(2024年)电力电子技术第5版王兆安课件.pptxVIP

电力电子技术第5版王兆安课件12024/3/26

目录电力电子技术概述电力电子器件整流电路斩波电路逆变电路PWM控制技术电力电子系统的设计与应用22024/3/26

01电力电子技术概述32024/3/26

电力电子技术是一门研究利用半导体电力电子器件进行电能转换和控制的学科。定义经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，现已进入现代电力电子时代。发展历程电力电子技术的定义与发展42024/3/26

电力电子技术的应用领域如风力发电、太阳能发电等可再生能源的并网和储能。如电动汽车、高铁、航空器等交通工具的电力驱动和控制系统。如电机驱动、电源供应、过程控制等工业自动化系统。如数据中心、云计算、物联网等信息技术基础设施的供电和节能。能源领域交通运输工业自动化信息技术52024/3/26

课程目标掌握电力电子技术的基本理论、分析方法和设计技能，具备解决实际工程问题的能力。学习方法注重理论与实践相结合，通过课堂讲授、实验操作、课程设计等多种方式，提高学习效果。同时，关注学科前沿动态，积极参与学术交流和实践活动，不断提升自己的专业素养和综合能力。课程目标与学习方法62024/3/26

02电力电子器件72024/3/26

电力二极管（PowerDiode）结构和工作原理伏安特性不可控器件82024/3/26

主要参数晶闸管（Thyristor）结构和工作原理不可控器件92024/3/26

伏安特性和主要参数派生器件不可控器件102024/3/26

电力晶体管（GiantTransistor，GTR）结构、工作原理和特性二次击穿和安全工作区半控型器件112024/3/26

驱动、保护和应用可关断晶闸管（GateTurn-OffThyristor，GTO）半控型器件122024/3/26

结构、工作原理和特性驱动、保护和应用半控型器件132024/3/26

电力场效应晶体管（PowerMOSFET）结构和工作原理静态特性和动态特性全控型器件142024/3/26

0102全控型器件绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）安全工作区和驱动保护152024/3/26

结构和工作原理静态特性和动态特性擎住效应和安全工作区驱动和保控型器件162024/3/26

03整流电路172024/3/26

单相可控整流电路单相半波可控整流电路简单、经济，但输出电压脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。单相全波可控整流电路带中心抽头的两个二次绕组构成的变压器，结构复杂，但输出电压脉动小，变压器利用率高。单相桥式全控整流电路由四个晶闸管组成桥式整流，在输入正弦波的正负半周都能导电，输出波形脉动小，功率因数高。182024/3/26

123以三相电源作为整流电路的电源，利用三相电源相间的相位差，实现整流输出。三相半波可控整流电路由三组共阴极接法的晶闸管（T1、T3、T5）和一组共阳极接法的晶闸管（T2、T4、T6）组成。三相桥式全控整流电路由三组共阴极接法的晶闸管（T1、T3、T5）和一组二极管（D2、D4、D6）组成。三相桥式半控整流电路三相可控整流电路192024/3/26

有源逆变的工作原理01当交流侧为电感性负载时需要提供无功功率，直流侧电源需吸收无功功率，称为“逆变”状态。有源逆变的应用02用于直流可逆调速系统、绕线转子异步电动机的串级调速以及高压直流输电等。有源逆变的实现条件03要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角α90°，使Ud为负值。有源逆变电路202024/3/26

04斩波电路212024/3/26

通过电力电子开关器件的通断，将直流电压或电流斩成一系列的脉冲电压或电流。斩波电路的基本工作原理斩波电路的控制方式主要有脉冲宽度调制（PWM）和频率调制（PFM）两种。斩波电路的控制方式输出电压或电流的平均值可以通过调节开关器件的通断时间比例来控制，具有效率高、响应快、体积小等优点。斩波电路的主要特点直流斩波电路的工作原理222024/3/26

03复合斩波电路和多相多重斩波电路的应用适用于大功率、高效率、高精度等场合，如电动汽车、风力发电、太阳能发电等领域。01复合斩波电路由多个基本斩波电路组合而成，可以实现更多样化的输出波形和控制功能。02多相多重斩波电路采用多个相位不同的斩波电路并联或串联，可以提高输出电压或电流的等级和稳定性。复合斩波电路和多相多重斩波电路232024/3/26

通过改变直流电机的电枢电压，实现电机的无级调速，具有调速范围宽、平滑性好等优点。直流电机调速将直流电压转换为高频交流电压，再通过整流滤波得到稳定的直流输出电压，具有体积小、重量轻、效率高