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电力电子技术

汇报人：AA

2024-01-19

目录

电力电子技术概述

电力电子器件

整流与逆变技术

直流-直流变流技术

交流-交流变流技术

电力电子技术应用实例分析

01

电力电子技术概述

电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行变换和控制的学科，涉及电力、电子、控制等多个领域。

定义

自20世纪50年代晶闸管问世以来，电力电子技术经历了多个发展阶段，不断推动着电力设备的变革和进步。

发展历程

电力电子技术广泛应用于能源、交通、工业、通信等各个领域，如新能源发电、电动汽车、智能电网、工业自动化等。

电力电子技术对于提高能源利用效率、减少环境污染、推动产业升级等方面具有重要意义，是现代社会发展不可或缺的关键技术之一。

重要性

应用领域

电力电子技术的基本原理是通过半导体器件对电能进行变换和控制，实现电压、电流、频率等参数的调节和优化。

基本原理

电力电子技术具有高效、节能、环保、可控性强等特点，能够实现对电能的精确控制和优化管理，提高电力系统的运行效率和稳定性。

特点

02

电力电子器件

晶闸管（Thyristor）

一种四层三端半导体器件，具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制。

派生器件

快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等，这些派生器件在结构和性能上有所改进，以适应不同的应用需求。

电力晶体管（GiantTransistor，GTR）

一种耐高压、大电流的双极型晶体管，具有高输入阻抗、低驱动功率、开关速度快等优点。

要点一

要点二

场效应管（FieldEffectTransisto…

一种利用电场效应控制电流的半导体器件，具有输入阻抗高、噪声小、功耗低等特点。

绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）：结合了MOSFET和GTR的优点，具有输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快、通态压降低等优点。

IGBT模块：将多个IGBT芯片及其驱动电路、保护电路等集成在一个封装内，方便使用和安装。

静电感应晶体管（StaticInductionTransistor，SIT）：一种利用静电感应原理工作的半导体器件，具有高速、高压、大电流等特性。

集成门极换流晶闸管（IntegratedGateCommutatedThyristor，IGCT）：一种将门极驱动电路与晶闸管集成在一起的半导体器件，具有更高的开关速度和更低的开关损耗。

注入锁定晶体管（InjectionLockedTransistor，ILT）：一种利用注入锁定原理工作的半导体器件，具有高频、高速、低噪声等特性。

03

整流与逆变技术

整流电路原理

利用二极管的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。

整流电路分类

根据电路结构可分为半波整流、全波整流、桥式整流等。

逆变电路原理

将直流电转换为交流电，通过控制开关管的导通与关断，实现直流电到交流电的转换。

逆变电路分类

根据输出交流电的频率可分为工频逆变电路和高频逆变电路；根据输出波形可分为方波逆变电路和正弦波逆变电路。

VS

通过调节脉冲宽度或频率，改变输出电压或电流的平均值，从而实现对电力电子装置的控制。

PWM控制技术应用

广泛应用于直流电机调速、交流电机变频调速、开关电源、UPS等领域。

PWM控制技术原理

04

直流-直流变流技术

降压型变换器通过控制开关管的导通和关断时间，将输入直流电压降低到所需的输出电压。在开关管导通时，输入电压对电感进行充电，同时电容向负载提供能量；在开关管关断时，电感释放能量，与输入电压一起向负载和电容提供能量。

工作原理

降压型变换器的设计需要考虑输入电压范围、输出电压和电流、开关频率、效率和纹波等参数。选择合适的电感、电容和开关管，以及相应的控制策略，是实现高性能降压型变换器的关键。

设计要点

工作原理

升压型变换器通过控制开关管的导通和关断时间，将输入直流电压提升到所需的输出电压。在开关管导通时，电感储存能量；在开关管关断时，电感释放能量并通过二极管向负载和电容提供能量，同时将输出电压提升到高于输入电压的水平。

设计要点

升压型变换器的设计需要考虑输入电压范围、输出电压和电流、开关频率、效率和纹波等参数。选择合适的电感、二极管和开关管，以及相应的控制策略，是实现高性能升压型变换器的关键。

升降压型变换器结合了降压型和升压型变换器的特点，可以实现输入电压在宽范围内变化时，输出电压的稳定调节。它采用两个开关管交替导通的方式，通过控制开关管的导通时间来实现升降压功能。

升降压型变换器的设计需要考虑输入电压范围、输出电压和电流、开关频率、效率和纹波等参数。选择合适的电感、电容、二极管和开关管，以及相应的控制策略，是实现高性能升降压型变换器的关键。同时，为了提高效