文档介绍：现代电力电子技术 Power Electronics Technology
西北工业大学李宏王崇武
2008年6月
目录
第1章概述
第2章器件
第3章电力电子器件
第4章 AC-DC变换
第5章 DC-DC变换
第6章 DC-AC变换
第7章 AC-AC变换
第8章软开关初步
第9章变换器的交流小信号模型
第10章几种应用设计
第一章电力电子技术综述
引言
§ 简单的变换器
§
§
§ 变换器组成
§
§ 变换器的希望特性和考核指标
§ 变换器保护
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电力电子技术(Power Electronics Technology)是研究电能变换原理及功率变换装置的综合性学科,包括电压、电流、频率和波形变换,涉及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。
引言
电力电子技术与信息电子技术的主要不同就是效率问题,对于信息处理电路来说,效率大于15%就可以接受,而对于电力电子技术而言,大功率装置效率低于85%还是无法忍受。目前能源问题已是我国面临的主要问题之一,提高电源变换效率是电力电子工程师主要任务。
随着电子技术的不断发展,新器件不断出现,电力电子技术的发展方向是高频、高效、高功率密度和智能化,最终使人们进入电能变换和频率变换更加自由的时代,并充分发挥其节能、降耗和提高装置工作性能的作用。
功率半导体器件是现代电力电子技术(Modern Power Electronics)的基础,它的应用范围非常广阔,从毫瓦级的个人无线通信设备,到百万千瓦的高压直流输电(High Voltage DC Transmission)系统。
电力电子技术的应用领域主要有:
大功率直流电源。它的发展主要以提高单机容量和增加效率为主要目标。
电机控制。无论是交流电机还是直流电机均采用电力电子技术来完成电机的速度、转矩、跟随性等控制,但目前更多的是研究直流调速不能涉及的应用领域。
高压直流输电。
电源变换。它的发展主要以增加效率和提高控制性能为主要目标,如电焊机、电磁感应加热、电动机车、电动汽车,电镀电源、电冰箱、洗衣机等控制。
无功功率补偿。
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§ 简单的变换器
,可能想到采用分压器实现,如图1-1a所示。
若R=1K,可以算出R2=,运用电工学中所学的知识,可得到所设计的电源等效内阻为:
等效电路如图(b)所示,输出特性显然这个电源在没有电流输出时,;有电流输出时,其输出电压为
IO为输出电流或负载电流。
i
Vo

1-1分压器、电压跟随器及输出特性
o
可以看出,随着电流增加输出电压线性下降,当输出电流为12mA时,所设计的电源输出电压为零。也就是说,这个电源对负载变化没有调节能力。
理想电压源输出电压不会随输出电流增大而下降,也就是说输出电压对负载变化应该具有100%的调节性能,从电路角度看,即电源等效内阻为零。
从效率方面看
这个电路当输出电流为零时,电路损,这些能量通过电阻转化为热。当输出电流为5mA时,此时输出电压输出功率。
电压跟随器电路
显然其输出电压较分压器稳定的多,电路中除了电阻损耗外,另附加了晶体管损耗:
在大功率应用中,大量的能量损耗在晶体管上,这些热量必须通过散热器散掉,其效率也很低。