電氣工程概論第4章：電力電子技術與電力傳動目錄CONTENTS電力電子技術概述電力電子器件及功率集成電路電力電子變流技術電力電子技術在電氣工程領域的應用PART01電力電子技術概述第一階段20世紀50年代中到70年代末，以大功率硅二極管、雙極型功率晶體管和晶閘管應用為基礎，尤其是晶閘管的廣泛應用，使得電力電子技術發展比較成熟。第二階段70年代末以來，微機的發展和微電子技術、光纖技術的滲透，對電力電子技術產生了巨大的沖擊，開發出更多新一代電力電子器件。發展歷程電力電子技術能夠實現電能的高效變換和控制，從而降低能源消耗，提高能源利用率。降低能源消耗電力電子技術能夠實現對電網的調節和控制，提高電網的穩定性和可靠性。提高電網穩定性電力電子技術在電機控制、電源等領域的應用，推動了相關產業的發展和進步。促進產業發展經濟和社會意義010203持續發展隨著科技的不斷進步，電力電子技術仍在不斷發展，為未來的能源和電力工業提供更加強大的技術支持。核心技術電力電子技術是新能源和智能電網等領域的核心技術之一，具有重要的戰略地位。廣泛應用電力電子技術已經滲透到各個行業，如電力、交通、通訊、冶金等，成為現代工業的基礎支撐。電力電子技術的地位PART02電力電子器件及功率集成電路最基礎的不控型器件，具有單向導電性，可用于整流、檢波等。二極管硅整流器穩壓二極管將交流電轉換為直流電的設備，具有較高的效率和穩定性。在電路中起到穩定電壓的作用，常用于保護電路中的其他元件。不控型器件晶閘管具有雙向導通和關斷功能，適用于交流電路的控制。雙向晶閘管半控整流二極管通過控制其導通狀態，可以實現整流功能，但控制信號只能控制其導通，不能控制其關斷。通過控制信號可以控制其導通和關斷，被廣泛應用于可控整流、逆變等領域。半控型器件全控型器件絕緣柵雙極晶體管（IGBT）01具有驅動功率小、開關速度快、通態壓降低等優點，被廣泛應用于逆變、調速等領域。電力晶體管（GTR）02具有較高的耐壓和電流處理能力，但開關速度較慢，主要用于高壓大功率場合。可關斷晶閘管（GTO）03具有較大的通流能力和較高的耐壓能力，但關斷損耗較大，常用于高壓大容量場合的整流和逆變。場效應晶體管（MOSFET）04具有驅動功率小、開關速度快、高頻特性好等優點，被廣泛應用于高頻逆變、開關電源等領域。PART03電力電子變流技術變換類型介紹將一種直流電源轉換成不同電壓或電流的直流電源。直流變直流（DC/DC）變換將直流電源轉換成交流電源，通常稱為逆變。將一種交流電源轉換成不同電壓或頻率的交流電源，包括變頻和變壓。直流變交流（DC/AC）變換將交流電源轉換成直流電源，通常稱為整流。交流變直流（AC/DC）變換01020403交流變交流（AC/AC）變換在開關過程中，通過控制電路使開關器件在電壓為零時開通或關斷，減少開關損耗。零電壓開關在開關過程中，通過控制電路使開關器件在電流為零時開通或關斷，降低開關噪聲。零電流開關利用諧振、準諧振或軟開關技術，實現開關器件的軟開通和軟關斷，提高電路效率。軟開關電路軟開關技術010203電力傳動可再生能源發電電網電能變換儲能系統在電動機的調速和控制中，應用電力電子變流技術可以實現高效、精確的調速。太陽能、風能等可再生能源發電系統中，變流技術是不可或缺的關鍵環節，用于將發電機輸出的不穩定的直流電轉換為穩定的交流電并接入電網。在電力系統中，利用變流技術實現電壓、電流、頻率等電量的變換，以滿足不同負載的需求。在電池儲能、超級電容器儲能等儲能系統中，變流技術用于充電和放電過程的電能轉換和控制。變流技術的應用PART04電力電子技術在電氣工程領域的應用開關電源利用電力電子技術將交流電轉換為直流電，具有高效率、小體積、輕重量的優點。不間斷電源（UPS）在電網電壓波動或停電時，提供穩定的電力供應，保障設備正常運行。電源管理通過電力電子技術實現對電能的管理和控制，達到節能、穩壓、穩流等目的。在電源領域的應用利用電力電子技術對交流輸電系統進行控制和優化，提高輸電能力和穩定性。柔性交流輸電（FACTS）通過電力電子技術抑制電網中的諧波，提高電能質量，保護電力設備。電網諧波抑制將電力電子技術與直流輸電相結合，實現電能的遠距離、低損耗傳輸。直流輸電在電力系統中的應用利用電力電子技術將固定頻率的交流電轉換為可調頻率的交流電，實現電機的無級調速。變頻器通過電力電子技術實現對電機的精確控制，滿足各種工業應用中的高性能要求。伺服驅動系統通過電力電子技術對電機進行節能改造，提高電機的運行效率和功率因數。電機能效提升在電機傳動中的應用思政元素在電力電子技術中的體現電力電子技術是國家重點發展的技術領域，許多科研成果都體現了科研人員的愛國情懷和奉獻精神。愛國情懷在電力電子技術的研究和應用中，必須考慮技術對社會、環境和安全的影響，具備強烈的責任意識。電力電子技術的研發和應用需要多方面的協作，思政元素中的團結協作精神是電力電子技術發展中不可或缺的一部分。責任意識電力電子技術是一門創新性很強的學科，思政元素中的創新精神是推動電力電子技術發展的重要動力。創新精神01020403團結協作電力電子技術的應用需要遵守科技倫理規范，不能損害人類利益和公共利益。電力電子技術的應用對社會有著廣泛的影響，必須承擔起相應的社會責任，推動科技與社會的和諧發展。電力電子技術的研究和應用需要考慮可持續發展，推動綠色、低碳、環保的能源技術應用。電力電子技術的發展應該以人為本，關注人的需求和感受，為人類的生活和發展服務。電力電子技術中的思政內涵科技倫理社會責任可持續發展人文關懷電力電子技術對思政教育的啟示思政教育需要與時俱進01隨著電力電子技術的發展，思政教育也需要不斷更新內容和方式，跟上時代的步伐。思政教育需要注重實踐02電力電子技術是一門實踐性很強的學科，思政教育也需要注重實踐教育，讓學生在實踐中感悟和提升思政素養。思政教育需要強化創新