1、第第1章章 緒論緒論 1.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù) 1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史 1.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用 1.4 本教材的內(nèi)容簡介本教材的內(nèi)容簡介2/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)的概念電力電子技術(shù)的概念 可以認(rèn)為，所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于可以認(rèn)為，所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電電力力領(lǐng)域的領(lǐng)域的電子電子技術(shù)。技術(shù)。 電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電術(shù)兩大分支。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)都屬于信息電子技術(shù)。子技術(shù)都屬

2、于信息電子技術(shù)。 電力電子技術(shù)中所變換的電力電子技術(shù)中所變換的“電力電力” 有區(qū)別有區(qū)別于于“電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)”所指的所指的“電力電力” ，后者特指電，后者特指電力網(wǎng)的力網(wǎng)的“電力電力” ，前者則，前者則更一般更一般些。些。3/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)具體地說，電力電子技術(shù)就是使用具體地說，電力電子技術(shù)就是使用電力電電力電子器件子器件 對對電能電能進(jìn)行進(jìn)行變換變換和和控制控制的技術(shù)。的技術(shù)。目前所用的電力電子器件均由半導(dǎo)體制成，目前所用的電力電子器件均由半導(dǎo)體制成，也稱也稱電力半導(dǎo)體器件電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)所變換的電力電子技術(shù)所變換的“電力電力”，功率可以，功率

3、可以大到數(shù)百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到數(shù)瓦甚大到數(shù)百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到數(shù)瓦甚至毫瓦級。至毫瓦級。信息電子技術(shù)主要用于信息電子技術(shù)主要用于信息處理信息處理，而電力電，而電力電子技術(shù)則主要用于子技術(shù)則主要用于電力變換電力變換，這時二者本質(zhì)，這時二者本質(zhì)上的不同。上的不同。4/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)通常所用的電力通常所用的電力交流和直流兩種。交流和直流兩種。從公用電網(wǎng)直接得到的電力是交流，從蓄電從公用電網(wǎng)直接得到的電力是交流，從蓄電池和干電池得到的電力是直流。池和干電池得到的電力是直流。 這些電源的電力往往不能直接滿足要求，需這些電源的電力往往不能直接滿足要求，需要進(jìn)行

4、電力變換。（變流技術(shù)）要進(jìn)行電力變換。（變流技術(shù)） 輸入輸入 輸出輸出 交流交流（AC） 直流直流（DC） 直流直流（DC）整流整流 直流斬波直流斬波 交流交流（AC）交流電力控制交流電力控制變頻、變相變頻、變相逆變逆變 表表1-1 電力變換的種類電力變換的種類5/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件的制造技術(shù)通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件的制造技術(shù)和變流技術(shù)和變流技術(shù)兩個分支兩個分支。電力電子器件的制造技術(shù)是電力電子器件的制造技術(shù)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。其理論基礎(chǔ)是其理論基礎(chǔ)是半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理。變流技術(shù)也稱為變流技術(shù)也稱為

5、電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，包括，包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對這些用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對這些電路進(jìn)行控制的技術(shù)，是電路進(jìn)行控制的技術(shù)，是電力電子技術(shù)的核心電力電子技術(shù)的核心，其理論基礎(chǔ)是其理論基礎(chǔ)是電路理論電路理論。6/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子電子技術(shù)電力電子電子技術(shù)(電力電子學(xué)電力電子學(xué))與其他學(xué)科的關(guān)與其他學(xué)科的關(guān)系系 美國學(xué)者美國學(xué)者W. Newell認(rèn)為電力電子學(xué)是由認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力電力學(xué)學(xué)、電子學(xué)電子學(xué)和和控制理論控制理論三個學(xué)科交叉而形成的。三個學(xué)科交叉而形成的。圖圖1-1 描述電力電子學(xué)的倒三角

6、描述電力電子學(xué)的倒三角形形7/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)和電子學(xué)電力電子技術(shù)和電子學(xué)電子學(xué)電子學(xué)電子器件和電子電路兩大分支，分別與電力電子器件和電子電路兩大分支，分別與電力電子器件和電力電子電路相對應(yīng)。電子器件和電力電子電路相對應(yīng)。電力電子器件的制造技術(shù)和用于信息變換的電子器件制電力電子器件的制造技術(shù)和用于信息變換的電子器件制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)（都是基于半導(dǎo)體理論）是一樣的，造技術(shù)的理論基礎(chǔ)（都是基于半導(dǎo)體理論）是一樣的，其大多數(shù)工藝也是相同的。其大多數(shù)工藝也是相同的。電力電子電路和信息電子電路的許多分析方法也是一致電力電子電路和信息電子電路的許多分析方法也是一

7、致的。的。二者應(yīng)用目的不同，前者用于電力控制和變換，后者用二者應(yīng)用目的不同，前者用于電力控制和變換，后者用于信息處理。于信息處理。在信息電子技術(shù)中，半導(dǎo)體器件既可處于放大狀態(tài)，也在信息電子技術(shù)中，半導(dǎo)體器件既可處于放大狀態(tài)，也可處于開關(guān)狀態(tài)；而在電力電子技術(shù)中為避免功率損耗可處于開關(guān)狀態(tài)；而在電力電子技術(shù)中為避免功率損耗過大，電力電子器件總是工作在開關(guān)狀態(tài)。過大，電力電子器件總是工作在開關(guān)狀態(tài)。8/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)和電力學(xué)電力電子技術(shù)和電力學(xué)電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，這是電力電電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，這是電力電子學(xué)和電力學(xué)的主要關(guān)系。子

8、學(xué)和電力學(xué)的主要關(guān)系。“電力學(xué)電力學(xué)”這個術(shù)語這個術(shù)語在我國已不太應(yīng)用，可用在我國已不太應(yīng)用，可用“電工科學(xué)電工科學(xué)”或或“電氣電氣工程工程”取代之。取代之。各種電力電子裝置廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、靜各種電力電子裝置廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、靜止無功補(bǔ)償、電力機(jī)車牽引、交直流電力傳動、止無功補(bǔ)償、電力機(jī)車牽引、交直流電力傳動、電解、勵磁、電加熱、高性能交直流電源等之中，電解、勵磁、電加熱、高性能交直流電源等之中，因此無論是國內(nèi)國外，通常都把電力電子技術(shù)歸因此無論是國內(nèi)國外，通常都把電力電子技術(shù)歸屬于電氣工程學(xué)科。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)屬于電氣工程學(xué)科。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中的一個最為活躍

9、的分支。科中的一個最為活躍的分支。9/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)在我國，電力電子與電在我國，電力電子與電力傳動是電氣工程的一力傳動是電氣工程的一個二級學(xué)科。圖個二級學(xué)科。圖1-2用用兩個三角形對電氣工程兩個三角形對電氣工程進(jìn)行了描述。其中大三進(jìn)行了描述。其中大三角形描述了電氣工程一角形描述了電氣工程一級學(xué)科和其他學(xué)科的關(guān)級學(xué)科和其他學(xué)科的關(guān)系，小三角形則描述了系，小三角形則描述了電氣工程一級學(xué)科內(nèi)各電氣工程一級學(xué)科內(nèi)各二級學(xué)科的關(guān)系。二級學(xué)科的關(guān)系。 圖圖1-2 電氣工程的雙三角形描述電氣工程的雙三角形描述10/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)

10、和控制理論電力電子技術(shù)和控制理論 控制理論廣泛用于電力電子技術(shù)中，它使電力電控制理論廣泛用于電力電子技術(shù)中，它使電力電子裝置和系統(tǒng)的性能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L的各種子裝置和系統(tǒng)的性能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L的各種需求。電力電子技術(shù)可以看成是弱電控制強(qiáng)電的技需求。電力電子技術(shù)可以看成是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是術(shù)，是弱電和強(qiáng)電之間的接口弱電和強(qiáng)電之間的接口。而控制理論則是實。而控制理論則是實現(xiàn)這種接口的一條強(qiáng)有力的紐帶。現(xiàn)這種接口的一條強(qiáng)有力的紐帶。 另外，控制理論是自動化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，二另外，控制理論是自動化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，二者密不可分，而電力電子裝置則是自動化技術(shù)的基者密不可分，而電力電子裝置則是自

11、動化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。 11/211.1 什么是電力電子技術(shù)什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)是電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門嶄新的世紀(jì)后半葉誕生和發(fā)展的一門嶄新的技術(shù)。在技術(shù)。在21世紀(jì)電力電子技術(shù)仍將以迅猛的速度發(fā)展。世紀(jì)電力電子技術(shù)仍將以迅猛的速度發(fā)展。以計算機(jī)為核心的信息科學(xué)將是以計算機(jī)為核心的信息科學(xué)將是21世紀(jì)起主導(dǎo)作用的科世紀(jì)起主導(dǎo)作用的科學(xué)技術(shù)之一。學(xué)技術(shù)之一。電力電子技術(shù)和運動控制一起，將和計算機(jī)技術(shù)共同成電力電子技術(shù)和運動控制一起，將和計算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。計算機(jī)就像人的大腦。電力電子

12、技術(shù)就像人的消化系統(tǒng)計算機(jī)就像人的大腦。電力電子技術(shù)就像人的消化系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)。消化系統(tǒng)對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換（把電網(wǎng)或其他和循環(huán)系統(tǒng)。消化系統(tǒng)對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換（把電網(wǎng)或其他電源提供的電源提供的“粗電粗電”變成適合于使用的變成適合于使用的“精電精電”），再），再由以心臟為中心的循環(huán)系統(tǒng)把轉(zhuǎn)換后的能量傳送到大腦由以心臟為中心的循環(huán)系統(tǒng)把轉(zhuǎn)換后的能量傳送到大腦和全身。電力電子技術(shù)連同運動控制一起，還可比做人和全身。電力電子技術(shù)連同運動控制一起，還可比做人的肌肉和四肢，使人能夠運動和從事勞動。的肌肉和四肢，使人能夠運動和從事勞動。電力電子技術(shù)在電力電子技術(shù)在21世紀(jì)中將會起著十分重要的作用，有世紀(jì)中將會起著十

13、分重要的作用，有著十分光明的未來。著十分光明的未來。12/211.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史圖圖1-3 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史 一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年年美國通用美國通用電氣公司研制出第一個電氣公司研制出第一個晶閘管晶閘管為標(biāo)志的。為標(biāo)志的。13/211.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史晶閘管出現(xiàn)前的時期可稱為電力電子技術(shù)的史前期或黎晶閘管出現(xiàn)前的時期可稱為電力電子技術(shù)的史前期或黎明期。明期。 1904年出現(xiàn)了年出現(xiàn)了電子管電子管，它能在真空中對電子流進(jìn)行控

14、，它能在真空中對電子流進(jìn)行控制，并應(yīng)用于通信和無線電，從而開啟了電子技術(shù)用于電制，并應(yīng)用于通信和無線電，從而開啟了電子技術(shù)用于電力領(lǐng)域的先河。力領(lǐng)域的先河。 20世紀(jì)世紀(jì)30年代到年代到50年代年代，水銀整流器水銀整流器廣泛用于電化學(xué)廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動機(jī)的傳工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動機(jī)的傳動，甚至用于直流輸電。這一時期，各種整流電路、逆變動，甚至用于直流輸電。這一時期，各種整流電路、逆變電路、周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。在電路、周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。在這一時期，也應(yīng)用這一時期，也應(yīng)用直流發(fā)電機(jī)組直流發(fā)電機(jī)組

15、來變流。來變流。 1947年美國著名的貝爾實驗室發(fā)明了年美國著名的貝爾實驗室發(fā)明了晶體管，晶體管，引發(fā)了引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命。電子技術(shù)的一場革命。 14/211.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史晶閘管時代晶閘管時代 晶閘管晶閘管由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，使由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，并且之很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，并且其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的概念和基其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。的。 晶閘管是通過對

16、門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件，屬于能使其關(guān)斷的器件，屬于半控型器件半控型器件。對晶閘管電。對晶閘管電路的控制方式主要是相位控制方式，簡稱路的控制方式主要是相位控制方式，簡稱相控方式相控方式。晶閘管的關(guān)斷通常依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實晶閘管的關(guān)斷通常依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實現(xiàn)。這就使得晶閘管的應(yīng)用受到了很大的局限。現(xiàn)。這就使得晶閘管的應(yīng)用受到了很大的局限。15/211.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史全控型器件和電力電子集成電路（全控型器件和電力電子集成電路（PIC）20世紀(jì)世紀(jì)70年代后期，以年代后期，以門極可關(guān)斷晶閘管（門極

17、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（電力雙極型晶體管（BJT）和和電力場效應(yīng)晶體管電力場效應(yīng)晶體管（Power-MOSFET）為代表的為代表的全控型器件全控型器件迅速發(fā)展。迅速發(fā)展。全控型器件的特點是，通過對門極（基極、柵極）的全控型器件的特點是，通過對門極（基極、柵極）的控制既可使其控制既可使其開通開通又可使其又可使其關(guān)斷關(guān)斷。采用全控型器件的電路的主要控制方式為采用全控型器件的電路的主要控制方式為脈沖寬度調(diào)脈沖寬度調(diào)制（制（PWM）方式。相對于相位控制方式，可稱之為方式。相對于相位控制方式，可稱之為斬波控制方式斬波控制方式，簡稱，簡稱斬控方式斬控方式。在。在20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期，

18、年代后期，以以絕緣柵極雙極型晶體管（絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為代表的為代表的復(fù)合型復(fù)合型器件器件異軍突起。它是異軍突起。它是MOSFET和和BJT的復(fù)合，綜合了的復(fù)合，綜合了兩者的優(yōu)點。兩者的優(yōu)點。與此相對，與此相對，MOS控制晶閘管（控制晶閘管（MCT）和和集成門極換集成門極換流晶閘管（流晶閘管（IGCT）復(fù)合了復(fù)合了MOSFET和和GTO。16/211.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展史電力電子技術(shù)的發(fā)展史把把驅(qū)動驅(qū)動、控制控制、保護(hù)電路保護(hù)電路和和電力電子器件電力電子器件集成在一集成在一起，構(gòu)成起，構(gòu)成電力電子集成電路（電力電子集成電路（PIC），這代表了電，這代表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個

19、重要方向。電力電子集成技力電子技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。電力電子集成技術(shù)包括以術(shù)包括以PIC為代表的為代表的單片集成技術(shù)單片集成技術(shù)、混合集成技混合集成技術(shù)術(shù)以及以及系統(tǒng)集成技術(shù)系統(tǒng)集成技術(shù)。隨著全控型電力電子器件的不斷進(jìn)步，電力電子電隨著全控型電力電子器件的不斷進(jìn)步，電力電子電路的路的工作頻率工作頻率也不斷提高，同時電力器件的開關(guān)損也不斷提高，同時電力器件的開關(guān)損耗也隨之增大。為減小開關(guān)損耗，軟開關(guān)技術(shù)便應(yīng)耗也隨之增大。為減小開關(guān)損耗，軟開關(guān)技術(shù)便應(yīng)運而生，零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)就是軟開關(guān)的基運而生，零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)就是軟開關(guān)的基本形式。本形式。軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用在理論上可以使電

20、力電的應(yīng)用在理論上可以使電力電子器件的子器件的開關(guān)損耗開關(guān)損耗降為零，也可使得開關(guān)頻率得以降為零，也可使得開關(guān)頻率得以進(jìn)一步提高，從而提高了電力電子裝置的進(jìn)一步提高，從而提高了電力電子裝置的功率密度功率密度。 17/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛。它不僅用于電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛。它不僅用于一般工業(yè)，也廣泛用于交通運輸、電力系統(tǒng)、通信一般工業(yè)，也廣泛用于交通運輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等，在照明、空調(diào)系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等，在照明、空調(diào)等家用電器及其他領(lǐng)域中也有著廣泛的應(yīng)用。等家用電器及其他領(lǐng)域中也有著廣泛的應(yīng)

21、用。 一般工業(yè)一般工業(yè) 工業(yè)中大量應(yīng)用各種工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動機(jī)交直流電動機(jī)，都是用，都是用電力電子裝置進(jìn)行調(diào)速的。電力電子裝置進(jìn)行調(diào)速的。 一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來也采用了年來也采用了變頻裝置變頻裝置，以達(dá)到節(jié)能的目的。，以達(dá)到節(jié)能的目的。 18/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用圖圖1-4 AB變頻器變頻器有些并不特別要求調(diào)速的電機(jī)為有些并不特別要求調(diào)速的電機(jī)為了避免起動時的電流沖擊而采用了了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置，這種軟起動裝置軟起動裝置也是也是電力電子裝置。電力電子裝置。電化學(xué)

22、工業(yè)大量使用電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電源。電力電子技術(shù)還大量用于冶金工電力電子技術(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源、業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。淬火電源及直流電弧爐電源等場合。19/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用交通運輸交通運輸 電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù)。電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用直流機(jī)車中采用整流裝置整流裝置，交流機(jī)車采用，交流機(jī)車采用變頻

23、裝置變頻裝置。直流直流斬波器斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛力電子技術(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種中的各種輔助電源輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)。也都離不開電力電子技術(shù)。 電動汽車的電機(jī)依靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)電動汽車的電機(jī)依靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其動控制，其蓄電池蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器變頻器和和斬波器斬波器驅(qū)動

24、并控制。驅(qū)動并控制。 飛機(jī)、船舶和電梯都離不開電力電子技術(shù)。飛機(jī)、船舶和電梯都離不開電力電子技術(shù)。20/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 據(jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中，有據(jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中，有60%以以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。 直流輸電直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的電端的整流閥整流閥和受電端的和受電端的逆變閥逆變閥都采用晶閘管變流裝置，都采用晶閘管變流裝置，而輕型直流輸電則主要采用全控型的而輕型直流

25、輸電則主要采用全控型的IGBT器件。近年發(fā)展器件。近年發(fā)展起來的起來的柔性交流輸電（柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。得以實現(xiàn)的。 晶閘管控制電抗器（晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器晶閘管投切電容器（TSC）、靜止無功發(fā)生器（靜止無功發(fā)生器（SVG）、有源電力濾波器有源電力濾波器（APF）等電力電子裝置大量用于電力系統(tǒng)的等電力電子裝置大量用于電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償或或諧波抑制諧波抑制。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電。在配電網(wǎng)系統(tǒng)，電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等，以進(jìn)行網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、

26、閃變等，以進(jìn)行電能質(zhì)量控電能質(zhì)量控制制，改善供電質(zhì)量。，改善供電質(zhì)量。 在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，在變電所中，給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。 21/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用圖圖1-5 中國南方電網(wǎng)公司安順換流站中國南方電網(wǎng)公司安順換流站圖圖1-6 靜止無功發(fā)生器（上）和靜止無功發(fā)生器（上）和 晶閘管投切電容器（下）晶閘管投切電容器（下）22/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用電子裝置用電源電子裝置用電源 各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流各種電子裝置一般都

27、需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的器件的高頻開關(guān)電源高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源高頻開關(guān)電源。 在大型計算機(jī)等場合，常常需要在大型計算機(jī)等場合，常常需要不間斷電源不間斷電源（Uninterruptible Power Supply_ UPS）供電，不供電，不間斷電源實際就是典型的電力電子裝置。間斷電源實際就是典型的電力電子裝置。23/211.3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)的應(yīng)用家用電器家用電器 電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。能源，正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。 空調(diào)、電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)，空調(diào)、電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)， 不少洗衣機(jī)、不少洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。其它其它 航天飛行器中的各種電子儀器需要電源，載人航天器航天飛行器中的各種電子儀器需要電源，載人航天器也離不開各種電源，這些都必需采