GTO（门极可关断晶闸管），GTR（电力晶体管，电力三极管）

不可控器件：不能用控制信号来控制其通断，因此不需驱动电路。电力二极管（Power Diode）。

按驱动信号的性质：

电流驱动型：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。如，晶闸管、GTO、GTR。

双极型器件。

共同特点是：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。

电压驱动型：仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。如，IGBT，电力场效应管。（常用）

单极型器件和复合型器件。

共同特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。

按驱动信号的波形（电力二极管除外）

脉冲触发型：通过在控制端施加一定电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。

脉冲触发型有晶闸管SCR和GTO（部分电流驱动型器件），其它的常用器件都是电平控制型。

电平控制型：必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在导通状态或者关断并维持在阻断状态。

电压驱动型器件和部分电流驱动型器件（如GTR）。

按载流子参与导电的情况：

单极型器件：由一种载流子参与导电。如，电力场效应晶体管、静电感应晶体管SIT。

双极型器件：由电子和空穴两种载流子参与导电。如，GTR、GTO、IGBT。

复合型器件：由单极型器件和双极型器件集成混合而成，也称混合型器件。如，IGBT、MCT、IEGT、ICGT、SITH等，也都是电压驱动型全控器件。