电力电子基础范文10篇

电力电子基础范文篇1

1大容量电力电子技术

大容量电力电子技术实质上是指用大功率半导体材料，将电能转换为其他能源的一种技术，此外还可以实现电能在不同用电环节的传输，极大程度上提高了电力行业生产能力，使各大电力领域都得到了发展。大容量电力电子技术最早出现在上世纪60年代，出现于美国，在上世纪60年代，很多人都认为大容量电力电子技术是由电子技术、电力技术及电能控制技术融合而成，这三个技术分别是在电子学、电力学和控制学理论的基础上研发而来，所以大容量电力电子技术原理具有很强的综合性，其涉及到领域非常广，主要包括电力学领域、电力学领域和控制学领域等，这决定大容量电力电子技术应用可以实现多种能源的利用，也可以实现不同能源之间的相互转换，最终实现多功能使用，方便人们的生活，如利用该技术可以将太阳能转换成热能、将电能转换成光能等，发展至今在功能已经得到了完善和创新，实现了低耗能应用和环保性应用[1]。大容量电力电子技术应用于电力生产具有以下几点优势：第一，能够提高电能的使用效率，使电能使用处于最佳的状态，同时还能够提高电能使用合理性，以最大限度的降低能源消耗，从而达到节能降耗的问题。第二，能够推动电力行业及相关产业发展，大容量电力电子技术的应用能够最大限度的提高电力行业的生产力，从而提高我国社会生产力，促进社会发展，同时还能够带动相关产业进步，如电子设备制造业、电力控制中心等产业。第三，能够有效提高电力电子技术智能化程度，因为大容量电力电子技术研发和应用中不仅使用到了传统的电力电子技术，为方便管理和提高应用效率，还使用到了各种信息技术及网络技术，使大容量电力电子技术应用过程中更加方便和高效，甚至实现了智能化和自动化操作。此外，为响应生态化和绿色化社会发展新趋势，大容量电力电子技术研发时尽可能使用了能源消耗少的电力电子技术及能源转换技术等，对于技术应用所使用的原材料也尽可能选用生态环保的材料，以降低能源消耗的同时，提高了电力电子技术的智能化和生态化[2]。

2电力系统中大容量电力电子技术应用分析

2.1大容量电力电子技术在电力系统节能中的应用大容量电力电子技术属于物理学中电子学方面的知识内容，所以作为高中生的我们在了解和掌握大容量电力电子技术应用时应注意以下几点：第一，根据物理老师所讲解的电子学知识，尤其是电压、电流和电阻方面的原理性知识，然后在此基础上找出大容量电力电子技术应用原理及相关公式，如电力系统运行中所产生的电压一般都很高，不能直接传输到其他用电系统中，需要根据相关公式来计算出可传输电压，以保证电能传输安全的同时，降低电力系统能源消耗，所使用的相关公式有：电流I=电压U/电阻R，电压越高电力系统所损耗的电能越大，故要尽可能将高电压转换为低电压，以节省电能。第二，应用过程中还要注意对功率的控制，尽可能降低无功率的浪费，因为电力系统运行中，会使用到大量的电能源，并且这些电能源在系统运行时会发生变化，如果不加以控制则会导致大量无用功率产生，浪费大量的电能源。因此，在电力系统中应用大容量电力电子技术时，要加强对变负荷电动机运转速度的控制，通过对其运转速度的调整来控制电能源使用，从而降低无用功率的产生，最终达到电力系统节能的目的[3]。2.2大容量电力电子技术在发电环节中的应用第一，应用于发电环节电场中，在电力生产电场中的应用主要是通过降低配送所产生的电能消耗，来降低发电环节的电能消耗，从儿提高电能生产效率；第二，电力的生产中会产生损耗，且相对于发电量，其损耗的电能不在少数，且在高低压转换的过程当中也会消耗一部分电能，所以为满足电力生产节能要求，将大容量电力电子技术应用到高低压转换过程中，主要应用形式是通过风机和水泵变频机来达到降低损耗电能的目的，最终提高转换效率[4]。

3结语

总而言之，大容量电力电力技术已经成为我国社会生产及发展中的重要技术支持力量，对我国社会主义健康可持续发展有着重大意义和作用，长期以来都得到社会各方人士的重视。高中生的我们作为祖国未来的主体力量，要特别重视大容量电力电子技术的重视，所以我们要不断加深自己对大容量电力电子技术的了解，并给予自己的物理知识基础，加强大容量电力电子技术应用实践，以提高技术应用能力，进一步证实，电力电子技术的使用在很多方面解决了这种大容量电能的投入使用问题。

【参考文献】

［1］刘景豪.论我国大容量电力电子技术与应用[J/OL].电子技术与软件工程,2016(24):245.

［2］刘景豪.论我国大容量电力电子技术与应用[J].电子技术与软件工程,2016(24):245.

［3］赵争鸣,袁立强,鲁挺,贺凡波.我国大容量电力电子技术与应用发展综述[J].电气工程学报,2015,10(04):26-34.

电力电子基础范文篇2

1电力电子技术课程的MOOC平台功能

基于MOOC的电力电子技术教学模式的基础是MOOC平台。该平台的功能及资源呈现简捷易用且多元化。学生可利用该平台实现学习的持续性。创建的MOOC平台基本功能应包括：学生学习注册模块(该模块是基于数据库创建的)、基于MOOC的电力电子技术的内容、(主要包括是电力电子技术的课件、讲义和授课视频为主并以碎片化后嵌入允许多次答题的测试题，允许选择播放速度、字幕等，还辅以小测试、论坛、模拟实验等。)记录学生学习情况(该记录可作为数据查询，回看该生掌握较薄弱的知识点。也可作为评价该生学习情况的数据基础)、提供在线学习讨论功能、教师可根据学生学习过程中学习情况记录问题从而优化教学设计、完善资源制作等基本模块。此平台兼容浏览器、手机、平板电脑等访问终端。基于MOOC的电力电子技术平台如图1所示。图1基于MOOC的电力电子技术平台MOOC平台通过授课课件、授课讲义、授课视频、模拟实验、项目驱动、作业库和试题库来实现教学资源的共享，教师与学生可实现跨时空、远程交流及学习。基于MOOC的电力电子技术课程的平台以学生自主学习为中心，促进学生自主进行对电力电子技术课程更深及更广的学习。通过平台的各项功能支持、提供一切学习支持与服务(学、教、管等)工具。

2基于MOOC的电力电子技术教学内容

基于MOOC平台的教学内容根据电力电子技术学科自身的特点及学生对该课程认知、学习的规律，围绕电力电子技术核心概念及教学内容和MOOC平台的资源间关系碎片化，可有机组织教学内容及资源设置。教学内容充分围绕知识点展开，构建多线程学习模式。教学内容不受课时限制教师可及时更新教学内容，进行知识整合。MOOC平台支撑下的电力电子技术教学内容更综合、更与工程实际接近。电力电子技术的教学内容除了基础知识点外，还可根据教学阶段选择新技术、新工艺的工程性较强的教学内容实时调整。实现电力电子技术的知识体系及专业信息及行业与专业最新动态等相结合，注重结合工程实际，反映科研成果。电力电子技术课程的教学可在项目驱动项，将教学与行业发展、最新技术及实际应用等多方面内容结合起来。学生不仅对学习内容有更加直观的认识，而且还能理论实际应用紧密结合。

3基于MOOC的电力电子技术教学方法

基于MOOC的电力电子技术教学方式采用混合式学习法。混合教学法是通过基于MOOC的电力电子技术提供网络平台课程学习的授课课件、授课讲义、授课视频、模拟实验、项目驱动、作业库和试题库来实现教学资源的共享。教师起到主导作用，学生自主学习，将电力电子技术传统的授课及学习方式和在线学习方式发挥各自优势，有机结合。形式上混合在线、面对面学习。教师主导学习和学生主体参与、课堂教学与在线学习等学习环境、多种教学媒体等实现高效互动。环境、学习内容、学习方式等优化教学效果。混合的教学方法及教学形式，着重体现在如下几个方面：在线学习与课堂教学相混合；课堂内与课堂外用随时随地、不同方式混合学习交流；个性化学习需求与分层教学；面对面讨论学习与在线自主学习、基础知识点与先进的科技相混合的学习内容等。师生根据学科特点、知识类型、教学目标灵活选择教授与学习的方法。

4基于MOOC的电力电子技术教学流程

教师主动发现、学习所需MOOC平台的电力电子技术基础知识,以及学习并借鉴其他电力电子技术教师优秀的教学方法、理念、经验。根据电力电子技术教学规律并提高电力电子技术教学能力。通过关注电力电子技术前沿，进一步学习先进技术，拓宽专业视野，、提高科研能力。此外，还可借助MOOC平台展现成果、同其他教师交流探讨。通过注册的学生可利用碎片化知识，自主预习并完成基于视频的在线讨论与测验、阅读资料及参考文献。教师上课随机提问检验预习情况并纳入平时成绩，调动学生主观能动性，引导学生阐述预习中所遇问题，主导学生进行师生、生生研讨(提问并倾听、引导、必要时参与讨论，得出解决问题方法)并及时反馈以启发学生思维，在促进个性学习的同时保证了教学质量。最后进行基于MOOC平台的电力电子技术教学评价、自主查漏补缺，从而，实现基于MOOC的电力电子技术的灵活、自由、深度、广度的教学。

5基于MOOC的电力电子技术教学评价

电力电子技术是一门实践性较强的学科，不易仅采用一次闭卷考试作为评定学生学习成绩唯一依据。基于MOOC的电力电子技术教学模式采用形成性评价为主(也就是基于学习过程大数据的机器评价)、总结性评价为辅(期末考核)这两种相结合的多元学习评价方式来全面评价学生。评价内容包括通过在基于MOOC的电力电子技术教学平台内嵌测试、随机提问、作业情况、试题情况等，MOOC平台全程记录学习过程，实时收集、积累、分析学习数据，通过数据挖掘分析学生知识掌握、技能体验与熟悉情况，为评价供学生学习提供数据。此部分作为形成性评价，作为总评的60%。总结性评价以期末考核为主要形式，此部分作为总结性评价，作为总评的40%。两者综合作为电力电子技术学习情况评价，来达到全面、公平考核的目的。

6结束语

本文通过简述基于MOOC的电力电子技术教学平台教学理念，教师基于学习数据分析的结果，针对性预设并动态微调教学目标、教学内容。教学方式主要为混合式学习法；教学流程为教师为学习主导，学生为学习主体，最后是基于MOOC平台进行的教学评价。线上线下课内课外的优势互补，支持的教学互动和适应性评估，满足个性化学习需求。该论文为电力电子技术教学及电气自动化这个专业的教学提供了新的教学手段。是电力电子技术教学及电气自动化专业教学手段的一次有益的创新尝试。

参考文献：

[1]沈郡.MOOC课程与开放大学在线课程对比研究[J].邢台职业技术学院学报,2013,30(6):23-26.

[2]汪琼.MOOCs与现行高校教学融合模式举例[J].中国教育信息化,2013(11):14-15.

[3]陶俊珍.“电力电子技术”教学内容更新例析[J].北京：中国电力育,2011：196(9):160,166.

[4]李久盛,王明彦.“电力电子学基础”课程的研究导向型教学设计[J].南京：电气电子教学学报,2008,30(5):84-87.

[5]程琼,郑建勇.“电力电子技术”课程改革新探讨[J].南京电气电子教学学报,2009,31(2):13-14.

[6]陈新,龚春英.“电力电子技术”课程的教学探讨[J].南京电气电子教学学报,2009,31(3):21-22.

[7]徐春燕,独立院校《电力电子技术》教学改革的探索与实践[J].中国科技信息,2009(12):280-281.

电力电子基础范文篇3

电力电子技术是以电力为对象的电子技术，它将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，构成了一门完整的学科，该学科被国际电工委员会命名为电力电子学（PowerElectronics）或称为电力电子技术。它是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术三个部分，它的研究任务是电力电子器件的应用、电力电子电路的电能变换原理、控制技术以及电力电子装置的开发与应用。

1.电力电子器件的发展

电力电子技术的发展取决于电力电子器件的研制与应用。电力电子器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的动力，电力电子技术的每一次飞跃都是以新器件的出现为契机的。1947年，美国的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。以此为基础，美国在1956年研制出了最先用于电力领域的半导体器件——硅整流二极管（SemiconductorRectifier，SR），又称为电力二极管（PowerDiodes，PD）。20世纪80年代中后期，为了进一步减少低压高频开关电源中电力半导体器件的管压降和损耗，同步整流管也应运而生。1957年，美国通用电气公司（GE）发明了普通反向阻断型可控硅整流管（SilliconControlledRectifier，SCR），以后称为晶闸管（Thyristor）。它标志着电力电子技术的诞生。经过工艺完善和应用开发，到了20世纪70年代，晶闸管已形成从低压小电流到高压大电流的系列产品。以晶闸管为主要器件的电力电子技术很快在电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业（感应加热）、电力工业（直流输电、无功补偿）中获得了广泛的应用。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重的问题，因而大大地提高了电能的利用率，同时也使工业噪声得到了一定程度的控制。电力半导体器件经过了五十多年的发展，器件制造水平不断提高，已经历了以硅整流管（SR）、晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、巨型晶体管（GTR）、功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的分立器件时期，现在已发展到由驱动电路、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PIC和IPM时期。电力半导体器件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，它是机电一体化的基础单元。按照其控制特性来说，电力半导体器件可分为以硅整流管（SR）为代表的不可控器件，以晶闸管（SCR）为代表的只能通过门极电流控制其开通而不能控制其关断的半控型器件和以可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的既能控制其开通又能控制其关断的全控型器件三大类。在器件的控制模式上，电力半导体器件已经从电流型控制模式发展到电压型控制模式，这不仅大大降低了门极的控制功率，而且大大提高了器件导通与关断的转换速度，从而使器件的工作频率由工频→中频→高频不断提高。在电力电子技术走向智能化、高频化、大功率化、模块化、绿色化的进程中，作为其基础的新型电力半导体器件不断涌现，为电力电子技术的发展作出新的贡献。电力电子器件已经与计算机控制技术相结合，在各行各业发挥了重要作用，给电力电子技术注入了强大的生命力。

2.电力电子技术应用领域

电力电子学与装置的市场需求与日俱增，其主要应用领域包括以下几个方面。

（1）一般电源。包括不停电电源、电解电源、电镀电源、开关电源、机车辅助电源、微机及仪器仪表电源、航空电源、通信电源。

（2）专用电源。包括电化学电源、微弧氧化电源、蓄电池充电放电、电子模拟负载、电解水电源、交流电子稳压电源、脉冲功率电源、电力测功机。

（3）电力牵引及传动控制。包括电力机车、电传动内燃机车、矿井提升机、轧钢机传动。

（4）电力系统应用。高压直流输电（HVDC）。

（5）有源滤波器。传统的无源滤波器由于其滤波性能较差，难于应付日益严重的电网“公害”。人们从电力电子学本身找到了解决的途径，这就是有源滤波器。

（6）新能源利用。包括光电池、风力发电等，电力电子装置还将用于太阳能发电及风力发电装置与电力系统的连接。（7）节能。采用电力电子装置实现电机调速可以达到很高的效率。

（8）电气工艺应用。包括在焊接设备及感应加热中的应用。

（9）家用电器。种类繁多的家用电器，小至一台调光灯具、高频荧光灯具，大至通风取暖设备、微波炉及众多的电动机驱动设备，都离不开电力电子交流电路。

（10）静止无功补偿器（STATCOM）（串联）和典型功率应用100MW。用于电网的电压控制和无功补偿。

（11）柔性输电技术。柔性交流输电系统（flexibleACtransmissionsystem，FACTS）是指装有电力电子型或其他静止型控制器以加强系统可控性和增加功率传输能力的交流输电系统。

（12）电动汽车和混合动力电动汽车（EV/HEV）。

二、教学内容应注重实际应用、传授先进教学内容

“电力电子技术”是一门专业基础性较强且与生产实际紧密结合的课程，自诞生以来已形成了丰富的器件系列、变换技术和控制技术，特别是电力电子装置在工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统中的应用更加广泛。在教学中应合理选择内容，特别是先进的教学内容，使学生既要打好理论基础，又要注重实际应用。知识是相互联系、相互渗透的。在学习“电力电子技术”之前，应首先学好“电路”和“电子技术基础”两门课程。电力半导体器件是现代电力电子技术的基础核心。电力电子器件的基本特点之一是能以信号输入控制很大的输出，这就使电力电子设备成为强、弱电之间接口的基础。讲解器件原理及特性，目的是为了应用器件组成电路，故应掌握器件外部特性、极限参数和使用注意事项，三方面的内容应以电路为主。

三、采用现代化的教学方法和教学手段

随着教学手段和方法的不断更新，学生应注重综合能力的培养。因此，教师在课堂的教学中，不仅要传授理论知识，而且要训练学生的动手能力，培养他们分析问题和解决问题的能力。这样，学生毕业后可通过实际锻炼和自我学习来提高实际工作能力。由于电力电子技术涵盖的知识内容多、难度大、实用性强，教学的内容应着重基本原理和分析方法的讲授，加强知识的系统性，培养学生融会贯通知识的能力。讲授时采用启发式教学方法，将有助于培养学生的思维能力，有助于学生理解和掌握教学内容。在课堂上采用讨论式教学方法让学生自己讲，自己评，效果十分理想。由于学生在入学时分数的差异和接收问题的能力不同，教师在教学中应注重因材施教，分层教学。实现教学手段现代化可以加大授课的信息量，节约课时，是增强教学效果的重要措施。“电力电子技术”课程教学的最大特点就是借助于波形，分析电力电子器件和电路的工作状态，以确定电路中能量的变换和传递。在“黑板+粉笔”传统的授课方式中，教师画电路图和波形图时，时间用的比较多，而运用多媒体教学可以形象地表达一些语言难以描述清楚的问题。对学生理解电路的工作原理有事半功倍的效果，因此，将多媒体教学应用到该课程的教学中，通过多媒体技术将实际应用中的电路和电力电子装置做成影音资料带到课堂上，可以提高学生的感性认识，激发学生学习的兴趣。随着计算机网络技术的发展，还可以利用网络教室开展多媒体教学，是一种更有发展前景的现代化教学手段。

四、加强实验、实践环节，注重学生综合能力培养

电力电子技术具有很强的实践性，而实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学方法的重要手段，因此，应精选最基本的也有较高实用价值的实验项目。在实验教学中，教师应选择教材上具有代表性的实验来组织教学，例如，选择在计算机、通信设备及家用电器等广泛应用的半桥型开关稳压电源作为实验项目，介绍典型的开关电源电路结构、元器件和工作原理，使学生对开关电源有了深刻的理解，增强学生的学习兴趣。由于电力电子电路具有强、弱电结合的特点，要特别强调操作的规则、保证实验安全。在实验教学中，教师还可以采用虚实结合的教学方式，即部分实验采用计算机仿真软件来实现，特点是具有精度高、重复性好的优点，是进行科学研究和教学的重要手段之一。将仿真软件引入教学中，可以让学生自己去动手设计和开发实用电路模型，并对电路运行效果进行模拟实验。使学生充分发挥想象力，极大地提高了学生的思维能力和动手能力。

电力电子基础范文篇4

王兆安和刘进军主编，机械工业出版社2009年出版的《电力电子技术》，着眼于电气工程及其自动化专业、自动化专业教学实际，对上一版内容进行适当调整，提升该书在本科电力电子教学实践中的实用性、适用性。相较于上一版和同类书籍，该书亮点颇多：

其一，结构分明，层次井然。该书共10章，第1章绪论简述电力电子技术的概念、发展史、应用以及本书的内容和使用说明；第2章主要介绍不可控器件、半控型器件、典型全控器件和其他新型电力电子器件等；第3章至第6章详细阐述电路问题，包括整流电路、逆流电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路等不同的电路模式；第7章与第8章分别讲述PWM控制技术的基本原理、控制方法、跟踪控制技术和软开关的基本概念、电路分类、技术研究新进展；第9章从电力电子器件的驱动、保护、串联和并联使用方面讨论电力电子器件应用的共性问题；第10章则重点论述电力电子技术在不同电力系统中的应用。各个章节联系紧密，且难度层层递进，符合读者阅读学习基本规律和习惯；主次分明，详略得当，便于读者掌握该书核心内容。

其二，内容丰富实用。以往电力电子课程教学质量提升成效不佳的主要原因是教学内容偏离实际，忽视了电力电子教学知识的实用性、可操作性以及学生实际的学习需求。电力电子技术本身是一门应用性极强的课程，需要学生具备一定电力电子技术相关基础理论的同时，更重要的是具备一定操作、实践能力。随着社会经济科技不断发展，电力电子技术新的元器件不断出现，元件集成规模不断扩大且功能更加全面，电子产品内部的集成元件也随之增多，电路也更为复杂。因而从客观上来说，电力电子技术教学内容需要保持与时俱进，才能确保高校人才培养的有效性和科学性，更好地满足人才市场需求。《电力电子技术》在第4版的基础上对原有内容进行适当调整和补充，涉及电力电子基本概述、发展史、整流电路、逆变电路、PWM控制技术、软开关技术等多层次内容，为培养学生过硬实践能力和创新能力提供坚实理论基础。同时，为提升读者对该书电力电子理论的理解和运用，编者还深度探讨了电力电子器件应用的共性问题、电力电子技术的应用等实践性较强的问题，并在每章节后都有习题和思考题，以及单独的教学实验板块，例如三相桥式全控整流电路的性能研究、直流斩波电路的性能研究、单相交一直一交变频电路的性能研究等，强化学生对电力电子技术理论知识与具体应用场景的联系性，从而提升学生对电力电子技术理论知识应用实践的意识和创新创造意识。

其三，理论阐述通俗易懂，图文并茂。兴趣是学习的老师，要想提升学生对电力电子技术这门课程的学习主动性和积极性，提升教学内容的趣味性和可读性十分重要。电力电子技术相关基础定理、元器件工作原理、电路工作原理及其性能等内容是学生学习该课程的基础知识，但是仅凭文字描述，学生很难理解透彻并掌握，因而需要借助图片和图示进行理解、记忆、强化。编者摒弃以往电力电子书籍满篇专业术语的枯燥编撰方式，转而采用通俗易懂的语言阐述电力电子技术相关理论，并配以恰当的图片和实验图书解析，帮助读者进一步掌握该书要旨。鉴于《电力电子技术》对电力电子教学的深刻解读，教学者可从以下几个方面开展电力电子教学方法创新：首先，课程理论与实践相结合，激发学生兴趣。教授电子技术时，教师可将其课程内容与工程实践相结合，同时学习专业基础理论与实践知识；也可通过具体实物和电子设备给学生演示电子技术相关的操作，激发学生对电子产品工作原理的求知欲，培养学生学习兴趣。

电力电子基础范文篇5

1电力电子器件的一般特征

(1)处理电功率的能力大

(2)工作在开关状态

(3)需要由信息电子电路来控制

(4)需要安装散热器

2电力电子器件的分类

2.1按器件被控程度分类

按照器件控制信号的控制程度，电力电子器件可分为以下三类：

(1)不可控器件。这类器件一般为两端器件，一端是阳极，另一端是阴极。与电子电路中的二极管一样，具有单向导电性。其开关操作仅取决于其在主电路中施加在阳、阴极间的电压和流过它的电流，正向电压使其导通，负向电压使其关断，流过它的电流是单方向的。不可控器件不能用控制信号来控制电流的通断，因此不需要驱动电路。这类器件就是功率二极管(PowerDiode)。

(2)半控型器件。这类器件是三端器件，除阳极和阴极外，还增加了一个控制门极。半控型器件也具有单向导电性，但开通不仅需在其阳、阴极间施加正向电压，而且还必须在门极和阴极间施加正向控制电压。门极和阴极间的控制电压仅控制其开通而不能控制其关断，器件的关断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。这类半控型器件是指晶闸管(Thyris-tor)及其大部分派生器件。

(3)全控型器件。这类器件也是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可以控制其开通，还能控制其关断。这类器件很多，包括门极关断晶闸管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(功率MOS-FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)。目前常用的是功率MOSFET和IGBT。

2.2按控制信号的性质分类

按照控制信号的性质，电力电子器件可分为以下两类：

(1)电流驱动型器件。驱动信号加在器件控制端和公共端之间，通过从控制端注入或抽出电流来实现器件的导通或者关断的控制，这类电力电子器件称为电流驱动型器件或称为电流控制型器件。

(2)电压驱动型器件。通过施加在控制端和公共端之间的电压信号来实现器件的导通或者关断的控制，这类电力电子器件称为电压驱动型器件或称为电压控制型器件。

2.3按参与导电的情况分类按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为三类：

(1)由一种载流子参与导电的器件称为单极型器件；

(2)由电子和空穴两种载流子参与导电的器件称为双极型器件；

(3)由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件称为复合型器件。典型电力电子器件的分类和用途见表1。

3电力电子器件的发展历程

电力电子器件的发展，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。这一阶段的电力电子器件在低频、大功率变流领域中的应用占有优势，取代了早先的汞弧整流器。1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，功率二极管开始应用于电力领域，1956年贝尔实验室又发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管器件，开创了传统的电力电子器件应用技术阶段，实现了弱电对强电的控制，在工业界引起了一场技术革命。晶闸管的迅速发展使得中大功率的各种变流装置和电动机传动系统得到了快速发展。但关断这些器件的控制电路存在体积大、效率低、可靠性差、工作频率低以及电网侧和负载上谐波严重等缺点。

第二阶段是20世纪70年代后期以GTO、GTR和功率MOSFET等全控型器件为代表的发展阶段。这一阶段的电力电子器件开关速度高于晶闸管，它们的应用使变流器的高频化得以实现。

第三阶段是20世纪80年代后期以IGBT复合型器件为代表的发展阶段。IGBT是功率MOSFET和GTR的复合。功率MOSFET的特点是驱动功率小、开关速度快；GTR的特点是通态压降小、载流能力大。IGBT的优越性能使之成为电力电子器件应用技术的主导器件。

第四阶段是以PIC、HVIC等功率集成电路为代表的发展阶段。高速、全控型、大电流、集成化和多功能的电力电子器件先后问世，开创了现代电力电子集成器件的新阶段。这一阶段，所使用的电力电子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PIC，它实现了器件与电路、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。国内外电力电子器件的最新研制水平见表2。

4电力电子器件的应用与展望

电力电子器件的应用是电力电子技术的一部分。电力电子器件的应用技术称为变流技术，它包括用电力电子器件构成各种电力电子电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。

4.1变流技术的分类

(1)AC/DC变换。把交流电压变换成固定或可调的直流电压称为整流。这类变换装置通常称为整流器。

(2)DC/AC变换。把直流电变换成频率固定或可调的交流电称为逆变。这类变换装置通常称为逆变器。按电源性质可分为电压型逆变和电流型逆变，按控制方式可分为方波逆变、PWM型逆变和谐振型(软开关)逆变，按换相性质可分为靠电网换相的有源逆变和自关断的无源逆变。

(3)AC/AC变换。把一种形式的交流电变换成频率、电压可调或固定的另一种形式的交流电，只对电压、电流或对电路的通断进行控制而不改变频率的称为电力控制，改变频率的称为变频控制。

(4)DC/DC变换。把固定的直流电压(或电流)变换成可调或恒定的另一种直流电压(或电流)，称为斩波。DC/DC变换广泛应用于计算机电源、各类仪器仪表、直流电动机调速及金属焊接等。谐振型软开关技术是DC/DC变换的发展方向，该技术可减小变换器体积、质量，提高可靠性，并有效解决开关损耗问题。

4.2电力电子器件的应用

近年来，由于电力电子变流技术的迅猛发展，已经成为其他工业技术发展的重要基础。电力电子器件不仅应用于电力系统，也广泛应用于工业、交通运输、通信系统、计算机系统、新能源系统；还应用于照明、空调等家用电器中，可概括为以下几个领域：

(1)电力系统。为了控制和改善供电质量，发电厂发出的交流电必须经过电力电子装置的处理后送到用户端，没有电力电子器件的应用，就没有电力系统的现代化。从技术层面来讲，电力市场的引入将产生对电力品质的改善装置，如不间断电源(UPS)、静止无功补偿装置(SVC)、静止无功发生器(SVG)、动态电压恢复器(DVR)、电力有源滤波器(APF)、限流器、电力储能装置、微型燃气发电机(MicroCasTurbo)等新需求；再生能源、环保发电技术等分散发电将需要交直流变流装置。

(2)新能源利用与环境保护。电力电子器件装置还用于太阳能发电、风力发电装置与电力系统的联网，以及太阳能发电与风力发电电能的改善。现代社会对环境造成了严重的污染，温室气体的排放引起了国际社会的关注。我国改革开放以来能源消费量急剧上升，二氧化碳排放量也有较大增加。我国十分重视再生能源的开发，2006年我国实施了《再生能源法》。光伏、风力、燃料电池等新能源发电技术推动电力电子技术的应用，并形成电力电子技术的巨大市场。(3)混合动力汽车。由于电力电子器件应用技术的迅速发展，交流电动机的调速性能可以和直流电动机相媲美。在工业电动机的控制中，交流调速、直流调速以及节能和软起动都是通过电力电子器件实现的，其驱动结构如图1所示。

(4)交通运输。铁道电气化、电力机车控制、磁悬浮列车的使用都离不开电力电子器件，高级汽车中许多电机的控制是靠变频或斩波实现的。电动汽车的电动机控制和蓄电池充电也是靠电力电子装置实现，飞机、船舶、电梯等都离不开电力电子装置。

(5)电源。不间断电源、电解电源、电镀电源、开关电源、微机及仪器仪表电源、航空电源、通信电源、交流电子稳压电源、脉冲功率电源、动力牵引及传动控制用电源都是靠变流技术实现的。

电力电子基础范文篇6

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

1、整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。

2、逆变器时代

七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

3、变频器时代

进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

二、电力电子技术的应用

1、一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不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、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

2、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。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。3、电力系统

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。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。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。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。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。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。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。

4、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。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

5、家用电器

照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

6、其他

电力电子基础范文篇7

【关键词】配电网；电力电子装备；互联；网络化技术

前言

配电网中的电力电子装备不仅要保证自身的运行稳定性，还要实现与同一系统下的其他电力电子装备进行交互和通信，从而确保整个系统的正常运行以及智能化监测功能的正常使用。在电力电子技术的快速发展下，配电网设备的智能化功能已不再局限于电能质量调节，还可实现电能双向、多向流动控制或更复杂的电能调节功能。其中，改变传统装备独立工作运行方式，是满足复杂配电网控制功能的关键。需要建立一体化网络，进一步提高装备之间的联动性和通信及时性。

1配电网电力电子装备的研究

现代电力电子技术的研究和应用方向，实际上通过采用不同的电力电子装备，进行电能变换。配电系统中，应用的电力电子技术十分广泛，包括功率开关器件、无源元件、变换器技术、封装技术、冷却技术等。一个完整的配电网可以划分为三个层次，即器件、变压器、电力电子系统。其中，半导体开关器件是构成电力电子系统的重要基础，器件材料、结构、氧化层形成等则是影响器件性能的关键因素。随着材料科学的发展，目前SiC和GaN等新型半导体材料已经被应用到配电网中，使其开关损耗得到进一步降低。变换器是电能功率处理装置，将输入的电能形式转换为所需的电能幅值和频率，再进行输出。目前变换器功能已经达到99%以上，并能够通过多个变换器的连接，提高电压与电流处理能力，从而满足配电网容量要求。由多个不同类型的电力电子装备构成的复杂电路即为电力电子系统，一般设计为分层结构，由系统控制器收集变换器状态信息，并下达指令，执行闭环运算和保护等功能。目前高压大电流电气器件与无源元件的配合使用，使直流配电网的设计和实现成为可能。

2配电网通信系统分析

在电力电子技术和信息网络技术的快速发展下，配电网的智能化程度越来越高，许多电子装备可以进行信息自动采集，并利用网络方式进行传输，根据检测进行远程控制。但由于配电网中的电力电子装备数量多，运行方式复杂，要实现所有设备的互联和网络化通信，还需要建立更加智能的配电网通信系统。配电网通信系统要实现的功能主要包括全网节点的信息汇集、指令下派、辅助调度分析与决策等。目前电力系统主要采用三级通信结构，即高压等级到中压等级、发电端到176电力讯息输电端、以及主变电站的SCADA系统覆盖。在三级通信结构下，控制中心可实现对配电网中电力电子设备的实时数据收集与远程监控功能。随着配电网智能化程度的提高，其功能不再局限与对电力电子设备运行数据的简单监测，二是要实现配网调控，主动对配电网中的电力电子设备进行管理。采用单一通信方式难以实现不同规模的信息通信需要，因此，未来配电网通信系统将相多种通信方式的混合应用方向发展。

3配电网电力电子装备互联及网络化的关键技术

3.1系统框架设计

在智能配电网的建设过程中，越来越多的电力电子设备被应用到系统中，包括配电网DFACTS设备、可再生能源接口、用户侧用电设备电源等。以往配电网主要采取将不同电力电子设备功率端联接到一起的形式，但无法实现在电网层次对设备运行进行调节。因此，智能化装置的灵活性、可控性还没有被真正发挥出来。现阶段的配电网系统架构调整将逐渐改善这一问题，将每个电力电子装置看作一个网络节点，通过构建通信网络，连接所有的节点，实现对节点电能状态的实时采集、实时指令等功能，从而在电网层次，协调各电力电子装置运行，这是互联和网络化技术的关键所在。符合上述要求的配电网系统设计主要包括以下几个部分：电力电子模块（PEBB）、机械设备模块（MEBB）、能量管理模块（EM）、能量产生源（Producer）、储能（Storage）、负载（Load）等，如图1所示。在该系统框架下，电网不仅包括能量流，还包括各节点产生的信息流。智能装置具有对电能的主动调节能力，因此不同电网间接口以及分布式发电端、负载等均有智能装置承担，并参与通信和命令执行。该系统架构的应用可以将传统集中式发电和用电模式改变为分布式发电和用电模式，实现以用户为导向，汇集网络内所有信息，为实时电价的实现提供保障.

3.2即插即用功率接口

在上述电力电子装备的互联与网络结构中，关键实现要素包括即开放标准操作系统、能量路由器和插即用功率接口等。其中，即插即用功率接口主要负责计入储能电池和分布式发电终端等装置。在这种功率接口的应用下，各种不同设备输入的电能形式可分别被转换为匹配于系统运行的形式，实现对不同电能形式的转换。而且这种功率接口实际上也是一种电力电子设备，可采用PV并网逆变器和双向变换器等实现。在采用该功率接口时，需要配置通信接口，通过采用标准协议，对接入到配电网中的设备进行快速识别，最终将终端设备的信息上传到网络控制中心处，由控制中心调控指令，调节设备运行。即插即用功率接口的使用不仅能够满足功能接口的一般功能要求，而且具有使用方便、反映灵敏等优势，目前已经在配电网中得到了较为广泛的应用。

3.3能量路由器

能量路由器即能量智能管理模块（IEM），在中低压配电网中，能量路由器主要作为接口来使用，可实现能量的双向流通，并提供低压直流母线，方便可再生能源设备的接入。在上述的网络化系统架构中，同样需要采用标准开放协议，确保能量路由器功能的正常发挥，实时接收功率接口传输过来的终端信息，并为各终端设备提供指令参考。其中，参考指令参数主要根据当前配电网中的终端设备工作状态及电网质量来确定。同时，能量路由器还负责维持低压配电网电压的稳定性，限制电压穿越与故障电流等。配电网中的用户类型和规模均不同，在能量路由器选择过程中，功率和电压等级方面也应加以区分。比如一部分能量路由器是针对民用用户设计的，容量一般为20kVA，还有部分能量路由器是针对工业用电大户设计的，容量可达到500kVA。对于后者，可直接由中压配电网供电，然后通过三相低压交流母线为用户供电。在上述互联网络中，能量路由器是一个关键设备。

3.4开放标准操作系统

上述配电网电力电子装备互联与网络化系统的实现需要采用开放通信协议标准操作系统，包括TCP/IP或HTML协议等。开放标准操作系统是一个通用网络协议，在配电网中使用的功率接口、能量路由器等装置，都必须支持开放标准协议，从而实现全网设备的识别、监测和调控等功能，协调全网运行。此外，通过将通用网络协议安装到智能手机端或用户PC机端，还可以满足用户实时查询用电信息、网上电价查询及电费缴纳等功能提供支持。用户在操作过程中可连接到区域网络调度中心，汇总实时用电信息，对其加以分析，并根据结构进行主动控制。从系统主要功能来看，上述系统架构又可以成为能量互联网，其重要组成部分是能量流与信息流，这是组成电力电子互联网的重要基础。在不同类型的电力电子装置广泛应用下，目前能量层已基本实现了互联互通，而通信层的网络化程度仍较低，具体表现为各网络节点的信息化程度较低、智能电表等通信功能设备利用效率低，因此目前配电网实时控制能力还未达到预期水平，需要进一步研究通信层网络化技术的实现。

4结束语

综上所述，电力电子设备在配电网中应用广泛，实现其互联和网络化管理，可以进一步提升智能电网的自动化水平，实现不同装置之间的联动管理。目前电力电子技术的快速发展以及智能化技术的发展都为新型电力电子装置互联网络的构建提供了基础，本次研究提出了一种具体的互联网络实现方式，并指出其中的关键技术，希望可以为配电网电力电子装备网络化的研究及系统设计提供参考。

参考文献

[1]刘润宇.探究配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J].通讯世界，2017（19）：212~213.

[2]逯志刚.浅谈网络化技术在配电网电力电子装备互联中的应用[J].中外企业家，2016（30）：95.

电力电子基础范文篇8

关键词：电力电子技术；电源技术；电力电子产业

电力电子技术，就是运用电力半导体器件以及电子技术对电气设备的电功率进行控制的一种技术。它把电力半导体器件、电子技术、自动控制技术与电力变换技术等多种技术相结合，是一门交叉学科。经过几代人孜孜不倦的努力，我国的电力电子产业发展的比较快速。自从第一个可控硅的出现，电力电子器件及其应用技术的发展已经持续了将近50年。电力电子器件的发展历经了不控器件和半控器件，电流、电压全控器件和功率集成电路等几个时期，器件的体积在不断地减小，而且，功率损耗较大的开关时间也大大降低，工作频率大幅度的增加，而且在电力电子技术上的新突破变为实际应用的时间也缩短。它涉足领域广泛，在电力、机械、通讯、交通等领域发挥着重要作用，是如今高新技术不可或缺的一部分。

1电力电子器件的发展

由于电力电子器件不断发展，电力电子技术也取得了较大进步。电力电子技术的发展可分为以下几个阶段，第一阶段为1950～1960年，在这一阶段，半导体器件中重要的技术得到了完善；第二个阶段从1970到1980年底，关键的电力电子器件包括场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、可关断晶闸管的发展，使功率变换的要求得以实现；第三个阶段是从1990年始一直到现在，电力电子技术已经基本成熟，电压全控型的电力电子器件与智能型集成功率模块技术实现了飞跃式的发展。到目前为止，电力电子器件的水平基本上稳定在109～1010W／Hz的水平。为了超越器件的极限，可以向两个方向发展：一是更换更新的器件构造，二是应用宽能带间隙的半导体器件，如SiC器件和GaN器件。

2对电力电子产业现状的分析

毋庸置疑的是，电力电子的应用技术对我国国民经济的发展起着很大的促进作用。为了大力发展电力电子技术，政府将电力电子技术列入国家“九五”科技发展规划和国家关键新技术发展计划。尽管电力电子产业得到了较快发展，但同时也面临着一些挑战，研究与调查表明当前我国电力电子产业发展的同时存在着有利因素与不利因素。2．1有利因素。我国电力电子技术的发展在如下方面取得很大的成功：由于Si材料的发展与运用，技术的不断成熟等，大功率相控晶闸管与大功率快速晶闸管在部分地区已经有较大地发展，市场份额在逐步加大；功耗很低的中功率可控硅在国外市场所占份额较大；电力电子的集成化与数字化技术得到较大的发展；在东南部地区，成本较低的中低功率模块，价格相对低廉的普通二极管与晶闸管芯片在国内市场比重较大，因此可以不用进口，节约了成本。2．2不利因素。我国的工业化进程还处于一个不发达阶段，在工业化进程中依然要面对一系列问题。在电力电子领域内主要面临以下问题：科技发展的基础相对于其他发达国家较为薄弱，再加上这个领域发展速度太快，我国在这个领域的发展滞后于国际步伐；我国生产的大部分电力电子器件仍然局限于可控硅，很多研发出来的高科技产品依然依赖于国外产品的组装集成；产品研发的效率还不是太高，新能源技术还不成熟。

3电力电子产业发展的目标以及建议

为了应对国内外市场紧迫的竞争形势，尽快改变我国电力电子技术的落后现状，应尽快采取有力的措施。我国政府可以采取以下的发展战略：（1）朝着大容量、智能化的方向发展电力电子器件，尤其注重发展中小功率半导体器件的高功率化、模块化、数字化、快速化，发展创新型科技。（2）着力提高电子产品的效率与电能，尽量消除或者降低电力公害，减少电磁干扰。因此研究的重点内容就是更好地提高电能变换效率，让待机损耗降到最低。（3）运用新型半导体材料制造新型功率器件，加强对新一代碳化硅、砷化镓功率器件的开发。（4）大力发展智能化的电路集成系统产品，把这个复杂系统模块化，从而可以达到标准化、生产自动化、批量化生产，降低成本。

4结论

电力电子技术的发展，为逐渐改造传统产业和开拓新的产业奠定了一定的基础，而且在科技发展中所起的作用越来越关键，在如今的高新技术中扮演着不可缺少的角色。总而言之，电力电子产业在未来的应用前景越来越广阔，必然会成为21世纪电子产业的一个重要的组成部分。

作者:姜雪菲 任宝森 单位:青岛大学

参考文献：

［1］王兆安，杨旭．王晓宝．电力电子集成技术的现状及发展方向［J］．电力电子技术，2003，37（5）：90－94．

电力电子基础范文篇9

（1）“电力电子技术”的主体框架，基本内容、各部分内容之间的逻辑关系，以及贯穿全课程的关键线索是什么？这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题，直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。“电力电子技术”主要由三大部分组成：[2]电力电子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路；对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中，各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多，突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通断型电力电子器件的存在，使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性；但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后，整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制（PWM）则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型（即不可控型、半控型、全控型）则是将各种变流电路及其控制技术（对不可控型器件构成的电路不存在控制问题）构成一个有机整体的关键线索。

（2）“电力电子技术”的教学目标是什么？也就是说，学了这门课程以后，学生能够做到些什么？为了从宏观上控制大学的教学质量，教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”，一般涉及两个方面的内容：一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能；另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次，例如，识记、了解、理解、应用（可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等）。通过对“电力电子技术”的学习，学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）、电力场效应晶体管（PowerMOSFET）和绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数；熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析，以及各种性质的负载对电路工作性能的影响；掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算；掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算，了解交-交变频电路的基本原理；掌握逆变电路，特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析；了解软开关技术的基本概念；了解电力电子技术的发展方向。

（3）“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么？了解历史，分析现状，是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”，首先，要清楚所授课程的发展经历了几个阶段；其次，应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果；最后，对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎，从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪，创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时，不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况，还应关注本课程所属学科的最新科研进展。由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期，各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生；随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展，电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于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（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现，实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用，而且使得电路的控制性能大为改善，因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期，以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，因此，IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的，还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）。目前，把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）成为了电力电子技术发展的一个重要方向。

（4）“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么？整个大学四年的教学过程是一个系统工程，而具体到某一门课程则只属于它的一个局部，因此，各门课程的教学不能孤立地进行，而必须与其他课程相互配合，特别是要关注前修课和后续课。“电力电子技术”是一门技术基础课，在学习它之前，学生应学过“电路”和“电子技术基础”，并已能熟练使用示波器等电子仪器；而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。

（5）“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生？设计一个合理的教学步骤或教学过程，并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。一般来讲，教学过程可分为三步走：首先，是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化，并通过教学内容这一载体反映出来。然后，采用各种行之有效的教学方法，帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标，所谓“授之鱼，不如授之以渔”。比如，可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，[3]验证相位控制方式和PWM方式；帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型，并善于利用Google搜索网络资源；最后，就是要合理评价学生的进步。教学方法是多种多样的，包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等，[1]上述方法都有它们各自的优势和不足，适用于不同的场合，因此，不应盲目肯定或否定一种方法，而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言，笔者非常信赖案例教学法——通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。2.6件准备工作有了对上述5个基本问题的认识后，接下来就应该做好以下6件准备工作了：认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲；认真选择、研读教材及参考书；认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材；自己动手做过教材中的全部练习题及思考题；了解学生；撰写一份“电力电子技术”教学安排表，并在课前发放给每个学生。其中，最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。所谓“研读”，是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍，从而把教材中的重点和难点部分完全吃透，即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。

西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》（第4版），[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的，与正文相互呼应、相互配合，有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题，也最需要教师的帮助和指导，因此，教师必须事先亲自动手做一遍，做到对所有习题都心中有数，这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。所谓了解学生，首先，是要了解学生当前的知识基础，因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次，是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息，以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法，如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后，整体性备课才能算大致完成，所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”；据此，实现每次课的课前备课，即写出一份针对每次课的教案，从而给学生具体上好每一次课。

做好每一次课的课前备课工作

整体性备课是非常重要的，但课还得一次课一次课地讲。事实上，只有每一次课都讲好了，整体性的把握才能落到实处，因此，在每一次讲课之前也要备好课，具体来说：要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目，确立教学目的，选择具体内容及讲授重点；根据教学的具体内容确定教学模式，例如，课堂讲授、实验或讨论等；要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿，应服从并服务于主题，把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好；选择合适的教学方法和教学手段；写出一份教案来，准备在课堂中使用。其中，教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。一般来说，一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成：概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想，涉及授课对象及其特点（重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力）、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤，用以落实概述中的基本分析和指导思想，通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。

重视第一堂课

俗话说，良好的开端是成功的一半！第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好，为以后的讲课就创造了良好条件；相反，如果第一堂课准备不足，给学生的印象不好，以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此，教师首先要从思想上高度重视第一堂课。那么，第一堂课怎样才算成功呢？“兴趣是最好的老师”，笔者认为，第一堂课应努力使学生产生三个兴趣：让学生对教师产生兴趣；让学生对电气工程学科产生兴趣；让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此，教师须明确教学目的，并完美演绎“三个介绍”。

1.明确教学目的“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力，即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力，但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱，因此，第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来，免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容，如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么，什么是电力电子技术，它的发展经历了哪些阶段，目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明，使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时，要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用；阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系；并结合授课对象所学专业的特点及需要，介绍电力电子技术目前主要应用的领域。

2.教师的自我介绍对于任何一门新开课，简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生，使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心，少一些顾虑。因此，教师在进行自我介绍时，需注意以下几个方面：第一，内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如，笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍，为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二，用语准确、规范、生动，有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三，要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生，使学生对教师产生信任感和敬佩感。

3.电气工程学科的介绍电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科，下设5个二级学科，分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。作为现代科技领域中的核心学科之一，以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科，电气工程的教育和科研不仅在我国，而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课，认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节，“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课，“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课，“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计（论文）”等专业实践环节的学习和培训，培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中，各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。由于电气工程研究范围广泛，应用前景乐观，加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型，因此，该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说，从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作，也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作，或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。通过对电气工程学科的介绍，一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感，并形成正确的学习观，明确学习目的；另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。

4“.电力电子技术”学习方法的介绍对于学生而言，他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么，学完了以后有什么用，难不难学，该怎样学等，因此，教师在第一堂课上，应结合自己的学习经历和科研体会，向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如，笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历，鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，验证相位控制方式和PWM方式；鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型；将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们，以期达到“授之渔”的目的。

掌握并运用好教学基本原则

首先，要建立一个指导思想，就是“教完全是为了学”，即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。其次，应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的，而是在教师的启发、引导下，通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体，教师是教学活动的主导，有利于发挥二者的积极性。那么，每一堂课怎样实施启发式教学呢？是不是在讲述一个问题时，只有向学生不断提问才算是启发式教学呢？其实不然。在讲述一个问题时，只要教师抓住了问题的本质，或通过剖析提炼出某类问题的共性，并深刻地阐明了它，在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧，那么对学生就会有启发作用，因而也就属于启发式教学。[1]例如，在讲授基本斩波电路的相关内容时，笔者以Buck电路为例，对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单（开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑），涵盖内容却丰富（涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解，传递函数与控制框图表示等），因此，一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法，另一方面，也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的，共同服务于解决问题的需要。最后，需强调师生互动，发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式：一种是显性的，一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动；后者则体现为思维上、眼神上的互动，尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动，教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题，引导学生自己去发现解决问题的方法，使之有成就感，教师再适时地给予肯定，让学生的学习积极性高涨起来。

结束语

电力电子基础范文篇10

一、“电力电子技术”课程实践教学体系

从培养具有创新能力的应用型人才目标出发，根据“电力电子技术”课程的特点，建立起如图1所示的“电力电子技术”课程实践教学体系。实践教学体系以培养学生的创新能力和实践能力为核心，涵盖课程实验、课程设计、学生科研、教师科研四个方面。在培养体系中，课程实验是基础阶段，课程设计是提高阶段，学生科研和教师科研是升华阶段。下面对体系的四个组成部分予以分别介绍。

1“.电力电子技术”课程实验

课程实验是整个体系的基础阶段，是培养学生创新能力和实践能力的最起码的条件。课程实验包括验证性实验、设计性实验和研究性实验，主要是锻炼学生应用所学的电力电子理论知识验证电力电子主电路、触发电路与控制电路的工作原理、综合应用电力电子技术设计、电力电子电路等方面的能力，使学生具备初步的电力电子技术实验能力。为了更好地锻炼学生的创新能力和实践能力，我们采取的措施一是在实验项目中增加设计性实验项目的比例，使其达到50%，二是大胆尝试研究性实验教学方法。研究性实验教学根据“电力电子技术”课程教学大纲要求，根据课程实验课时要求，让学生完成规定的研究性实验项目。研究性实验项目跟一般的验证性实验项目相比有着本质的区别，着重锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，达到培养学生创新能力和实践能力的目的。研究性实验项目可以单独完成，也可以和其他学生组成小组共同完成。完成后必须撰写实验研究报告并答辩。

2“.电力电子技术”课程设计

课程设计是实践教学体系的提高阶段，主要是锻炼学生在课程实验的基础上综合应用所学的电力电子技术设计某种实际的电力电子应用电路（电力电子装置）或驱动电路、控制电路。设计内容包括电路拓扑结构的选择、功率开关器件的选型与参数计算、控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计等，为将来从事电力电子装置的研究和开发奠定基础。根据需要，我们给学生课程设计的题目也基本上归纳为主电路（含整流电路、斩波电路、交流电力控制与交变频电路、逆变电路）设计及器件选型与参数计算、PWM控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计，同时要求学生能熟练应用PSIM和MATLAB等仿真软件对所设计的电力电子主电路、控制电路和保护电路进行仿真分析。通过课程设计让学生具备“方案论证—理论分析—仿真分析—参数计算—器件选型—实验验证”的电力电子装置设计能力。

3“.电力电子技术”学生科研

学生科研就是积极鼓励学生申报电力电子技术类科研课题，带着问题去学习、去探索，锻炼学生的文献查阅能力、应用电力电子技术解决实际问题的能力等，从理论和实践两个方面全面提升学生的实践能力和创新能力。学生科研的主要途径就是申报各级各类大学生科研项目，如湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目、邵阳学院学生科研项目等。我们鼓励并资助大学生开展研究性学习和创新性实验计划项目，从项目的实施与管理、资助条件与项目申报、项目结题与奖励等几个方面对大学生申报项目进行管理。到目前为止，电气工程及其自动化专业学生已获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项、获得校级大学生科研立项项目2项。这些项目均以电力电子装置的设计与实验为研究内容。通过这些项目的研究，学生发表学术论文8篇、获得软件著作权3项。

4“.电力电子技术”教师科研

除了学生自己申报各级大学生研究性学习和创新性实验计划项目外，同时积极引导学生参与教师与电力电子技术相关的科研课题，进一步培养学生的创新意识和创新能力。在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中，要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。目前，学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”等多项电力电子研究课题当中，学生的毕业设计课题、申报的科研项目也大都与教师的科研课题相关。

二、“电力电子技术”课程实践教学体系的成效

根据以上内容构建的“电力电子技术”课程实践教学体系在电气工程系实践三年多来，成绩显著，学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显提高。到目前为止，学生获得的与电力电子技术相关的成果为：获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项，获得校级大学生科研立项项目2项，获得校级优秀毕业设计（论文）3篇，学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套，发表电力电子学术论文8篇，获得国家实用新型专利1项，获得软件著作权3项，实现了我校电气工程系电气工程及其自动化专业毕业生被许继电气、中山南瑞录用从事电力电子技术研发工作零的突破。在今后的工作中，我们将进一步完善“电力电子技术”课程实践教学体系，进而推广所取得的成果。