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电力电子技术完整版全套PPT电子课件

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目录

电力电子技术概述

电力电子器件基础

整流与滤波技术

逆变与变频技术

直流变换与斩波技术

交流调压与交-交变频技术

电力电子系统仿真与实验

电力电子技术应用案例

电力电子技术概述

01

电力电子技术是一门研究利用半导体器件进行电能变换和控制的学科。

定义

经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，目前正向智能化、高效化方向发展。

发展历程

电力系统

电机驱动

新能源领域

工业自动化

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04

用于发电、输电、配电和用电等各个环节，如高压直流输电、柔性交流输电等。

用于电机的调速、节能和控制，如电梯、空调、电动汽车等。

用于太阳能、风能等新能源的并网发电和储能系统。

用于工业生产线的自动化控制和监测，如传感器、执行器等。

包括整流电路、逆变电路、滤波电路等，用于实现电能的变换和控制。

用于对主电路进行控制和保护，如PWM控制电路、过流保护电路等。

用于驱动半导体器件的开通和关断，如IGBT驱动电路等。

为主电路、控制电路和驱动电路提供所需的辅助电源。

主电路

控制电路

驱动电路

辅助电源

电力电子器件基础

02

半导体材料

介绍硅、锗等常用半导体材料及其特性。

半导体能带结构

阐述半导体中导带、价带和禁带的形成及作用。

载流子与掺杂

解释半导体中的载流子（电子和空穴）以及掺杂对半导体性质的影响。

1

2

3

介绍P型半导体和N型半导体的接触形成的PN结。

PN结的形成

阐述PN结在正向偏置和反向偏置下的导电特性。

PN结的单向导电性

解释PN结在高电压下的击穿现象以及PN结的电容效应。

PN结的击穿与电容效应

03

场效应晶体管

介绍结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管的结构、工作原理及特点。

01

二极管工作原理

介绍二极管的结构、工作原理以及伏安特性。

02

晶体管的分类与工作原理

阐述NPN型和PNP型晶体管的结构、工作原理以及电流放大作用。

功率二极管

介绍功率二极管的结构、特点以及应用场合。

晶闸管

阐述晶闸管的结构、工作原理、触发方式以及应用场合。

可关断晶闸管（GTO）和电力晶体管（GT…

介绍GTO和GTR的结构、特点以及在电力电子电路中的应用。

功率场效应晶体管（PowerMOSFE…

阐述PowerMOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的广泛应用。

整流与滤波技术

03

整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电的电路。

根据电路结构和输出波形，整流电路可分为半波整流、全波整流、桥式整流等类型。

整流电路分类

整流电路原理

可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调节。

可控整流电路原理

可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀等领域。

可控整流电路应用

滤波电路原理

滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平滑的直流电的电路。

滤波电路设计方法

根据滤波电路的类型和性能要求，可选择合适的电容、电感等元件，并确定其参数。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波、LC滤波等。

功率因数定义

功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率之比，反映了电能的利用效率。

功率因数校正技术

功率因数校正技术是通过在整流电路中加入功率因数校正电路，提高电路的功率因数，减少无功功率的损耗。常见的功率因数校正电路有APFC电路、PFC电路等。

逆变与变频技术

04

逆变电路基本原理

将直流电转换为交流电的过程，通过开关器件的通断控制实现。

逆变电路分类

根据输出波形、电路结构、开关方式等不同，逆变电路可分为方波逆变电路、正弦波逆变电路、推挽式逆变电路、半桥式逆变电路和全桥式逆变电路等。

通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流的技术，具有高效、稳定、可调性好等优点。

PWM控制技术

在逆变电路、电机控制、电源管理等领域广泛应用，如PWM调制的正弦波逆变电源、PWM控制的直流电机调速系统等。

PWM应用实例

VS

主要由整流器、逆变器、控制器和电机等组成，实现电机的无级调速和能量回馈。

变频调速工作原理

通过改变电机供电的频率和电压，从而改变电机的转速和转矩，实现对电机的精确控制。

变频调速系统组成

采用先进的电路拓扑结构、控制策略和功率器件，提高逆变器的转换效率和可靠性。

高效能逆变器设计

针对不同的应用场景和负载特性，设计合理的变频调速方案，实现电机的高效、稳定和精确控制。同时，采用先进的散热技术和防护措施，提高变频器的使用寿命和安全性。

高效能变频器设计

直流变换与斩波技术

05

直流变换器基本原理

直流变换器是一种将直流电能转换成另一种或几种直流电能的电力电子装置，通过对开关器件的控制，实现输入电压到输出电压的变换。

直流变换器类型

根据输入输出之间是否有电气隔离，直流