电力电子技术课件及教学3.1-3.3.1
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电力电子技术(第3版)PPT 第一章 电力电子器件
采用硒堆保护的优点是它能吸收较大的浪涌能量；但存在体积大， 反向特点不陡，长期放置不用会发生“储存老化”，即正向电阻增大， 反向电阻降低而失效的缺点，所以使用前必须先加50%的额定电压 10min，再加额定电压2h，才能恢复性能.
Date:
2021-6-26
Page: 25
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
2） 非线性电阻保护
硒堆由成组串联的硒整流片构成，如图所示为硒堆保护几种接 法。(a)图为单相时的接法。单相时用两组对接后再与电源并联； (b)、(c)为三相的接法，三相时用三组对接成Y形或用六组结成D形。
硒堆保护几种接法 a）单相连接 b）三相Y型连接 c）三相△连接
（1）电阻均流 如图b)所示，在并联的各晶闸管中串入一小电阻R是最简便的均流方
法。均流电阻R由下式决定： R (0.5 ~ 2)UT () I Ta
串入均流电阻R后，电流分配不均匀度可大大地改善，但因电阻上有损耗， 并且对动态均流不起作用，只适用于小功率场合。对于大电流器件的并联，均 流可领先各并联支路的快熔电阻、电抗器电阻和连接导线电阻的总和来达到。
Date:
2021-6-26
Page: 31
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（1）静态均压（正反向阻断状态下的均压）
Date:
2021-6-26
Page: 32
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（2）动态均压（开通过程与关断过程的均压）
Date:
2021-6-26
Page: 33
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
IF
UROM URSM
+
_
Date:
2021-6-26
Page: 25
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
2） 非线性电阻保护
硒堆由成组串联的硒整流片构成，如图所示为硒堆保护几种接 法。(a)图为单相时的接法。单相时用两组对接后再与电源并联； (b)、(c)为三相的接法，三相时用三组对接成Y形或用六组结成D形。
硒堆保护几种接法 a）单相连接 b）三相Y型连接 c）三相△连接
（1）电阻均流 如图b)所示，在并联的各晶闸管中串入一小电阻R是最简便的均流方
法。均流电阻R由下式决定： R (0.5 ~ 2)UT () I Ta
串入均流电阻R后，电流分配不均匀度可大大地改善，但因电阻上有损耗， 并且对动态均流不起作用，只适用于小功率场合。对于大电流器件的并联，均 流可领先各并联支路的快熔电阻、电抗器电阻和连接导线电阻的总和来达到。
Date:
2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（1）静态均压（正反向阻断状态下的均压）
Date:
2021-6-26
Page: 32
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（2）动态均压（开通过程与关断过程的均压）
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2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
IF
UROM URSM
+
_
电力电子技术课件
电力电子技术课件
汇报人： 202X-12-29
目录
• 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 • 电力电子技术的应用案例 • 电力电子技术的挑战与未来发展
01
电力电子技术概述
定义与特点
定义
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。它主要关注将电能从一种形式转换为另 一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一 个电压级别转换到另一个电压级别。
案例二：电动汽车驱动系统
总结词
电动汽车驱动系统是电力电子技术的另一个 应用领域，通过使用电力电子转换器实现电 池能量的高效利用和车辆的稳定运行。
详细描述
电动汽车驱动系统利用电力电子转换器将电 池能量转换为电机所需的交流电，驱动电机 运转，实现车辆的加速、减速和制动等功能 。电力电子技术在电动汽车驱动系统中发挥 着重要作用，提高了系统的效率和稳定性，
高效能转换
智能化控制
模块化设计
绿色能源应用
随着能源危机和环保意 识的提高，电力电子技 术在高效能转换方面的 研究将更加深入。通过 新材料、新工艺的应用 ，进一步提高电力电子 设备的转换效率。
随着人工智能技术的发 展，电力电子技术将与 人工智能技术深度融合 ，实现智能化控制。通 过智能化控制，可以进 一步提高电力电子设备 的运行效率和稳定性。
可再生能源系统
用于太阳能逆变器、风力 发电系统的能源转换与控 制，提高可再生能源的利 用效率。
电力电子技术的发展趋势
高效化
研究更高效的电力电子系统和 器件，提高电能转换效率。
智能化
结合人工智能和物联网技术， 实现电力电子系统的智能化控 制和优化。
汇报人： 202X-12-29
目录
• 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 • 电力电子技术的应用案例 • 电力电子技术的挑战与未来发展
01
电力电子技术概述
定义与特点
定义
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。它主要关注将电能从一种形式转换为另 一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一 个电压级别转换到另一个电压级别。
案例二：电动汽车驱动系统
总结词
电动汽车驱动系统是电力电子技术的另一个 应用领域，通过使用电力电子转换器实现电 池能量的高效利用和车辆的稳定运行。
详细描述
电动汽车驱动系统利用电力电子转换器将电 池能量转换为电机所需的交流电，驱动电机 运转，实现车辆的加速、减速和制动等功能 。电力电子技术在电动汽车驱动系统中发挥 着重要作用，提高了系统的效率和稳定性，
高效能转换
智能化控制
模块化设计
绿色能源应用
随着能源危机和环保意 识的提高，电力电子技 术在高效能转换方面的 研究将更加深入。通过 新材料、新工艺的应用 ，进一步提高电力电子 设备的转换效率。
随着人工智能技术的发 展，电力电子技术将与 人工智能技术深度融合 ，实现智能化控制。通 过智能化控制，可以进 一步提高电力电子设备 的运行效率和稳定性。
可再生能源系统
用于太阳能逆变器、风力 发电系统的能源转换与控 制，提高可再生能源的利 用效率。
电力电子技术的发展趋势
高效化
研究更高效的电力电子系统和 器件，提高电能转换效率。
智能化
结合人工智能和物联网技术， 实现电力电子系统的智能化控 制和优化。
电力电子技术第3章(313.23)1精品PPT课件
当a = 0°时，整流输出直流电压平均值最大，用Ud0
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
电力电子技术课件
整流电路原理及分类
整流电路原理
利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。整流电路的核心是二极管， 通过二极管的导通与截止来实现电流的单向流动。
整流电路分类
根据整流方式的不同，可分为半波整流、全波整流、桥式整流等。其中，桥式整 流具有输出电压高、波形好、效率高等优点，应用最为广泛。
逆变电路原理及分类
GTR是一种双极型晶体管，具有 发射极、基极和集电极。
GTR的工作原理
当基极施加正向偏置电压时，GTR 导通；当基极电流减小或施加反向 偏置电压时，GTR关断。
GTR的特点
具有高开关速度、低饱和压降和较 好的线性放大特性等优点，但耐压 和耐流能力较低。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
IGBT的基本结构
交流调压器
定义
交流调压器是一种通过控制交流电压的幅值来调 节输出电压的装置。
工作原理
通过控制晶闸管的导通角，实现对输出电压的连 续调节。
应用
交流调压器广泛应用于灯光控制、电机调速、温 度控制等领域。
交流调功器
定义
交流调功器是一种通过控制交流电源的功率来调节负载功率的装 置。
工作原理
通过控制晶闸管的通断时间，实现对负载功率的调节。
电力电子技术课件
汇报人： 2023-12-31
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 整流电路与逆变电路 • 直流-直流变换器 • 交流-交流变换器 • 电力电子技术应用实例分析
01
电力电子技术概述
定义与发展历程
定义
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。
工作原理
升压型变换器通过控制开关管的 导通和关断，将输入直流电压提
电力电子技术ppt课件
05
交流-交流变换器
交流调压器
工作原理
通过控制晶闸管的导通角来调节输出电压的大小。
优点
结构简单，控制方便，效率高。
缺点
输出电压波形畸变较大，谐波含量高。
应用领域
灯光控制、电机软启动等。
交流调功器
01
工作原理
通过控制晶闸管的通断时间来调节 负载功率的大小。
缺点
晶闸管关断时会产生较大的电压尖 峰，需要采取保护措施。
压的降压变换。
电路结构
降压型变换器主要由输入滤波 电路、开关管、输出滤波电路 和控制电路组成。
控制方式
常见的控制方式有脉冲宽度调 制（PWM）和脉冲频率调制（ PFM）两种。
应用领域
广泛应用于电子设备中，如手 机、笔记本电脑等便携式设备
的电源管理。
升压型变换器
工作原理
通过控制开关管的导通和关断时间，实 现输入电压到输出电压的升压变换。
控制方式
可采用PWM、PFM或滞环控制等非线性控制方法，实现 输出电压的稳定调节。
电路结构
升降压型变换器主要由输入滤波电路、开关管、储能元件 （如电感或电容）和输出滤波电路组成，与升压型变换器 类似，但增加了降压功能。
应用领域
应用于需要宽范围电压输出的场合，如太阳能逆变器、不 间断电源（UPS）等。
03
02
优点
能够实现快速、无级调节负载功率 。
应用领域
电加热、电焊机等。
04
周波变换器
工作原理
将输入交流电的周波进行分割和重组，从而 得到所需频率和电压的交流电。
缺点
需要使用大量的电力电子器件，成本高，效 率低。
优点
能够实现频率和电压的灵活变换，输出波形 质量好。
电力电子技术(徐德鸿,马皓,汪槱生主编)PPT模板
皓，汪槱生主编)
演讲人 202X-11-11
前言
前言
第1章 电力电子器件
第1章 电 力电子器件
01 １ . １ 电 力 电 子 器
件概述
03 １ . ３ 功 率 二 极 管
02 １ . ２ 基 本 特 性 与
工作环境
04 １ . ４ 电 力 晶 体 管
05 １ .５ 功 率
９.５ 电力电 子技术在电力 系统中的应用
0 6
９.６ 新能源 发电
第9章 电力电子 应用技术
９.７ 谐波抑制和电能质量控制 ９.８ 电磁兼容 习题与思考题
参考文献
参考文献
感谢聆听
第3章 直流-直流变换电路的 动态模型与控制
３.１ 开关周期平均与小信号线 性化动态模型 ３.２ 统一电路模型 ３.３ 调制器的模型 ３.４ 闭环控制与稳定性 习题与思考题
第4章 直流-交流变换技术
第4章 直流-交流变换技术
单击此处添加标题
单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。根 据需要可酌情增减文字，以便 观者准确的理解您传达的思想。
3
４.９ 逆变器的控 制
4
４.１０ 逆变器输 出滤波器的设计
第4章 直流-交流 变换技术
习题与思考题
第5章 交流-直流变换技术
第5章 交流直流变换技术
0 1 ５．１ 电感滤波的不控整流电路 0 2 ５．２ 电感滤波的晶闸管可控整流
和有源逆变电路
0 3 ５．３ 电容滤波的不控整流电路 0 4 ５．４ 整流电路的谐波和功率因数 0 5 ５．５ PWM整流电路及其控制方
４.６ 三相 SPWM逆变
电路
４.４ 单相 SPWM逆变
电路
演讲人 202X-11-11
前言
前言
第1章 电力电子器件
第1章 电 力电子器件
01 １ . １ 电 力 电 子 器
件概述
03 １ . ３ 功 率 二 极 管
02 １ . ２ 基 本 特 性 与
工作环境
04 １ . ４ 电 力 晶 体 管
05 １ .５ 功 率
９.５ 电力电 子技术在电力 系统中的应用
0 6
９.６ 新能源 发电
第9章 电力电子 应用技术
９.７ 谐波抑制和电能质量控制 ９.８ 电磁兼容 习题与思考题
参考文献
参考文献
感谢聆听
第3章 直流-直流变换电路的 动态模型与控制
３.１ 开关周期平均与小信号线 性化动态模型 ３.２ 统一电路模型 ３.３ 调制器的模型 ３.４ 闭环控制与稳定性 习题与思考题
第4章 直流-交流变换技术
第4章 直流-交流变换技术
单击此处添加标题
单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。根 据需要可酌情增减文字，以便 观者准确的理解您传达的思想。
3
４.９ 逆变器的控 制
4
４.１０ 逆变器输 出滤波器的设计
第4章 直流-交流 变换技术
习题与思考题
第5章 交流-直流变换技术
第5章 交流直流变换技术
0 1 ５．１ 电感滤波的不控整流电路 0 2 ５．２ 电感滤波的晶闸管可控整流
和有源逆变电路
0 3 ５．３ 电容滤波的不控整流电路 0 4 ５．４ 整流电路的谐波和功率因数 0 5 ５．５ PWM整流电路及其控制方
４.６ 三相 SPWM逆变
电路
４.４ 单相 SPWM逆变
电路
电力电子技术PPT课件
➢ 控制方式: PWM控制技术成为主导
■
绪论第15页
复合型器件和功率集成电路
➢ 80年代后期开始
复合型器件：以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)
为代表
➢IGBT是MOSFET和BJT的复合
它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的 优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于 一身，性能十分优越，使之成为现代电力电 子技术的主导器件
绪论第10页
2. 电力电子技术的发展史
1958年美通用电气公司制造的第一只晶闸管 标志电力电子器件和技术的诞生。
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决 定性的作用，因此，电力电子技术的发展史就是电 力电子器件的发展史。
■
绪论第11页
2. 电力电子技术的发展史
〔四个阶段〕
➢ 史前期（1957年以前）： 使用水银整流器（汞整流器），其性能和晶闸管类似。 这段时间，各种整流、逆变、周波变流的电路和理论已经成熟并广泛应用。
技术研究的也就是电源技术。
➢ 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、 水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源 等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也
被称为是节能技术。
■
绪论第23页
4. 本课程的内容简介
分为三大部分
➢ 第一部分：电力电子器件
主要介绍各种电力电子器件的基本结构、工作原理、主要 参数、应用特性，以及驱动、缓冲、保护、串并 联等器 件应用的共性问题和基础性问题
1.什么是电力电子技术
➢ 定义:
电力电子技术（power electronics）： 是电子技术的分支
电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术
■
绪论第15页
复合型器件和功率集成电路
➢ 80年代后期开始
复合型器件：以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)
为代表
➢IGBT是MOSFET和BJT的复合
它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的 优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于 一身，性能十分优越，使之成为现代电力电 子技术的主导器件
绪论第10页
2. 电力电子技术的发展史
1958年美通用电气公司制造的第一只晶闸管 标志电力电子器件和技术的诞生。
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决 定性的作用，因此，电力电子技术的发展史就是电 力电子器件的发展史。
■
绪论第11页
2. 电力电子技术的发展史
〔四个阶段〕
➢ 史前期（1957年以前）： 使用水银整流器（汞整流器），其性能和晶闸管类似。 这段时间，各种整流、逆变、周波变流的电路和理论已经成熟并广泛应用。
技术研究的也就是电源技术。
➢ 电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、 水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源 等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也
被称为是节能技术。
■
绪论第23页
4. 本课程的内容简介
分为三大部分
➢ 第一部分：电力电子器件
主要介绍各种电力电子器件的基本结构、工作原理、主要 参数、应用特性，以及驱动、缓冲、保护、串并 联等器 件应用的共性问题和基础性问题
1.什么是电力电子技术
➢ 定义:
电力电子技术（power electronics）： 是电子技术的分支
电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术
电力电子技术ppt课件
② 按照内部载流子的工作性质分： 单极型器件：导通时只有空穴或电子一种载流子导电的器件。功率场
效应晶体管，器件的特点主要是工作频率高、导通压降较大，单个器 件容量较小。 双极型器件：导通时的载流子既有空穴也有电子导电的器件。功率二 极管、晶闸管及派生器件、可关断晶闸管、双极型功率晶体管等。器 件的特点主要是功率较高、而工作频率较低。 复合型器件：复合型既含有单极型器件的结构，又有双极型器件的结 构，通常其控制部分采用单极性结构，主功率部分采用双极型结构。 绝缘栅双极型晶体管、MOS控制晶闸管等。结合了两者的优点，具有 卓越的电气性能，是电力电子器件的发展方向。
电力电子技术
（第3版）
绪论
1. 电力电子技术的内容 2. 电力电子技术的发展 3. 电力电子技术的应用 4. 电力电子技术课程的学习要求
1. 电力电子技术的内容
电力电子学 , 又 称 功 率 电 子 学 (Power Electronics)。它主要 研究各种电力电子器件，以及由 这些电力电子器件所构成的各式 各样的电路或装置，以完成对电 能的变换和控制。
4. 电力电子技术课程的学习要求
熟悉和掌握常用电力电子器件的工作机理、特性和参数，能正确选 择和使用它们。
熟悉和掌握各种基本变换器的工作原理，特别是各种基本电路中的 电磁过程，掌握其分析方法、工作波形分析和变换器电路的初步设 计计算。
了解各种开关元件的控制电路、缓冲电路和保护电路。 了解各种变换器的特点、性能指标和使用场合。 掌握基本实验方法与训练基本实验技能。
电力电子器件的电压、电流、开关频率是影响它们使用的关键参数 ➢电压容量从低到高的顺序依次为功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体 管、双极型功率晶体管、可关断晶闸管、晶闸管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管电压容量接近，可关断晶闸管、晶闸管电压容 量接近。 ➢电流容量从低到高的顺序依次为功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体 管、双极型功率晶体管、可关断晶闸管、晶闸管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管电流容量接近。 ➢开关频率从低到高的顺序依次为晶闸管、可关断晶闸管、双极型功率晶 体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管的开关频率接近。