《功率电路及系统》课件.pptVIP

*****************课程目标掌握功率电路基础知识了解功率电路的基本概念、主动和被动器件、以及能量存储元件的特性。学习电源电路设计掌握交流-直流转换电路、直流-直流转换电路以及开关电源拓扑及原理。熟悉电机驱动电路包括直流电机驱动、交流电机驱动和步进电机驱动电路的设计。掌握功率放大电路了解线性功率放大电路和开关功率放大电路的特点及热管理设计。课程大纲功率电路基础本章将介绍功率电路的基本概念和原理,包括电功率的基本概念、主动器件和被动器件、以及能量存储元件。这些基础知识为后续课程奠定了坚实的基础。电源电路设计本章将详细讨论交流-直流转换电路、直流-直流转换电路以及开关电源拓扑及其工作原理,为电源电路的设计提供理论基础。电机驱动电路本章将探讨直流电机驱动、交流电机驱动以及步进电机驱动等不同类型电机的驱动电路,为电机控制系统的设计奠定基础。功率放大电路功率放大电路是功率电子系统的核心部分之一,包括线性功率放大和开关功率放大两大类。这些功率放大电路的设计关系到整个系统的效率和热管理。电功率的基本概念1功率的定义功率是单位时间内所做的功，表示一个系统产生或消耗能量的速率。2功率的单位功率的单位是瓦特(W)，代表每秒完成1焦耳(J)的能量转换。3功率的分类功率可分为有功功率、无功功率和视在功率，反映不同形式的电能转换。4功率因数功率因数反映电力系统的功率利用效率，是有功功率与视在功率的比值。主动器件和被动器件主动器件主动器件是指能够放大或控制电路中的信号和功率的电子元件,如三极管、晶闸管等。它们具有主动的功能,能够主动地调节电路的工作状态。被动器件被动器件是指不能放大电信号或电功率的电子元件,如电阻、电容、电感等。它们的功能是被动地参与电路的工作,提供所需的电力特性。能量存储元件电感器电感器是一种能量存储电子元件,可以存储磁场能量,在电路中起到电流平滑、电压调节等作用。常见于开关电源、电机驱动等功率电路中。电容器电容器是一种能量存储电子元件,可以存储静电场能量,在电路中起到滤波、耦合、旁路等作用。常见于电源滤波、频率补偿等功率电路中。机械弹簧机械弹簧是一种能量存储机械元件,可以存储位能和弹性应变能。在电机驱动、振动吸收等功率系统中起到能量缓冲和抑制振动的作用。电源电路设计电源电路是功率电子系统中的关键部分,负责将输入的电源转换成所需的电压和电流。这一部分将介绍常见的交流-直流和直流-直流转换电路,以及开关电源的基本原理和拓扑结构。交流-直流转换电路1电桥整流电路利用二极管电桥将交流电转换为脉动直流电，是最常用的交流-直流转换电路。2控制可控硅整流电路在电桥整流电路的基础上增加可控硅元件,可实现对直流输出的精确控制。3电池充电电路将交流电转换为直流电并充电给蓄电池,广泛应用于各种电子设备。4变频电路将交流电变换为可调频的交流电,用于电机驱动和电力变换控制。直流-直流转换电路降压型转换器降压型直流-直流转换器能够将输入的较高直流电压转换为较低的直流电压输出,广泛应用于电子设备的电源系统。升压型转换器升压型直流-直流转换器则能将输入的较低直流电压转换为较高的直流电压输出,常用于太阳能电池、电动汽车等应用中。升降压型转换器具有升压和降压功能的升降压型直流-直流转换器可灵活地调整输出电压,适用于电池供电系统以及其他对电压有严格要求的场合。开关电源拓扑及原理基本拓扑开关电源常见的拓扑结构包括降压型、升压型、升降压型等,各有不同的应用场景。高效转换开关电源通过高效的开关转换,可以实现高达90%以上的能量利用率。精准控制开关电源可以通过闭环反馈控制,实现输出电压的精准调节和稳定输出。电机驱动电路电机作为功率电子系统中重要的负载，其驱动电路设计是功率电子技术的核心应用之一。包括直流电机驱动、交流电机驱动和步进电机驱动等，各种电机驱动电路有其特点和适用场合。直流电机驱动控制原理通过调节输入电压或电流来实现对直流电机速度和转矩的精确控制,满足不同应用场景的需求。常见拓扑常见的直流电机驱动拓扑包括H桥电路和分离式整流电路,具有结构简单、控制灵活的特点。功率电子器件采用功率晶体管或IGBT作为开关器件,实现对电机的高效率、高精度控制。应用示例直流电机广泛应用于电动工具、电梯、电动汽车等领域,是重要的电力驱动系统。交流电机驱动高效节能采用先进的交流电机驱动技术,可以大大提高电机系统的能源利用效率,降低能耗,实现节能环保。精准控制通过对电机速度、力矩等参数的精准控制,可以实现对机械系统的精细化操控,提高产品质量。可靠性高交流电机驱动系统结构简单、