电力电子技术学习总结

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电力电子技术学习总结

电研041班：刘春玲

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提纲： 一、电力电子技术的历史发展过程简介 二、课程所学主要内容总结 三、当今世界电力电子技术的发展现状及趋势

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前 言随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和 发展，产生了利用这类器件和电路实现电能变换与控制的技 术——电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制 三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力 实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、 交通、能源和人民生活的各个领域，有着极其广阔的应用前 景，成为电气工程中的基础电子技术。

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电力电子的诞生 上世纪五十年代未第一只晶闸管问世，电力电子技术 开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控 硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换 和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子 器件构成的变流器时代。这标志着电力电子的诞生。 第一代电力电子器件 进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压 大电流的系列产品，它们是普通晶闸管不能自关断的半控 型器件，被称为第一代电力电子器件。 第二代电力电子器件 随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提 高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展， 是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出大功率双极型 晶体管(GTR),门极可关断晶闸管(GTO),功率MOSFET等自 关断全控型第二代电力电子器件。

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第三代电力电子器件 以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表，开始向大容量高频 率、响应快、低损耗方向发展。 现代电力电子时代 八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET 和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体 复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 电力电子器件正朝着标准模块化、智能化、功率集成的方向发 展。在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

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功率半导体器件是电力电子电路的基础，通过学习掌握了多 种电力电子器件的工作原理、基本特性、主要参数等内容。 其中包括功率二极管、大功率晶体管、晶闸管、场效应晶体 管、绝缘栅双极型晶体管等。 整流管是电力电子器件中结构 最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢 复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力 电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面 都具有非常重要的作用。 整流电路 1.单相整流电路可分为单相半波电路和单相桥式电路

。单相 整流电流电路比较简单、成本也低、控制方便，但输出电 压波形差，谐波分量较大，使用场合受到限制。

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2.多相整流电路以三相整流电路为主。三相整流电路也可分为三 相半波和三相桥式电路。三相整流电路输出直流电压波形较好， 脉动小。因此它应用较广，尤其是三相桥式整流电路在直流电 机拖动系统中得到了广泛应用。多相整流电路通常在大功率整 流装置中应用。 按照负载性质又可分为电阻性负载、电感性负载、反电动势负 载和电容性负载。 1.阻性负载：负载为电阻时，输出电压波形与电流波形形状相同， 移相控制角较大时，输出电流会出现断续。 2.电感性负载：负载有电感和电阻，以电感为主时，由于电感有 维持电流导通的能力，当电感数值较大时，输出直流电流可连 续而且基本保持不变。 3.反电势负载：即负载中有反电势存在。如蓄电池充电为反电势 电阻性负载，直流电机拖动系统为反电势电感性负载。反电势 越大，晶闸管导通角越小。

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4.电容性负载一般在变频器、不间断电源、开关电源等场合 使用。 可控整流电路的工作原理、特性、电压电流波形以及电量 间的数量关系与整流电路所带负载的性质密切相关，必须 根据负载性质的不同分别进行讨论。然而实际负载的情况 是复杂的，属于单一性质负载的情况是很少，往往是几种 性质负载的综合，所以在分析时还要根据具体情况进行详 细区别讨论。在学习整流电路过程中，根据交流电源的电 压波形、功率半导体器件的通断状态和负载的性质，分析 电路中各点的电压、电流波形，掌握整流电压和移相控制 的关系。掌握了电路中的电压、电流波形，也就掌握了电 路的工作原理。

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逆变 在生产实际中除了需要将交流电转变为大小可调的直流电 供给负载外，常常还要将直流电转换成交流电，即逆变过程。 变流器工作在逆变状态时，如交流侧接至电网上，直流电将被 逆变成与电网同频的交流电并反馈回电网，因为电网有源，则 称为有源逆变。有源逆变是整流电路在特定条件下的工作状态， 其分析方法与整流状态时相同，在直流电机拖动系统中可通过 有源逆变将直流电机的能量传送到电网。 当前,电力电子作为节能、自动化、智能化、机电一体化的基 础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色 化的方向发展。现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技 术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为 主的现代电力电子学方向转变。

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电力电子技术的创新与电力电子器件制造工艺改进，已成为 世界各国工业自动化

控制和机电一体化领域竞争最激烈的阵 地，各个发达国家均在这一领域注入极大的人力，物力和财 力，使之进入高科技行业，就电力电子技术的理论研究而言， 目前日本、美国及法国、荷兰、丹麦等西欧国家可以说是齐 头并进，在这些国家先进的电力电子技术不断开发完善，促 进电力电子技术向着高频化迈进，实现用电设备的高效节能， 为真正实现工控设备的小型化，轻量化，智能化奠定了重要 的技术基础，也为电力电子技术的不断拓展创新描绘了广阔 的前景。而我国开发研制电力电子器件的综合技术能力与国 外发达国家相比，仍有较大的差距，要发展和创新我国电力 电子技术，并形成产业化规模，就必须走有中国特色的产学 创新之路，即牢牢坚持和掌握产、学、研相结合的方法走共 同发展之路。

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