信息電子技術(shù)——模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)
電力電子技術(shù)——應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù),使用電力 電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展
1.1957年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè) 晶閘管為標(biāo)志
2.80年代后期開始復(fù)合型器件:以絕緣柵極雙極型晶體管(igbt)為代表
1)igbt是mosfet和bjt的復(fù)合它集mosfet的驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)和bjt通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點(diǎn)于一身,性能十分優(yōu)越,使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件
2)與igbt相對(duì)應(yīng),mos控制晶閘管(mct)和集成門極換流晶閘管(igct)都是mosfet和gto的復(fù)合,它們也綜合了mosfet和gto兩種器件的優(yōu)點(diǎn)。
3.模塊:為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、體積減小,常常把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助元件 做成模塊的形式,這給應(yīng)用帶來(lái)了很大的方便
4.功率集成電路:把驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)電路和功率器件集成在一起,構(gòu)成功率集成電路(pic)。目前其功率都還較小,但代 表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向 電力電子技術(shù)的應(yīng)用
1一般工業(yè)
直流電動(dòng)機(jī)有良好的調(diào)速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置
近年來(lái)電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展,使交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直流電機(jī)媲美,交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。幾百w到數(shù)千kw的變頻調(diào)速裝置,軟起動(dòng)裝置等
電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源,電解鋁、電解食鹽水等都電力電子技術(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、淬火電源及直流電弧爐電源等場(chǎng)合
需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源
2交通運(yùn)輸
電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置,交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來(lái)的磁懸浮列車中,電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動(dòng)外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)
1)電動(dòng)汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī),它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制
2)飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)
3)如果把電梯也算做交通運(yùn)輸,那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng),而近年來(lái)交流變頻調(diào)速已成為主流
3電力系統(tǒng) 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計(jì),發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶最終使用的電能中有60%以上至少經(jīng)過(guò)一次電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中,電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。毫不夸張地說(shuō),離開電力電子技術(shù),電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是不可想象的
1)直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì),其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來(lái)的柔性交流輸電(facts)也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的
2)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制對(duì)電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器(tcr)、晶閘管投切電容器(tsc)都是重要的無(wú)功補(bǔ)償裝置。近年來(lái)出現(xiàn)的靜止無(wú)功發(fā)生器(svg)、有源電力濾波器(apf)等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無(wú)功功率和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?。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(shí)停電、瞬時(shí)電壓跌落、閃變等,以進(jìn)行電能質(zhì)量控制,改善供電質(zhì)量
3)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
4電子裝置用電源 各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)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高頻開關(guān)電源。大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中,以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電,由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高,現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因?yàn)楦鞣N信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源,所以可以說(shuō)信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)
5家用電器 照明在家用電器中有十分突出的地位。由于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,通常被稱為“節(jié)能燈”,正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈;變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子之一。電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外,有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。
6其他 不間斷電源(ups)在現(xiàn)代社會(huì)中的作用越來(lái)越重要,用量也越來(lái)越大。目前,ups在電力電子產(chǎn)品中已占有相當(dāng)大的份額;航天飛行器中的各種電子儀器需要電源,載人航天器中為了人的生存和工作,也離不開各種電源,這些都必需采用電力電子技術(shù)本課的主要內(nèi)容。