【大学课件】电力电子技术Power El.pptVIP

**********************电力电子技术PowerElectronics电力电子技术是现代电子技术的重要组成部分，应用范围极其广泛，例如：电源、电机控制、照明、新能源等。概述1电力电子技术研究电力电子器件、电路和系统的学科，用于转换、控制和调节电能。2核心内容包括电力电子器件的特性、电路拓扑结构、控制策略和应用。3重要意义在现代电力系统、新能源技术、工业自动化等领域发挥着关键作用。电力电子器件二极管电力电子器件的核心组件之一。晶体管控制电流流动的半导体器件。晶闸管可控硅，一种高功率开关器件。场效应晶体管电压控制型器件，广泛应用于电力电子电路。半导体器件的基本特性电流电压特性半导体器件的电流与电压之间存在非线性关系，这与材料的导电特性有关。开关特性半导体器件可以作为开关，在导通和截止状态之间切换，控制电流流动。功率损耗在导通状态下，半导体器件会产生功率损耗，这与电流和电压的乘积成正比。温度特性半导体器件的性能会随着温度的变化而改变，高温会导致器件性能下降甚至损坏。二极管二极管是一种单向导电的半导体器件。它允许电流在一个方向上流动，而在相反方向上阻止电流流动。二极管通常由硅或锗制成。二极管在电子电路中广泛应用，例如整流、信号检测、电压稳定等。它们是电力电子系统中的基本器件之一。晶体管晶体管是一种半导体器件，能够放大或切换电子信号。晶体管在现代电子学中至关重要，广泛应用于各种设备，例如计算机、手机和电视。晶体管的类型包括双极结型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。电力电子开关器件晶体管开关晶体管开关是最常见的电力电子开关器件之一。它们通常用于控制电力电路中的电流流动，例如，在直流-直流转换器和逆变器中。MOSFET开关MOSFET开关是另一种常见的电力电子开关器件。它们通常用于高速开关应用，例如，在电源管理和无线通信系统中。IGBT开关IGBT开关结合了双极型晶体管和MOSFET的优点，具有高效率和高速开关特性，在电机驱动和电力系统等领域得到广泛应用。场效应晶体管结构场效应晶体管（FET）是一种电压控制型器件，通过栅极电压控制电流流过漏极和源极之间的通道。应用FET广泛应用于各种电力电子电路中，例如开关电源、直流电机驱动器、逆变器等。特性FET具有低导通电阻、快速开关速度、高输入阻抗等优势，适用于高频、高功率应用。功率晶闸管功率晶闸管是一种具有三个或更多个PN结的半导体开关器件，广泛应用于电力电子技术领域。其主要功能是将交流电转换成直流电，以及控制直流电的流动，例如在直流电机控制、逆变器、焊接电源等方面都有应用。功率晶闸管的特点是电流容量大、电压耐受性高、开关速度快、价格相对低廉，但也存在一些缺点，例如关断时间较长、容易发生热失控等。绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种功率半导体器件，结合了双极结型晶体管(BJT)的电流控制特性和场效应晶体管(FET)的电压控制特性。IGBT具有高开关速度、低导通压降和高电流承载能力，广泛应用于电力电子系统中。IGBT主要用于直流-交流(DC-AC)逆变器，可将直流电转换为交流电，例如太阳能逆变器和电动汽车驱动器。它们还应用于直流-直流(DC-DC)转换器，可调节直流电压，例如电脑电源。电源转换拓扑直流-直流转换直流-直流转换器将直流输入电压转换为不同的直流输出电压。例如，手机充电器将交流电转换为直流电，并将其降低到适合手机电池的电压。交流-直流转换交流-直流转换器将交流输入电压转换为直流输出电压。例如，笔记本电脑适配器将交流电转换为直流电，并将其降低到适合笔记本电脑电池的电压。直流-交流转换直流-交流转换器将直流输入电压转换为交流输出电压。例如，逆变器将直流电转换为交流电，并将其升高到适合家用电器的电压。交流-交流转换交流-交流转换器将交流输入电压转换为不同频率或电压的交流输出电压。例如，UPS（不间断电源）将交流电转换为直流电，然后再次转换为交流电，以保证在停电时继续供电。整流电路单相整流单相整流将交流电压转换为直流电压，分为半波整流和全波整流。半波整流只利用交流电压的一个半周期，全波整流利用整个周期。三相整流三相整流将三相交流电压转换为直流电压，可以实现更高的效率和更低的纹波。整流电路应用整流电路广泛应用于电源供应，例如：手机充电器、电脑电源、电池充电器等。直流-直流转换电路1降压转换器将输入电压降至较低电压。2升压转换器将输入电压升至较高电压。3隔离式转换器将输入电压转换为与输入电压隔离的