【大学课件】 电力电子技术.pptVIP

*******************电力电子技术概论电力电子技术是将电力系统与电子技术相结合的学科。它研究电力电子器件，电路及系统，以及它们在电力系统中的应用。功率半导体器件及其特性11.二极管二极管是一种单向导电元件，允许电流在一个方向流动，但在相反方向阻止电流流动。22.晶体管晶体管是一种电流控制电流的半导体器件，可用于放大和开关信号。33.可控硅可控硅是一种可控的单向开关元件，可以用脉冲信号控制其导通和截止状态。44.场效应管场效应管是一种电压控制电流的半导体器件，广泛应用于功率放大、开关控制等领域。整流电路1单相整流单相整流电路将交流电转换为直流电，常见的类型包括半波整流和全波整流。2三相整流三相整流电路将三相交流电转换为直流电，主要应用于高功率电力系统中，如电力机车、电焊机等。3桥式整流桥式整流电路使用四个二极管组成桥式结构，能够有效降低整流器的功率损耗。平滑滤波电路1降低纹波平滑滤波电路可以有效降低整流电路的输出电压纹波。2提高直流电压稳定性平滑滤波电路可以使输出电压更加平稳，提高电路的稳定性。3改善负载特性平滑滤波电路可以减小输出电压受负载变化的影响，使输出电压更加稳定。平滑滤波电路通常使用电容作为滤波元件。电容的容量越大，滤波效果越好。直流-直流变换电路基本概念直流-直流变换电路将一个直流电压转换为另一个直流电压，广泛应用于电源、电池充电器等领域。工作原理通常利用开关器件（如MOSFET或IGBT）的开闭控制来调节输出电压。应用例如，将电池的低电压转换为手机或笔记本电脑所需的高电压。分类直流-直流变换器可以分为升压型、降压型和隔离型等。脉冲变压器及其应用脉冲变压器是一种专门用于处理脉冲信号的变压器，广泛应用于电力电子领域。它通常由铁氧体磁芯构成，具有较高的磁导率和较低的损耗，能够有效地传递高频脉冲信号。脉冲变压器主要应用于开关电源、脉冲调制器、高压发生器、信号耦合、隔离等领域。它可以实现电压升压、降压、隔离、信号转换、脉冲整形等功能。变压器饱和及其特点磁芯饱和当铁芯中的磁通量超过其磁化能力时，铁芯会进入饱和状态。此时，磁通量不再随电流线性增加，导致变压器性能下降。磁滞现象铁芯在磁化过程中，磁化曲线呈现出滞后现象，导致变压器产生额外的损耗，影响效率。磁通量泄漏变压器饱和会导致磁通量泄漏，导致变压器匝间电压升高，并增加电磁干扰。工作效率降低饱和状态下，变压器损耗增加，导致效率降低，并可能导致过热。开关电源的工作原理1直流转换将交流电转换为直流电2脉冲宽度调制(PWM)使用开关控制电压的占空比3滤波平滑输出电压，去除噪声4反馈控制调节输出电压以达到目标值开关电源的核心是使用开关器件进行电压转换，利用PWM技术控制开关的导通时间，从而改变输出电压的平均值。滤波器用于平滑输出电压，反馈控制系统则用于稳定输出电压，并根据负载变化进行调节。开关电源的输出滤波电路1LC滤波器LC滤波器是开关电源输出滤波中最常见的类型。它由电感和电容组成，用来抑制输出电压中的高频纹波。2π滤波器π滤波器是另一种常用的输出滤波器。它由两个电容和一个电感组成，可以提供更高的滤波效果。3主动滤波主动滤波使用反馈机制来动态调整滤波器的特性，以实现更精确的滤波效果。开关电源的驱动电路驱动信号的产生驱动电路负责产生控制开关器件的开关信号，通常使用集成电路芯片实现，例如脉冲宽度调制(PWM)控制器。驱动信号的放大开关器件的栅极或基极需要足够的电流才能可靠地开关，因此驱动电路需要放大控制信号。驱动信号的隔离为了防止高压侧信号干扰低压侧电路，驱动电路通常采用隔离技术，例如光耦合器或高压隔离器。驱动信号的保护驱动电路需要具备过压、过流、短路等保护功能，以确保开关器件的安全运行。高频开关变换拓扑升压式变换器将低压直流电压升至高压直流电压。降压式变换器将高压直流电压降至低压直流电压。升降压式变换器输出电压可以高于或低于输入电压。反激式变换器拓扑原理反激式变换器利用变压器磁能储存能量，并通过开关控制电流方向，实现电压升降。主要特点是其简单结构，易于实现控制，在低功率应用中较为常见。应用适用于低功率应用，例如手机充电器、笔记本电脑电源等。在某些特殊情况下，也可能用于中等功率应用，但需要更高功率的器件支持。正激式变换器拓扑电路结构正激式变换器采用一个开关管，当开关管导通时，电流从输入端流经开关管和变压器初级绕组，然后通过整流二极管和输出滤波器到达负载。效率特点正激式变换器效率较高，适用于中