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最全免费!!电力电子技术课件(西交大王兆安版)

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电力电子技术西安交通大学王兆安第五第-7-资料

电力电子技术西安交通大学王兆安第五第-7-资料
☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了 电子技术的一场革命。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成 29
2.1.3 电力电子器件的分类
■按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件 ☞主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ☞器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电 流决定的。 ◆全控型器件 ☞目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ☞通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关 断。 ◆不可控器件 ☞电力二极管（Power Diode） ☞不能用控制信号来控制其通断。
11
1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
图1-7 风场
总之，电力电子技术的应用越来越广，其地位也越来越重要。
21
1.4 本教材的内容简介
■本教材的内容
22
第2章 电力电子器件
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 功率集成电路与集成电力电子模块

电力电子技术

电力电子技术
（P1）
2013-8-3 电力电子技术 2
电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件 为核心的主电路组成。
控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路 去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的 功能。 有的电力电子系统中，还需要有检测电路。广义上往往 其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路，从而粗 略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。
2013-8-3 电力电子技术 23
为保证可靠、安全的触发，触发电
三 . 晶闸管的动态特性： （1） 开通过程 延迟时间td：门极电流阶跃 时刻开始，到阳极电流上升 到稳态值的10%的时间 上升时间tr：阳极电流从 10%上升到稳态值的90%所 需的时间 开通时间tgt以上两者之和， tgt=td+ tr （1-5） 普通晶闸管延迟时间为 0.5~1.5s，上升时间为 0.5~3s
通态损耗
阻断时器件上有微小 的断态漏电流流过， 形成断态损耗
2013-8-3
电力电子技术
27
在器件开通或关断的转换过程 中产生开通损耗和关断损耗， 是动态损耗 还有扩展损耗和过渡损耗， 也是动态损耗
开通损耗
关断损耗
2013-8-3
电力电子技术
28
对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率 也是造成器件发热的原因之一 通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而 通态损耗是器件功率损耗的主要成因 器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大 而可能成为器件功率损耗的主要因素
2013-8-3 电力电子技术 33
2013-8-3 电力电子技术 30
3) 通态（峰值）电压UTM——晶闸管通以某一规定 倍 数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版

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1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代 ☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使 之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且 其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基 础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立 的。 ☞晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不 能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电 路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。 晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实 现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
础元件和重要支撑技术。
8
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
9
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎 明期。 ☞1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控 制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电 力领域的先河。 ☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。 ☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了 电子技术的一场革命。
19
1.3 电力电子技术的应用
◆家用电器 ☞电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量 能源，正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。 ☞空调、电视机、音响设备、家用计算机， 不少洗衣机、 电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。 ◆其它 ☞航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天器 也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。 ☞抽水储能发电站的大型电动机需要用电力电子技术来 起动和调速。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强 大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。

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GTR驱动电路应满足下列要求：
ib
开通驱动电流应使GTR处于 准饱和导通状态，使之不进入 放大区和深饱和区。
O
tБайду номын сангаас
关断GTR时，施加一定的负 基极电流有利于减小关断时间 和关断损耗。
关断后同样应在基射极之间 施加一定幅值（6V左右）的 负偏压。
图1-30 理想的GTR基极 驱动电流波形
7
1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）
有利于减小关断时间和关断损耗。
在栅极串入一只低值电阻，可以减小寄生振荡。
9
1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
(1) 电力MOSFET的一种驱动电路 电气隔离和晶体管放大电路两部分
1.3 电力电子技术的应用
◆家用电器 ☞电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大 量 能源，正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。 ☞空调、电视机、音响设备、家用计算机， 不少洗衣 机、 电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。 ◆其它 ☞航天飞行器中的各种电子仪器需要电源，载人航天 器 也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术。 ☞抽水储能发电站的大型电动机需要用电力电子技术 来
1.3 电力电子技术的应用
☞新能源、可再生能源发电比如风 力发电、太阳能发电，需要用电力 电子技术来缓冲能量和改善电能质 量。当需要和电力系统联网 时，更 离不开电力电子技术。 ☞核聚变反应堆在产生强大磁场和 注入能量时，需要大容量的脉冲电 源，这种电源就是电力电子装置。 科学实验或某些特殊场合，常常需 要一些特种电源，这也是电力电子 技术的用武之地。
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版

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直流斩波 逆变
编辑ppt
4
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、 电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形
编辑ppt
5
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子
☞采用全，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在
这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了
电子技术的一场革命。
编辑ppt
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1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代
☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使
现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
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1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
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1.3 电力电子技术的应用

电力电子技术课件(第5版)【王兆安】

电力电子技术课件(第5版)【王兆安】
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1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管 （BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。 ☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。 ☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
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1.3 电力电子技术的应用
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
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1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能 至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整 流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主 要采用全控型的IGBT器件。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS） 也是依靠电力电子装置才得以实现的。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、静止 无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等电力电子装置大量 用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。在配电网系统，电力电子装置 还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质 量控制，改善供电质量。 ☞在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池 充电等都需要电力电子装置。

电力电子技术西安交通大学王兆安第五第-7-资料

☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了 电子技术的一场革命。
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1.2 电力电子技术的发展史
☞把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在 一起，构成电力电子集成电路（PIC），这代表了 电力电子技术发展的一个重要方向。电力电子集成 技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成 技术以及系统集成技术。
☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子 电路的工作频率也不断提高。与此同时，软开关技 术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗 降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
电力电子电路和信息电子电路的许多分析方法也 是一致的。 ☞电力电子技术和电力学
电力电子技术广泛用于电气工程中，这是电力电 子学和电力学的主要关系。
6
1.1 什么是电力电子技术
各种电力电子装置广泛
应用于高压直流输电、静止
无功补偿、电力机车牵引、
交直流电力传动、电解、励
磁、电加热、高性能交直流
电源等之中，因此，无论是
4
1.1 什么是电力电子技术

《电力电子技术》西安交通大学-王兆安-第五版


2021/3/26
3
1.1 什么是电力电子技术
◆具体地说，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。
☞变流技术则是电力电子技术的核心。 表1-1 电力变换的种类
输出
输入
直流（DC）
交流（AC）
交流（AC）
整流
交流电力控制 变频、变相
2021/3/26
12
1.2 电力电子技术的发展史
☞把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在 一起，构成电力电子集成电路（PIC），这代表了 电力电子技术发展的一个重要方向。电力电子集成
技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成 技术以及系统集成技术。
☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子 电路的工作频率也不断提高。与此同时，软开关技 术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗
2021/3/26
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1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎
明期。
☞1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控
制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电
力领域的先河。
☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学
工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传
无功补偿、电力机车牵引、
交直流电力传动、电解、励
磁、电加热、高性能交直流
电源等之中，因此，无论是
国内国外，通常都把电力电
图1-2 电气工程的双三角形描述
子技术归属于电气工程学科。在我国，电力电子与电力传
动是电气工程的一个二级学科。图1-2用两个三角形对电 气工程进行了描述。其中大三角形描述了电气工程一级学

电力电子技术课件__王兆安 [兼容模式]


开通过程：
u i
图1-5(b)关断过程 iF
正向压降先出现一个过冲 UFP ，经 UFP 过一段时间才趋于接近稳态压降的 某个值（如 2V）。
2V
uF tfr t
正向恢复时间tfr。
0
1.2.3
电力二极管的主要参数
1) 正向平均电流IF(AV)
额定电流——在指定的管壳温度和散热条件下， 其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应 按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有 一定的裕量。 换算关系：正弦半波电流的有效值I和平均值IF(AV) 之比： I
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
晶闸管导通的原理可用晶体管模型解释， 图得： 1 I A I CBO 1 （1-1）
2 I K I CBO 2
K
2
（1-2） （1-3）
I A IG
（1-4） 式中1和2分别是晶体管V1和 V2的共基极电流增益；ICBO1和 CBO2分别是V1和V2的共基极漏 电流。由以上式可得 ：
第 1章
电力电子器件
1.1 电力电子器件概述 1.2 不可控器件——电力二极管 1.3 半控型器件——晶闸管 1.4 典型全控型器件 1.5 其他新型电力电子器件 1.6 电力电子器件的驱动 1.7 电力电子器件的保护 1.8 电力电子器件的串联和并联使用 本章小结
1-1
第 1章
电力电子器件·引言
1.2.4
电力二极管的主要类型
. 肖特基二极管(DATASHEET 1)
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖 特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD）。 肖特基二极管的优点

电力电子技术第五版王兆安课件-1绪论


03
电力电子技术பைடு நூலகம்应用领 域
电力系统
电力系统中的高压直流输电（HVDC）
01
通过电力电子技术实现大容量、长距离的直流输电，提高电网
稳定性和输电效率。
灵活交流输电系统（FACTS）
02
基于电力电子技术的控制器能够对交流输电系统进行快速、灵
活的控制，改善电网的稳定性、阻尼和潮流控制。
分布式发电与微电网
电力电子技术第五版 王兆安课件-1绪论
目 录
• 电力电子技术的定义与重要性 • 电力电子技术的发展历程 • 电力电子技术的应用领域 • 电力电子技术的基本元件与电路 • 电力电子技术的未来挑战与解决方案 • 结论
01
电力电子技术的定义与 重要性
定义
总结词
电力电子技术是一门研究利用半导体电力电子器件进行电能转换和控制的学科。
结合可再生能源的发展，研究电力电子技 术在绿色能源转换和智能电网建设中的应 用，推动能源可持续发展。
06
结论
本章总结
01
介绍了电力电子技术的 定义、发展历程和应用 领域。
02
强调了电力电子技术在 能源转换和智能电网中 的重要性。
03
概述了电力电子技术的 基本概念、电路拓扑和 变换理论。
04
展望了未来电力电子技 术的发展趋势和挑战。
稳压等领域。
电路分析方法
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电路分析的基本原理，包括电流定律和电压定律， 用于描述电路中电压和电流的关系。
等效电路法
等效电路法是一种将复杂电路简化为简单电路的方法，通过引入等 效电阻、电感等元件来简化电路分析。
状态方程法
状态方程法是一种描述电路中状态变量的方法，通过建立状态方程 来分析电路的工作状态和动态特性。
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1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能 至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整 流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主 要采用全控型的IGBT器件。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS） 也是依靠电力电子装置才得以实现的。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、静止 无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等电力电子装置大量 用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。在配电网系统，电力电子装置 还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质 量控制，改善供电质量。 ☞在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池 充电等都需要电力电子装置。
图1-4 AB变频器
1.3 电力电子技术的应用
◆交通运输 ☞电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中 的 直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直 流 斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中， 电 力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车 辆 中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。 ☞电动汽车的电机依靠电力电子装置进行电力变换和 驱
1.3 电力电子技术的应用
☞新能源、可再生能源发电比如风 力发电、太阳能发电，需要用电力 电子技术来缓冲能量和改善电能质 量。当需要和电力系统联网 时，更 离不开电力电子技术。 ☞核聚变反应堆在产生强大磁场和 注入能量时，需要大容量的脉冲电 源，这种电源就是电力电子装置。 科学实验或某些特殊场合，常常需 要一些特种电源，这也是电力电子 技术的用武之地。
1.3 电力电子技术的应用
图1-5 中国南方电网公司安顺换流站
图1-6 静止无功发生器（上）和 晶闸管投切电容器（下）
1.3 电力电子技术的应用
◆电子装置用电源 ☞各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流 电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电 源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型 器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、 微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。 ☞在大型计算机等场合，常常需要不间断电源 （Uninterruptible Power Supply__ UPS）供电，不 间断电源实际就是典型的电力电子装置。
直流斩波 逆变
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电 力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成 的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电 子 器件制造技术的理论基础（都是基于半导体理论） 是一样的，其大多数工艺也是相同的。 电力电子电路和信息电子电路的许多分析方法 也 是一致的。 ☞电力电子技术和电力学 电力电子技术广泛用于电气工程中，这是电力
关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）
有利于减小关断时间和关断损耗。
在栅极串入一只低值电阻，可以减小寄生振荡。
9
1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
(1) 电力MOSFET的一种驱动电路 电气隔离和晶体管放大电路两部分
GTR驱动电路应满足下列要求：
ib
开通驱动电流应使GTR处于 准饱和导通状态，使之不进入 放大区和深饱和区。
O
t
关断GTR时，施加一定的负 基极电流有利于减小关断时间 和关断损耗。
关断后同样应在基射极之间 施加一定幅值（6V左右）的 负偏压。
图1-30 理想的GTR基极 驱动电流波形
7
1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
I
M
脉冲的宽度应保证晶闸管可靠 导通。 触发脉冲应有足够的幅度。 不超过门极电压、电流和功率 定额，且在可靠触发区域之内。 有良好的抗干扰性能、温度稳 定性及与主电路的电气隔离。
I
t1 t 2
t3
t4
图1-26 理想的晶闸管触 发脉冲电流波形
t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉宽度 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶 幅值（1.5IGT~2IGT）
8
1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
2) 电压驱动型器件的驱动电路 电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。
电压驱动型器件的驱动电路应满足下列要求：
为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。 使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通
的驱动电压一般15 ~ 20V。
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
图1-7 风场
总之，电力电子技术的应用越来越广，其地位也越来越重要。
1.4 本教材的内容简介
■本教材的内容
1.6.1 电力电子器件驱动电路概述
驱动电路——主电路与控制电路之间 的接口 使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关 时间，减小开关损耗。 对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。 一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电 路实现。 驱动电路的基本任务： 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为 加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或 关断的信号。 对半控型器件只需提供开通控制信号。 对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断 控制信号。 2
1.3 电力电子技ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的应用
■电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅用 于 一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通 信 系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空 调 等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。 ◆一般工业 ☞工业中大量应用各种交直流电动机，都是 用电力电子装置进行调速的。
1.3 电力电子技术的应用
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和控制理论 控制理论广泛用于电力电子技术中，它使电力 电 子装置和系统的性能不断满足人们日益增长的各 种 需求。电力电子技术可以看成是弱电控制强电的 技 术，是弱电和强电之间的接口。而控制理论则是 实 现这种接口的一条强有力的纽带。
1.2 电力电子技术的发展史
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1.6.1 电力电子器件驱动电路概述
分类
按照驱动信号的性质，可分为电流驱动型和电压驱动型。
驱动电路具体形式可以是分立元件的，但目前的趋势是 采用专用集成驱动电路。
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1.6.2 晶闸管的触发电路
晶闸管的触发电路作用 产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由 阻断转为导通。 晶闸管触发电路应满足下列要求：
电力电子技术
西安交通大学 王兆安 黄俊 主编 (第四版) 机械工业出版社
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子技术的概念 ◆可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电 力领域的电子技术。 ☞电力电子技术中所变换的“电力” 有区 别于“电力系统”所指的“电力” ，后者特 指电力网的“电力” ，前者则更一般些。 ☞电子技术包括信息电子技术和电力电子 技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数 字电子技术都属于信息电子技术。
GTR驱动电路包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。
+15V A V1 R2 R3 C1 V4 VD1 V3 V5 C2 R5 V2 V6 VD4 VS 0V VD2 VD3 V R4 +10V
贝克箝位 电路
R1
图1-31 GTR的一种驱动电路
驱动GTR的集成驱动电路中，THOMSON公司的 UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或 黎 明期。 ☞1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行 控 制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于 电 力领域的先河。 ☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化 学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆 变
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管 （BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
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1.6.2 晶闸管的触发电路
常见的晶闸管触发电路 V1、V2构成脉冲放大环 节。 脉冲变压器TM和附属电 路构成脉冲输出环节。 V1、V2导通时，通过脉 冲变压器向晶闸管的门 极和阴极之间输出触发 脉冲。
图1-27 常见的晶闸管触发电路
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1.6.3 典型全控型器件的驱动电路
1) 电流驱动型器件的驱动电路
1.1 什么是电力电子技术
◆具体地说，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 表1-1 电力变换的种类 础。 输入 交流（AC） 直流（DC） ☞变流技术则是电力电子技术的核心。 输出
直流（DC） 交流（AC）
整流
交流电力控制 变频、变相
1.1 什么是电力电子技术