电力电子技术课件(完整.pptVIP

*******************电力电子技术电力电子技术是一门涉及电力变换、电能传输和智能控制的现代工程学科。它在现代生活中扮演着越来越重要的角色,广泛应用于工业、能源、交通等各个领域。课程概述课程目标通过学习电力电子技术的基础知识和原理,掌握电力电子系统的设计与应用。课程内容涵盖电力电子器件、变换电路、电机驱动等关键技术领域。重点培养分析和解决实际问题的能力。教学方式理论讲授、实验实践、案例分析等多种教学手段相结合,提高学习效果。电力电子技术发展历程20世纪初电力电子技术的雏形出现,采用机械式开关控制电力设备。1920年代第一代真空管整流器应用于电力设备控制,为电力电子发展奠定基础。1940年代晶体管问世,标志着电力电子进入固态电子器件时代。20世纪50-60年代电力电子技术飞速发展,功率半导体器件成为主流。20世纪70年代微处理器和控制系统的应用推动电力电子技术走向智能化。电力电子器件的基本特性器件参数电力电子器件的主要参数包括额定电压、额定电流、开关频率、温升等,这些参数决定了器件的应用范围和性能。电路符号常见的电力电子器件有二极管、晶体管、IGBT、MOSFET等,每种器件都有特定的电路符号用于电路图中。特性曲线每种电力电子器件都有自身的电压电流特性曲线,用于分析和选择合适的器件。了解这些特性对电路设计很关键。半导体功率器件概述半导体功率器件是电力电子技术的核心组件。它们能够承受高电压和大电流,并具有快速开关特性,广泛应用于变流电路中。主要包括功率二极管、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。这些功率器件的选择和特性对电力电子系统的性能有重要影响。二极管及其特性二极管结构二极管是由P型半导体和N型半导体组成的PN结构,通过电极引出实现电流单向通过。正向导通特性正向偏压时,二极管会导通电流并产生正向压降,其数值取决于材料和结构。反向击穿特性反向偏压时,二极管会出现反向击穿,产生大电流。这种特性可以用于保护电路。二极管分类根据材料、结构和工作特性,常见的二极管有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管等。晶体管及其特性放大功能晶体管可以放大微弱的输入信号,输出功率远大于输入功率。这使其成为电子电路中的核心器件。开关功能晶体管可以快速切换开关状态,实现数字电路和模拟电路之间的转换。可编程性通过控制晶体管的偏置条件,可以调节其特性,满足不同电路设计的需求。稳定性现代晶体管具有良好的温度特性和可靠性,可靠性远高于真空管。功率半导体器件分类1按特性分类功率半导体器件可分为二极管、晶体管、晶闸管等几种主要类型。每种器件都有其独特的电学特性和应用场景。2按电压等级分类功率半导体器件还可以按工作电压等级划分为低压、中压和高压器件。不同等级的器件适用于不同的电力环境。3按结构分类功率半导体器件还可以按照内部结构划分为MOSFET、IGBT和GTO等不同类型。这些结构差异决定了器件的性能特点。4按应用分类从应用角度看,功率半导体器件可分为开关型和调压型器件。前者主要用于开关电源,后者用于电机驱动等。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)高效率IGBT结合了双极型晶体管的高导通特性和场效应管的高输入阻抗,具有高效率和低损耗的优点。高功率IGBT可以处理大功率电流,广泛应用于电机驱动、电力变换和电源控制等领域。可靠性高IGBT采用绝缘栅结构,具有高耐压和高抗过载能力,能够在恶劣环境下可靠工作。控制简单IGBT的栅极控制特性使其驱动电路简单,易于集成控制。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)1独特的工作机理MOSFET利用金属、氧化物和半导体三层结构,通过施加电压来控制电流的流通,实现开关和放大功能。2快速响应及高效率MOSFET具有开关速度快、导通低压降和导通时低损耗等优点,适用于高频及高功率的电力电子应用。3广泛应用领域MOSFET被广泛应用于开关电源、电机驱动、逆变器、晶闸管触发电路等诸多电力电子领域。4重要发展趋势MOSFET正朝着高压、大功率、高频和低成本等方向不断发展,以满足更加严苛的应用需求。功率二极管和晶闸管功率二极管功率二极管是一种用于电力控制和转换的半导体器件,可以承受较高的电压和电流,广泛应用于整流、开关等电路中。晶闸管晶闸管是一种能控制较大电流的半导体开关器件,可用于控制电压和电流,在交流电网络、电力变换等中广泛应用。特性优势体积小、重量轻效率高、可靠性好可编程控制、灵活性强换流电路基本原理1整流将交流电转换为直流电2逆变将直流电转换为交流电