绪论

1．什么是电力电子技术

电力电子技术是一种利用电力电子器件对电能进行控制、转换和传输的技术，它是一门电子学、电力学和控制理论相结合的边缘学科，随着电力电子技术的不断发展，它已成为一门涉及领域广阔的学科。自1958年第一只工业用普通晶闸管诞生以来，这一技术获得迅速发展，新型电力电子器件不断涌现，使电子技术进入了强电领域。目前，现代控制技术和微电子技术，使电力半导体器件向高频、高效、小型和智能化方向发展，电力电子技术日趋成熟，逐渐形成一个完整的体系。

电力电子技术主要包括两个方面，即电力半导体器件制造技术和电力半导体变流技术。前者是电力电子技术的基础，后者是电力电子技术的核心。两者既相辅相成、相互依存又相互促进，推动了电力电子技术的飞速发展，使其在科技进步和经济建设中发挥着越来越重要的作用。

2．电力电子技术的发展概况

1）电力半导体器件

半导体变流技术的发展立足于电力半导体器件的发展，而电力半导体器件是以美国1956年生产的硅整流管（SR）和1958年生产的晶闸管（SCR）为起始点逐渐发展起来的。具体可分为以下四个阶段。

第一阶段是以整流管、晶闸管为代表的发展阶段。这一阶段的半导体器件在低频、大功率变流领域中的应用占有优势，很快便完全取代了汞弧整流器。

第二阶段是以GTO、GTR等全控型器件为代表的发展阶段。这一阶段的半导体器件虽仍采用电流型控制模式，但其应用使得变流器的高频化得以实现。

第三阶段是以功率MOSFET、IGBT等电压型全控器件为代表的发展阶段。此时半导体器件可直接用IC（集成控制器）进行驱动，高频特性更好，可以说器件制造技术已进入了和微电子技术相结合的初级阶段。

第四阶段是以SPIC、HVIC等功率集成电路为代表的发展阶段。在这一阶段中，电力电子技术与微电子技术更紧密地结合在一起，所使用的半导体器件是将全控型电力电子器件与驱动电路、控制电路、传感电路、保护电路、逻辑电路等集成在一起的高度智能化的功率集成电路，它实现了器件与电路的集成，强电与弱电、功率流与信息流的集成，成为机和电之间的智能化接口、机电一体化的基础单元。预计PIC（功率集成电路）的应用将使电力电子技术实现第二次革命，进入全新的智能化时代。

2）电力半导体变流技术

变流技术的发展大致经历了以下三个阶段。

第一阶段是电子管、离子管（闸流管、汞弧整流器、高压汞弧阀）的发展与应用阶段。此时的变流技术属于整流变换，只是变流技术的一小部分。

第二阶段是硅整流管、晶闸管的发展与应用阶段，主要指晶闸管的应用阶段。随着器件制造水平的不断提高，变流装置保护措施的不断完善，使得硅整流管、晶闸管在变流装置中的应用技术日趋成熟。这一阶段，随着整流管特别是晶闸管制造水平的不断提高，半导体变流技术所涉及的应用领域不断扩展。

第三阶段是全控型电力半导体器件的发展与应用阶段，也是半导体电力变流器向高频化发展的阶段，同时还是变流装置的控制方式由移相控制（Phase Shift Control，PSC）向时间比率控制（Time Ratio Control，TRC）发展的阶段。

第三阶段的发展是随着全控型器件的发展而逐渐展开的。时至今日，晶闸管应用领域的绝大部分已经或即将被功率集成器件所取代，只是在大功率、特大功率的电化、电子电源与电力系统有关的高压直流输电（HVDC）、静止式动态无功功率补偿装置（SVC）、串联可控电容补偿装置（SCC）等应用领域，晶闸管暂时还不能被取代。

3．电力电子技术的应用

电力电子技术发展到今天，其应用范围大致可分为以下六个方面。

（1）整流：实现AC/DC的转换。

（2）逆变：实现DC/AC的转换。

（3）变频：实现AC/DC/AC（AC/AC）的转换。

（4）交流调压：把不变的交流电压转换成电压有效值可调的交流电压。

（5）斩波：实现DC/DC（AC/DC/DC）的转换。

（6）静止式固态断路器：实现无触点的开关、断路器的功能。

4．本课程的任务与要求

电力电子技术课程是高职电气自动化专业的一门主干专业课程。它的任务是：讲授晶闸管（SCR）等电力电子器件的工作原理、特性参数及应用技术的基本理论知识，并通过实践环节，培养学生具有安装、调试和维修电力电子器件组成的各种设备的能力，使学生掌握电力电子技术的基本知识和基本技能，为学习其他专业知识和职业技能打好基础，增强以后对职业变化的适应能力。

学生通过理论学习与实践训练，应达到以下要求。

（1）掌握电力电子技术中的基本概念和基本分析方法。

（2）掌握常用电力电子器件的特性、主要参数、选用方法及应用范围。

（3）理解基本电路的原理、结构和用途。

（4）能独立完成教学基本要求中规定的实验与实训项目。

（5）能正确使用常用电子仪器仪表。观察实验现象，记录有关数据，并能通过分析比较得出正确结论。

（6）能阅读和分析常见的电力电子电路原理图及电力电子设备的电路方框图。

（7）能够借助工具书和设备铭牌、产品说明书、产品目录（手册）等资料，查阅电子元器件及产品的有关数据、功能和使用方法。

（8）能正确选用电力电子器件并组装常用电路。

（9）能初步判断和分析以电力电子器件为主所构成的设备的一般故障，并能处理此类设备的简单故障。

电力电子技术所涉及的知识面广、内容多，在学习中应注意复习电工基础、电子技术、电机与电气控制等课程的内容。在讲授和学习中要着重于物理概念及分析问题的方法，重视实验和读图等应用能力的培养。

本课程将涉及高等数学、电路分析、电子技术、电动机拖动等学科知识，学习本课程时需要复习相关课程并综合运用所学知识。