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南航电力电子课件电力电子技术课件
目录contents电力电子技术概述电力电子器件电力电子电路电力电子系统的分析与设计电力电子技术的应用实例电力电子技术的实验与实践
01电力电子技术概述
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行变换和控制的科学，是电子、电力和控制三个学科交叉的综合性技术。经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现已进入智能电力电子时代。电力电子技术的定义与发展发展历程定义
能源领域交通运输工业自动化信息技术电力电子技术的应用领域应用于太阳能、风能等可再生能源的并网发电，提高能源利用效率。应用于电机驱动、电源供应、过程控制等工业自动化领域。应用于电动汽车、高铁、航空器等交通工具的电力驱动和控制。应用于数据中心、通信基站等信息设备的电源管理和节能技术。
追求更高的转换效率和更好的性能，如宽禁带半导体器件的应用。高效率与高性能引入人工智能、大数据等先进技术，实现电力电子系统的智能化管理和优化。智能化与数字化注重环保和可持续发展，推动清洁能源和绿色电力电子技术的发展。绿色化与可持续提高系统集成度，实现模块化设计和生产，降低成本和提高可靠性。集成化与模块化电力电子技术的未来趋势
02电力电子器件
利用PN结的单向导电性工作原理结构简单、价格低廉、耐高压、耐大电流特点不可控器件
应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通，无法自行关断不可控器件
不可控器件耐压高、电流大、开关速度快特点直流电机调速、交流调压等应用
半控型器件工作原理通过基极电流控制集电极电流，可实现放大和开关功能特点耐压高、电流大、开关速度快、控制灵活
应用逆变器、斩波器、交流调压等要点一要点二工作原理通过门极负脉冲使其关断半控型器件
特点开关速度快、效率高、可关断应用逆变器、斩波器、交流调压等半控型器件
VS利用栅源电压控制漏极电流，实现开关功能特点开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好工作原理全控型器件
开关电源、电机驱动等结合MOSFET和GTR的优点，具有电压驱动和电流放大的特性应用工作原理全控型器件
特点开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、变频器、电动汽车等全控型器件
03电力电子电路
整流电路的分类半波整流、全波整流、桥式整流等。整流电路的应用电源电路、电镀、电解、电焊机、电动机驱动等。整流电路的工作原理利用二极管的单向导电性，使交流电的正半周或负半周通过负载，从而得到单向脉动直流电。整流电路的作用将交流电转换为直流电。整流电路
逆变电路的作用将直流电转换为交流电。逆变电路的分类方波逆变、正弦波逆变等。逆变电路的工作原理利用开关器件（如晶体管、场效应管等）的导通和关断，将直流电逆变为交流电。逆变电路的应用不间断电源（UPS）、太阳能发电系统、电动汽车驱动等。逆变电路
ABCD直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用将一种直流电压转换为另一种直流电压。直流-直流变流电路的工作原理通过开关器件和储能元件（如电感、电容等）的充放电过程，实现电压的变换。直流-直流变流电路的分类降压型、升压型、升降压型等。直流-直流变流电路的应用开关电源、LED驱动、电池充电管理等。
交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用将一种交流电压或电流转换为另一种交流电压或电流，同时改变其频率。交流-交流变流电路的分类直接变频电路、间接变频电路等。交流-交流变流电路的工作原理通过电力电子器件的开关动作，将输入交流电转换为所需频率和幅值的输出交流电。交流-交流变流电路的应用变频调速系统、风力发电系统、太阳能发电系统等。
04电力电子系统的分析与设计
分析电力电子系统的工作原理阐述系统在不同工作状态下的行为特性。研究电力电子系统的稳态和动态性能分析系统的稳定性、响应速度、抗干扰能力等。建立电力电子系统的数学模型包括电路拓扑、控制策略、元器件参数等。电力电子系统的建模与分析
确定设计目标和约束条件电力电子系统的设计方法明确系统的性能指标、成本、体积、重量等要求。选择合适的电路拓扑和控制策略根据设计目标和约束条件，选择最优的电路拓扑和控制策略。通过计算、仿真和实验验证，确定电路元器件参数和控制系统参数。设计电路参数和控制系统
优化设计通过改进电路拓扑、控制策略或元器件参数，提高系统性能，降低成本和体积。仿真分析利用仿真软件对电力电子系统进行建模和仿真，验证设计方案的正确性和可行性。实验验证搭建实验平台，对设计的电力电子系统进行实验验证，确保系统在实际应用中的可靠性和稳定性。电力电子系统的优化与仿真
05电力电子技术的应用实例
利用电力电子技术实现直流电能的高效传输，具有线路损耗小、传输距离远等优点。高压直流输电（HVDC）基于电压源型换流器的直流输电技术，具有可控性强、无需交流侧提供无功支持等特点。柔性直流输电（VSC-HVDC）直流输电技术
静止无功补偿
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