如果不是这个专业的或者这个行业的,可能对电力电子是陌生的。可实际上,我们身边到处都有电力电子的影子。手机、平板、电视、电梯、汽车、火车、飞机……里面都有电力电子技术,都离不开电力电子技术。
近来在浏览电力电子技术的圣经书,电力电子技术基础,封面见封面。
我们先看第一章简介的提纲。停下来,试着根据提纲,看你能想到哪些东西。
什么是power processing?为什么要power processing?记得我都读初中了,我们村上都还没有通电。晚上照明都还靠点煤油灯。高档一点的煤油灯灯芯是可以通过一个旋钮调节的,调节它就可以调节亮度。现在想起来,好像那时候结婚的人,女方嫁妆必有这种灯。不可调节灯芯的灯,有时候也要调节亮度,只能调暗不能调亮,调暗主要靠遮挡。你可能问本来就不怎么亮,为什么还要调暗呢?谁知道呢,也许为了氛围。两种灯都做了power processing.不过电力电子技术主要讲跟电能有关的处理。在电力电子里,power专指电力。“开关”一词很有意思。我们经常听到开关电源。跟这里的开关是一样的。图1.2有控制器,还有参考输入,还有前馈、反馈输入。注意前馈的概念。图1.3讲到了损耗和效率。概念简单确是基础,很重要。图1.4,当前技术目标。注意current 在此位置不是电流。图1.5是电路设计能用到的部件。电阻、电容、电感、变压器、用在线性区的半导体器件、用在开关模式的半导体器件。图1.6举了个简单例子,100伏的直流电源,如何给一个5欧姆的电阻提供10安的电流。欧姆定律总是最简单的,可欧姆定律也是最害人的。初中就学了的欧姆定律,让多少人对电的理解就停在了欧姆定律阶段。负载多种多样。图1.6、1.7讲了两种实现方式。可两种方式的效率都只有50%。图1.8用“开关”方式(SPDT是single-pole double-throw的缩写,单刀双掷开关)实现了平均上满足要求。平均主义在电力电子领域发挥得淋漓尽致。我不喜欢图1.9这种波形,你细想一下,直上直下那根线代表什么意思?开关周期的概念在后面非常重要。现在你可以想一想,开关频率与输出频率会有什么样的关系。图1.10开始加入储能元件电感、电容。滤波的概念开始出现。滤波是非常重要的概念,要从直觉上理解,也要从数学上理解,要让它深入骨髓。一个动作做到极致,情况就会不一样。一个非常非常低频的开关动作,花很少的钱雇个人就可以做到,如果要让开关频率达到千赫兹甚至以上呢?那就得请出半导体开关器件了。思考一下,为什么要提高开关频率?开关频率是不是越高越好?如图1.11,系统开始越来越复杂了。加上了开关实现方式,加上了检测,加上了反馈。图1.12介绍了直流升压电路,也即常说的boost 电路。仔细体会它是如何利用电感储能,并利用电磁感应原理,将电压升高的。从图上看,似乎可以将输出电压升高到无限高,可能吗?为什么?图1.13开始讲PWM了。脉宽变化怎么就实现了输出频率变化?如果频率变化还能勉强理解,它又是如何实现输出幅值变化的呢?周期信号各式各样,周而复始的信号已经够简单的了,还有最简单的周期信号,那就是正弦信号。傅立叶想入场了。图1.14,1.15,1.16开始举例电力电子的应用。简介快结束了,想一想,为什么要那么折腾,交流变直流,直流变交流,交流变更高或更低的交流,直流变更高或更低的直流?如果我们有更好的实现方式,是不是就没电力电子什么事了?