清华大学电力电子课件补充讲义
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清华大学—电路原理(完全版) (16) PPT课件
则 相位差 j = (w t+y u)- (w t+y i)= y u-y i 初相位之差
• j >0， u 领先i j 角，或i 落后 u j 角(u 比 i 先到达最大值)；
u, i u i
O
yu yi j
• j <0， i 领先 u j 角，
u, i
i
wt
u
O
wt
j
(i 比 u 先到达最大值)。
工程上说的正弦电压、电流一般指有效值，如设备铭牌 额定值、电网的电压等级等。但绝缘水平、耐压值指的是 最大值。
测量中，电磁式交流电压、电流表读数均为有效值。
* 区分电压、电流的瞬时值、最大值、有效值的符号。
ui U IU mm I
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正弦电流电路的稳态分析
第一讲（总第十七讲）
正弦量的基本概念 周期性电流、电压的有效值
i(t)=Imsin(w t+y)
(w t+y ) ：相位(相位角)
(3) 初相位y ：正弦量在 t=0时的相位角。(反映正弦量的初始值。)
y 当 t= 0 时 i(t)= I m sin
初相位y 和计时起点有关，计时起点不同初相位不同。
wy wy 0 T s2 ( it n i) d t= 0 T 1 c2 o ( 2 t si)d t= 1 2 T
I=
T1Im 2 T2
=
Im 2
=0.70I7m
பைடு நூலகம்或 Im = 2I
wy wy 即 i( t)= I m sitn i) ( =2 I sitn i) (
同理，可得正弦电压有效值与最大值的关系： U=12Um 或 Um= 2U
i
清华大学电工技术课件79 共136页
R1
直流输入电阻=？
ui
R2 uo 交流输入电阻=？
C
直流输入电阻=？
ui
R uo
交流输入阻抗=？
Zi
R
j1
C
输入电阻的求法：加压求流法
（1）将网络中的独立源去除（恒压源短路，恒 流源开路），受控源保留；
（2）输入端加电压ui，求输入电流ii
（3）输入电阻Ri= ui /ii
例3：用加压求流法求输入电阻
U1 VA 40 U1 1.02 V U ABO
求短路电流：
A
I1 R1
I 2 R2
+
IAB +
U1 –
I 40I1
U2 –
B
I AB
I1 40I1
I2
U1 R1
40 U1 R1
U2 R2
（有源或无源）
uo 输出
输出电阻—从输出端看进去的等效电阻，也就是从 输出端看进去的有源二端网络的戴维南
等效电阻
求含有受控源的二端网络的输出电阻的方法：
法1：从输出端加压求流法（令网络中的恒压源、恒 流源（包括输入信号ui））为0，但保留受控源）
输入端
网络
（有源或无源）
i u 输出端
u Ro i
0
Im
(
1 k
cosk
t
)
0
0 2Im
k
K为偶数 K为奇数
Ckm 2
2
i(t) cosktd (t)
0
2Im
1 k
sin
kt
电工技术电子技术-清华-4-45页PPT资料
iL
Is
jX L
R2UI R 2 NhomakorabeaV A R2
iR 2
Ie V A U jX C
ie
05.11.2019
课件
32
解： 用戴维南定理求ie
A jXC
R1
IL IR 2
Ie
I s
jX L
R2
U
jXC
U S
Ie
Z
U
B
U Z S jIX S（ L R2 LjX R 2)Ie
都用复数阻
05.11.2019
课件
抗表示29
R1
i 原始电路 s
iL iR2C ie
L R2
u
相量模型
I s
05.11.2019
R 1 IL
jX L
课件
jXC
IR 2
Ie
R2
U
30
解:
节点电位法 jXC
A
已知参数：
I s
R1
IL IR 2
jX L
R2
Ie U I S
100245 V
U 05.11.2019 O读数为141伏 课件
28
例2
R1
iL iR2C ie
is
L R2
u
已知：isImsint ( 1)
将电路中的 电压电流都
uU msint ( 2)
用相量表示， 并用复数表
R1、 R2、L、C
示相量；电 阻电感电容
求：各支路电流的大小
05.11.2019
课件
6
(3)R-L串 联电路相
I
U L
最新清华大学-电路原理教学讲义PPT课件
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def L
i
韦安（ ~i ）特性
0
i
二、线性电感电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋
u , e 一致 u , i 关联
由电磁感应定律与楞次定律
e L di dt
u e Ldi dt
iL +u –
u L di dt
(1) 当 u，i 为关联方向时，u=L di / dt u，i 为非关联方向时，u= – L di / dt
一、 电功率：单位时间内电场力所做的功。
p d w dw dq ui d t dq dt
功率的单位名称：瓦（特） 符号（W） 能量的单位名称：焦（耳) 符号（J）
二、功率的计算 1. u, i 取关联参考方向
i 元件（支路）吸收功率
+
u
p=ui
或写为 p吸 = u i
–
2. u, i 取非关联参考方向
的参考方向。
UAB
A
B
三、电位
取恒定电场中的任意一点（O点），设该点的电位为零， 称O点为参考点。则电场中一点A到O点的电压UAO称为A
点的电位，记为A 。单位 V(伏)。
a
b
设c点为电位参考点，则 c= 0
a= Uac， b=Ubc， d= Udc
d
c
Uab = a- b
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电路元件的功率 (power)
短路
i = 0 , u由外电路决定
0
i
开路
电感 (inductor)元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
清华大学电子电路第五讲
电子电路与系统基础
理论课第五讲 单端口线性网络的等 效电路和线性受控源
李国林 闻 和 清华大学电子工程系
等效电路补充说明 本节考察单端口线性网络
等效电路
端口特性等效 电路范畴
两者具有完全一致的端口描述方程（端口特性） 如纯电阻网络、线性电源等
功能特性等效 器件范畴
两者端口特性不完全相同，但近似，具有一致的功能特性 如理想电源、各种形式电阻、二极管等效电路模型等
itest
vtest
李国林 电子电路与系统基础
P
R1 R3 R R R3 R4 2 1
v s
17
解的解析（1）
R1
vs
P
R3
vtest
itest
R1 || R2 R3 || R4
R2
R4
P
R1 R3 R R R3 R4 2 1
i
v v1 v 2
i
v1 v R1 R R1 R2 i0 O
iR iR1 iR2
v i0 R1 i0 R2 i0 R
v2
R2
串联同一电流下电压相加
单端口纯电阻网络（不含独立源）等效电路？ …… i
i
i1 v G1
i2 G2 G G1 G 2
i i1 i2 v vG vG1 vG 2
i1 i3
1 R2 vs itest R1 R2 R1 R2 1 R4 vs itest R3 R4 R3 R4
i3 R3 i3 itest R4 vs
i1 R1 i3 R3 vtest 0
李国林 电子电路与系统基础
请同学自行练习用 叠加定理计算获得 最终结果
理论课第五讲 单端口线性网络的等 效电路和线性受控源
李国林 闻 和 清华大学电子工程系
等效电路补充说明 本节考察单端口线性网络
等效电路
端口特性等效 电路范畴
两者具有完全一致的端口描述方程（端口特性） 如纯电阻网络、线性电源等
功能特性等效 器件范畴
两者端口特性不完全相同，但近似，具有一致的功能特性 如理想电源、各种形式电阻、二极管等效电路模型等
itest
vtest
李国林 电子电路与系统基础
P
R1 R3 R R R3 R4 2 1
v s
17
解的解析（1）
R1
vs
P
R3
vtest
itest
R1 || R2 R3 || R4
R2
R4
P
R1 R3 R R R3 R4 2 1
i
v v1 v 2
i
v1 v R1 R R1 R2 i0 O
iR iR1 iR2
v i0 R1 i0 R2 i0 R
v2
R2
串联同一电流下电压相加
单端口纯电阻网络（不含独立源）等效电路？ …… i
i
i1 v G1
i2 G2 G G1 G 2
i i1 i2 v vG vG1 vG 2
i1 i3
1 R2 vs itest R1 R2 R1 R2 1 R4 vs itest R3 R4 R3 R4
i3 R3 i3 itest R4 vs
i1 R1 i3 R3 vtest 0
李国林 电子电路与系统基础
请同学自行练习用 叠加定理计算获得 最终结果
《电力电子》课件
智能控制是一种基于人工智能的控制 方法，其工作原理是通过人工智能算 法实现电力电子设备的智能控制。
数字控制
数字控制是一种现代的控制方法，其 工作原理是通过数字电路和微控制器 实现电力电子设备的控制。
03
电力电子系统设计
系统设计方法
确定系统目标
明确电力电子系统的功能要求，如电压转换、功 率控制等。
电力电子的发展历程
1940年代
1950年代
1960年代
1970年代
1980年代至今
开关管和硅整流器的出 现，开始应用于信号放 大和处理。
晶体管的发明，开始应 用于信号放大和处理以 及无线通信等领域。
可控硅整流器（SCR） 的出现，开始应用于电 机控制和电力系统等领 域。
出现了可关断晶闸管（ GTO）等更加高效的电 力电子器件。
• 高效性：电力电子技术可以实现高效地转换和控制电能，从而提高能源利用效率。 • 灵活性：电力电子器件具有较小的体积和重量，可以方便地集成到各种系统中，实现灵活的电能转换和控制。 • 应用广泛：电力电子技术在能源转换、电机控制、电网管理和可再生能源系统中有着广泛的应用。
电力电子的应用领域
电机控制
电网管理
05
电力电子技术技术
随着电力电子器件性能的不断提 升，电力电子系统的频率逐渐提 高，实现了更高的转换效率和更 小的体积。
高效化技术
为了降低能源消耗和减少环境污 染，电力电子系统正在不断追求 更高的效率。高效化技术包括拓 扑结构优化、控制策略改进等。
电力电子在智能电网中的应用前景
THANK YOU
感谢观看
IGBT是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器 件，其工作原理是通过控制栅极电压来调节漏极 和源极之间的电流。
清华大学电路原理课件-
实际方向 实际方向
参考方向：任意选定的一个方向即为电流的参考方向。
i
参考方向
A
B
电流的参考方向与实际方向的关系
i
参考方向
i
参考方向
实际方向
i> 0
实际方向
i< 0
电流参考方向的两种表示
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 • 用双下标表示：如 iAB ，电流的参考方向由A指向B。
例
I 10V
Uac= a– c = 1.5 –(–1.5) = 3 V
结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不同的电 位参考点时，电路中各点电位将改变，但任意两点 间电压保持不变。
4. 电动势（electromotive force） 外力（非静电力）克服电场力把单位正电荷从负极经电
源内部移到正极所作的功称为电源的电动势。
_
_
模型（circuit model）不再存在）。
i
实际电压源
r
（physical source）
u
US
_
_
u
US
0
i
u=US – r i
二、理想电流源（ideal current source）
电路符号
iS
1. 特点：
（a） 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； （b） 电源两端电压由外电路决定。
电容（ capacitor ）元件：表示各种电容器产生电场、 储存能量的作用。
电源（ source ）元件：表示各种将其它形式的能量转 变成电能的元件。
2. 电路模型
由理想电路元件组成的电路，其与实际电路具有基本相同 的电磁性质。
例
开关
10BASE-T wall plate
参考方向：任意选定的一个方向即为电流的参考方向。
i
参考方向
A
B
电流的参考方向与实际方向的关系
i
参考方向
i
参考方向
实际方向
i> 0
实际方向
i< 0
电流参考方向的两种表示
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 • 用双下标表示：如 iAB ，电流的参考方向由A指向B。
例
I 10V
Uac= a– c = 1.5 –(–1.5) = 3 V
结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不同的电 位参考点时，电路中各点电位将改变，但任意两点 间电压保持不变。
4. 电动势（electromotive force） 外力（非静电力）克服电场力把单位正电荷从负极经电
源内部移到正极所作的功称为电源的电动势。
_
_
模型（circuit model）不再存在）。
i
实际电压源
r
（physical source）
u
US
_
_
u
US
0
i
u=US – r i
二、理想电流源（ideal current source）
电路符号
iS
1. 特点：
（a） 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； （b） 电源两端电压由外电路决定。
电容（ capacitor ）元件：表示各种电容器产生电场、 储存能量的作用。
电源（ source ）元件：表示各种将其它形式的能量转 变成电能的元件。
2. 电路模型
由理想电路元件组成的电路，其与实际电路具有基本相同 的电磁性质。
例
开关
10BASE-T wall plate
清华大学电力电子课件第3章
a)单相半波整流电路b)单相桥式整流电路c) 单相桥式双输出电路d) 三相桥式整流电路注如何计算各路输出压的平值和有效值注：1、如何计算各电路输出电压的平均值和有效值？、若将二极管换成晶闸管试分析电路的工作情况。
电路的工作是有利的。
电路的工作是有利的规律下降。
1)带电阻负载的工作情况( Single Phase Half Wave Controlled Rectifier )1 )在分析整流电路工注意：1、在分析整流电路工作时，认为晶闸管(开关器件)为理想器件。
：图3-1 d)的图示关系( 特性曲线)在对电力电子电路进行分析时，常用曲线表示各量之间的变化规律和数量关系。
由图3-1，根据式（3-1）直流电流平均值I ：得流电流平均值d 21α+==cos d U U I 045.d21122222242παπαωωαπππ−==+∫(sin )sin U U I t d t R R 则22221παππαα+−=+sin ()(cos )d I I 整流输出电压U d 的有效值U 为：1122222242παπαωωαπππ−==+∫(sin )sin U U t d t U 1U I P πα−3.1.1 单相半波可控整流电路例：单相半波可控整流电路，负载为电阻性。
交流电源负载为电阻性交流电源U2= 220 V，要求输出直为50 V，流电压平均Ud最大输出直流平均电流Id为20 A 。
计算晶闸管的控制角α，电流有效值IT并选择晶闸管。
（）α= 45°u(i)d d udid单相桥式全控整流电路电阻负载电路的MATLAB仿真模型（）α= 45°3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路Eδ3.1.3 单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)又称单相双半波可控整流电路图3-10单相全波可控整流电路及波形u2b)OOωtRi du au b u c=0VT VT VT VTRi du au b u c=0VT VT VT VTu a ubuc由于负载电流连续，变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为：10577为：0.5773I I I ===⋅VT d d 0.3681.57I I I ==⋅VTVT(AV)d 电压峰值均为变压器二次245⋅⋅=⋅2223 2.45RM =U U U 该电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有应用较少。
清华大学电路基础第五章-PPT精品文档
2 m 2 2 m 2 2
相位差为
1 2 1 2
思考题：两列不同频率的正弦信号相差恒定吗？为什么？
5.1.3 相位差
5.2 正弦信号的相量表示
正弦稳态信号分析，经常采用相量法， 所谓相量法，其实质就是先将正弦信号在 复平面内用相量表示，然后进行运算求 解。
5.2.1 复数基本知识
C ) j I ( j U C U m m m
5.3.3 电感元件的电压与电流的 相量关系
j
U m U m
u i
2
Im
2
I m
U
j L
0
(a)
i
1
(b)
u i 2
m m
LI
u(t) L
di(t) dt
2．微分运算。
di ( t ) 的相量 j [ i(t) 的相量 ] j I m dt
3．积分运算
1 1 i ( t ) dt 的相量 [ i(t) 的相量 ] I m j j
5.3 电阻、电感和电容元件的电压 与电流的相量关系
5.3.1 电阻元件的电压与电流的相量关系
第5章 正弦稳态电路的分析
5.1 正弦信号的特征参量
5.1.1 正弦信号及其波形
i ( t ) I sin( t ) m i
正弦电流波形
5.1.2 正弦信号的三个要素
i ( t ) I sin( t ) m i
三 个 要 素
1．幅值、有效值
I 2 Im 0 .707 Im 2
j
I m
(a)
U m
R
U m
相位差为
1 2 1 2
思考题：两列不同频率的正弦信号相差恒定吗？为什么？
5.1.3 相位差
5.2 正弦信号的相量表示
正弦稳态信号分析，经常采用相量法， 所谓相量法，其实质就是先将正弦信号在 复平面内用相量表示，然后进行运算求 解。
5.2.1 复数基本知识
C ) j I ( j U C U m m m
5.3.3 电感元件的电压与电流的 相量关系
j
U m U m
u i
2
Im
2
I m
U
j L
0
(a)
i
1
(b)
u i 2
m m
LI
u(t) L
di(t) dt
2．微分运算。
di ( t ) 的相量 j [ i(t) 的相量 ] j I m dt
3．积分运算
1 1 i ( t ) dt 的相量 [ i(t) 的相量 ] I m j j
5.3 电阻、电感和电容元件的电压 与电流的相量关系
5.3.1 电阻元件的电压与电流的相量关系
第5章 正弦稳态电路的分析
5.1 正弦信号的特征参量
5.1.1 正弦信号及其波形
i ( t ) I sin( t ) m i
正弦电流波形
5.1.2 正弦信号的三个要素
i ( t ) I sin( t ) m i
三 个 要 素
1．幅值、有效值
I 2 Im 0 .707 Im 2
j
I m
(a)
U m
R
U m
清华大学电路原理电子课件
三相交流电路的分析方法
总结词
掌握三相交流电路的分析方法
详细描述
分析三相交流电路时，需要使用相量法、对称分量法等 数学工具，以便更好地理解电路的工作原理和特性。
三相交流电路的应用
总结词
了解三相交流电路的应用领域
详细描述
三相交流电在工业、电力、交通、通信等领域得到广泛应用，如电动机控制、输电线路、电力系统自动化等。
瞬态响应是指电路在输入信号的作用下， 电压和电流随时间从零开始变化至稳态的 过程。稳态响应是指电路达到稳定状态后 ，电压和电流不再随时间变化的状态。一 阶动态电路的响应可以通过求解一阶常微 分方程得到。
一阶动态电路的应用
总结词
一阶动态电路在电子工程、通信工程、自动 控制等领域有着广泛的应用。
详细描述
电路元件和电路模型
总结词
掌握电路元件和电路模型是分析电路的基本方法。
详细描述
电路元件包括电阻、电容、电感等，它们具有特定的电气特性。电路模型是用 图形符号表示电路元件及其连接关系的一种抽象表示方法。
电路的工作状态和电气参数
总结词
了解电路的工作状态和电气参数是评估电路性能的关键。
详细描述
电路的工作状态可以分为有载、空载和短路等，不同的工作状态对电路的性能产 生影响。电气参数包括电压、电流、功率等，它们是描述电路性能的重要指标。
二阶动态电路的应用
要点一
总结词
二阶动态电路在电子设备和系统中的应用
要点二
详细描述
二阶动态电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如振荡 器、滤波器、放大器等，用于实现特定的信号处理和控制 系统功能。
06
三相交流电路分析
三相交流电的基本概念
总结词
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主要为自动化专业学生开设的《电力电子技术基础》课程曾选用由西安交通大学王兆安教授（中 国电源学会理事长）主编的《电力电子技术（第 4 版）》作为教材。该书是国家级精品课教材，曾获 全国优秀教材一等奖等奖项。全书结构合理，体现了科学性、先进性、系统性、实用性和权威性，被 国内众多院校采用，作为培养研究型和应用型人才的教材。该教材第 5 版的内容又有了调整、更新和 充实，我们现以第 5 版作为教材。此外，配合该教材的多媒体教学课件也很生动详实，可从网址： 直接下载，该课件为课程的学习提供了便利条件。
3
第 1 章 绪论 思考题和练习题
1. 复习《电路原理》、《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》课程中的 相关知识。
2. 复习《模拟电子技术基础》课程中的 PN 结和二极管的有关内容。 3. 了解教材、补充讲义和教学课件等的内容。 4. 阅读附录 1，写出不少于 400 字的读后感。 5. 回答 PPT1-10 和 PPT1-17 中的问题。 6. 试计算 PPT1-12 中各波形的有效值和平均值（图 b)除外）。 7. 试求 PPT1-12 中各波形的傅里叶级数，比较哪个谐波相对较大，哪个谐波相
课内学时分配
课堂讲课
28
自学交流
1
课堂讨论
1
实验辅导
2
课内实验
0
课外学时分配
课后复习
16
课外自学
16
讨论准备
0
实验预习
8课外Leabharlann 验122课程的知识单元与知识点
（摘自清华大学自动化系《电力电子技术基础》课程教学大纲 2013 年修订版）
1、半导体电力电子器件
● 半导体 PN 结及其电气特性，包括正向导通、反向截止、反向击穿、电容效应、 温度的影响
2.4 典型全控型器件
2.4.1 门极可关断晶闸管 ③ 2.4.2 电力晶体管 ④ 2.4.3 电力场效应晶体管 ① 2.4.4 绝缘栅双极晶体管 ① 2.5 其他新型电力电子器件 ④ 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块 ②
第 3 章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 ② 3.1.2 单相桥式全控整流电路 ① 3.1.3 单相全波可控整流电路 ② 3.1.4 单相桥式半控整流电路 ②
2、基本的电力电子电路
● 能量的变换和控制，包括整流（AC-DC）、逆变（DC-AC）、直流变换（DC-DC）、 交流变换（AC-AC）
● 主电路，包括半波、全波、桥式整流电路，交流调压、调功、电子开关电路，相 控、斩控电路，有源逆变、无源逆变电路，变频、变相电路，电压型、电流型电 路，交-交变频、交-直-交变频、矩阵式变频电路，多重化电路，多电平电路，单 端反激、单端正激、半桥、全桥、推挽型变流电路，恒压恒频（CVCF）电源， 变压变频（VVVF）电源，开关电源，功率因数校正（PFC）电路，有源电力滤 波（APF）电路，软开关电路
3.2 三相可控整流电路
3.2.1 三相半波可控整流电路 ② 3.2.2 三相桥式全控整流电路 ① 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 ③ 3.4 电容滤波的不可控整流电路 ②
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.5.1 谐波和无功功率分析基础 ①
3.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波
和功率因数分析 ④
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 ② 9.1.2 晶闸管的触发电路 ② 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 ① 9.2 电力电子器件的保护 ①
9.3 电力电子器件的串联和并联使用
9.3.1 晶闸管的串联 ④ 9.3.2 晶闸管的并联 ④
9.3.3 电力 MOSFET 的并联和 IGBT 的并联
4、电力电子电路的基本控制方法和相关知识
● 触发角，导通角，同步，占空比，换流方式，各类负载 ● 脉冲宽度调制（PWM）及其控制方法 ● 谐波，包括来源、危害、计算及抑制方法 ● 硬开关，软开关及控制方法 ● 电力电子装置的运行效率、功率因数、可靠性、安全性 ● 电力电子电路的 MATLAB 仿真 ● 工程分析和设计方法，实例分析，应用设计，实验研究的基本技能 ● 实际应用中的相关知识
● 间接变流电路，组合变流电路，系统的组成和结构
3、电力电子器件应用的共性问题
● 光电耦合器、变压器、传感器，分立电路、专用集成电路 ● 过压、欠压、过流、短路、过温、缓冲（吸收） ● 控制电路、驱动电路、检测电路、保护电路 ● 主电路与其他电路之间的连接，电气隔离，续流 ● 电力电子器件的开关性能及影响因素 ● 电力电子器件的串并联
第 6 章 交流-交流变流电路
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 ② 6.1.2 三相交流调压电路 ③ 6.2 其他交流电力控制电路 ②
6.3 交-交变频电路
6.3.1 单相交-交变频电路 ③ 6.3.2 三相交-交变频电路 ④
1
6.4 矩阵式变频电路 ③
第 7 章 PWM 控制技术
7.4 PWM 整流电路及其控制方法
7.4.1 PWM 整流电路的工作原理 ① 7.4.2 PWM 整流电路的控制方法 ④
第 8 章 软开关技术
8.1 软开关的基本概念 ② 8.2 软开关电路的分类 ③ 8.3 典型的软开关电路 ④
8.4 软开关技术新进展 ③
第 9 章 电力电子器件应用的共性问题
9.1 电力电子器件的驱动
7.1 PWM 控制的基本原理 ①
7.2 PWM 逆变电路及其控制方法
7.2.1 计算法和调制法 ① 7.2.2 异步调制和同步调制 ④ 7.2.3 规则采样法 ④ 7.2.4 PWM 逆变电路的谐波分析 ③
7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数
③ 7.2.6 空间矢量 PWM 控制 ④ 7.2.7 PWM 逆变电路的多重化 ④ 7.3 PWM 跟踪控制技术 ③
第 5 章 直流-直流变流电路
5.1 基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路 ① 5.1.2 升降斩波电路 ① 5.1.3 升降压斩电路和 Cuk 斩波电路 ② 5.1.4 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路 ④
5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路
5.2.1 电流可逆斩波电路 ④ 5.2.2 桥式可逆斩波电路 ① 5.2.3 多相多重斩波电路 ③ 5.3 带隔离的直流-直流变流电路 ①
3.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波
和功率因数分析 ④ 3.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析 ④ 3.6 大功率可控整流电路 ③
3.7 整流电路的有源逆变工作状态
3.7.1 逆变的概念 ①
3.7.2 三相桥整流电 路的有 源逆变 工作状态
③ 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制 ④
3.8 整流电路相位控制的实现
李旭春 2014 年 8 月 8 日
目录
前言 目录 教学内容和要求 ……………………………………………………………1 课程的知识单元与知识点 …………………………………………………3 第 1 章的思考题和练习题 …………………………………………………4 第 2 章的思考题和练习题 …………………………………………………5 第 3 章的思考题和练习题 …………………………………………………6 第 4 章的思考题和练习题 …………………………………………………10 第 5 章的思考题和练习题 …………………………………………………12 第 6 章的思考题和练习题 …………………………………………………14 第 7 章的思考题和练习题 …………………………………………………16 第 9 章的思考题和练习题 …………………………………………………18 第 10 章的思考题和练习题…………………………………………………23 参考文献 ……………………………………………………………………26
②
第 10 章 电力电子技术的应用
10.1 晶闸管直流电动机系统 ④ 10.2 变频器和交流调速系统 ② 10.3 不间断电源 ② 10.4 开关电源 ② 10.5 功率因数校正技术 ② 10.6 电力电子技术在电力系统中的应用 ③ 10.7 电力电子技术的其他应用 ②
注：
①
掌握
②
熟悉
③
了解
④
自学
附：学时分配（课内：32 学时，课外：52 学时）
与教学和《补充讲义》有关的一些情况说明如下： 1、 教学课件以与教材配套的课件为基础，经修改、补充完成。在网络学堂上与其他教学资料一 起提供给同学。（每学时平均约讲 15 页课件。） 2、 讲课按课件的内容和顺序进行。同学们可据此大致归纳出教学学时分配和课程重点等信息。 3、 以课堂讲授的内容为准。对课堂上不讲授的内容，不作为考试要求。希望同学们能自学。 4、 为便于教学，课件中给出了 300 余道课堂讨论题和思考题，见课件下部的斜体字。 5、 为便于同学学习和练习，结合课程教学在《补充讲义》中编写了 200 多道思考题和练习题， 作为补充的作业题或选做题。大部分内容是为扩充同学的知识、便于自学和实际应用而做，建 议有兴趣的同学选作，但不作为考试要求。 6、 为提高教学效果和有利于同学学习，《补充讲义》中还编写了教学内容和要求、课程的知识 单元与知识点、与本课教学内容有关的参考文献和附录等内容，供同学们学习时参考。 7、 教学过程中可能会对课件做些调整，请同学们注意。 8、 为便于学习，建议同学们将本《补充讲义》和课件打印出来并装订成册。 9、 与教学过程配合的实验环节亦很重要。届时将另外提供《实验指导书》和提出实验要求。 由于编著者水平有限，讲义中难免有错漏之处，恳请读者批评指正。在讲义的编写过程中参考了 一些书籍中的内容，在此向原作者表示真诚的谢意。邴仲辉、吕一松、贺骥等研究生帮助完成了部分 课件和《补充讲义》的录入整理工作，在此表示感谢。
电力电子技术基础 补充讲义
李旭春 编著
清华大学自动化系 2014 年 8 月
3
第 1 章 绪论 思考题和练习题
1. 复习《电路原理》、《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》课程中的 相关知识。
2. 复习《模拟电子技术基础》课程中的 PN 结和二极管的有关内容。 3. 了解教材、补充讲义和教学课件等的内容。 4. 阅读附录 1，写出不少于 400 字的读后感。 5. 回答 PPT1-10 和 PPT1-17 中的问题。 6. 试计算 PPT1-12 中各波形的有效值和平均值（图 b)除外）。 7. 试求 PPT1-12 中各波形的傅里叶级数，比较哪个谐波相对较大，哪个谐波相
课内学时分配
课堂讲课
28
自学交流
1
课堂讨论
1
实验辅导
2
课内实验
0
课外学时分配
课后复习
16
课外自学
16
讨论准备
0
实验预习
8课外Leabharlann 验122课程的知识单元与知识点
（摘自清华大学自动化系《电力电子技术基础》课程教学大纲 2013 年修订版）
1、半导体电力电子器件
● 半导体 PN 结及其电气特性，包括正向导通、反向截止、反向击穿、电容效应、 温度的影响
2.4 典型全控型器件
2.4.1 门极可关断晶闸管 ③ 2.4.2 电力晶体管 ④ 2.4.3 电力场效应晶体管 ① 2.4.4 绝缘栅双极晶体管 ① 2.5 其他新型电力电子器件 ④ 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块 ②
第 3 章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 ② 3.1.2 单相桥式全控整流电路 ① 3.1.3 单相全波可控整流电路 ② 3.1.4 单相桥式半控整流电路 ②
2、基本的电力电子电路
● 能量的变换和控制，包括整流（AC-DC）、逆变（DC-AC）、直流变换（DC-DC）、 交流变换（AC-AC）
● 主电路，包括半波、全波、桥式整流电路，交流调压、调功、电子开关电路，相 控、斩控电路，有源逆变、无源逆变电路，变频、变相电路，电压型、电流型电 路，交-交变频、交-直-交变频、矩阵式变频电路，多重化电路，多电平电路，单 端反激、单端正激、半桥、全桥、推挽型变流电路，恒压恒频（CVCF）电源， 变压变频（VVVF）电源，开关电源，功率因数校正（PFC）电路，有源电力滤 波（APF）电路，软开关电路
3.2 三相可控整流电路
3.2.1 三相半波可控整流电路 ② 3.2.2 三相桥式全控整流电路 ① 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 ③ 3.4 电容滤波的不可控整流电路 ②
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.5.1 谐波和无功功率分析基础 ①
3.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波
和功率因数分析 ④
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述 ② 9.1.2 晶闸管的触发电路 ② 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路 ① 9.2 电力电子器件的保护 ①
9.3 电力电子器件的串联和并联使用
9.3.1 晶闸管的串联 ④ 9.3.2 晶闸管的并联 ④
9.3.3 电力 MOSFET 的并联和 IGBT 的并联
4、电力电子电路的基本控制方法和相关知识
● 触发角，导通角，同步，占空比，换流方式，各类负载 ● 脉冲宽度调制（PWM）及其控制方法 ● 谐波，包括来源、危害、计算及抑制方法 ● 硬开关，软开关及控制方法 ● 电力电子装置的运行效率、功率因数、可靠性、安全性 ● 电力电子电路的 MATLAB 仿真 ● 工程分析和设计方法，实例分析，应用设计，实验研究的基本技能 ● 实际应用中的相关知识
● 间接变流电路，组合变流电路，系统的组成和结构
3、电力电子器件应用的共性问题
● 光电耦合器、变压器、传感器，分立电路、专用集成电路 ● 过压、欠压、过流、短路、过温、缓冲（吸收） ● 控制电路、驱动电路、检测电路、保护电路 ● 主电路与其他电路之间的连接，电气隔离，续流 ● 电力电子器件的开关性能及影响因素 ● 电力电子器件的串并联
第 6 章 交流-交流变流电路
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 ② 6.1.2 三相交流调压电路 ③ 6.2 其他交流电力控制电路 ②
6.3 交-交变频电路
6.3.1 单相交-交变频电路 ③ 6.3.2 三相交-交变频电路 ④
1
6.4 矩阵式变频电路 ③
第 7 章 PWM 控制技术
7.4 PWM 整流电路及其控制方法
7.4.1 PWM 整流电路的工作原理 ① 7.4.2 PWM 整流电路的控制方法 ④
第 8 章 软开关技术
8.1 软开关的基本概念 ② 8.2 软开关电路的分类 ③ 8.3 典型的软开关电路 ④
8.4 软开关技术新进展 ③
第 9 章 电力电子器件应用的共性问题
9.1 电力电子器件的驱动
7.1 PWM 控制的基本原理 ①
7.2 PWM 逆变电路及其控制方法
7.2.1 计算法和调制法 ① 7.2.2 异步调制和同步调制 ④ 7.2.3 规则采样法 ④ 7.2.4 PWM 逆变电路的谐波分析 ③
7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数
③ 7.2.6 空间矢量 PWM 控制 ④ 7.2.7 PWM 逆变电路的多重化 ④ 7.3 PWM 跟踪控制技术 ③
第 5 章 直流-直流变流电路
5.1 基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路 ① 5.1.2 升降斩波电路 ① 5.1.3 升降压斩电路和 Cuk 斩波电路 ② 5.1.4 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路 ④
5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路
5.2.1 电流可逆斩波电路 ④ 5.2.2 桥式可逆斩波电路 ① 5.2.3 多相多重斩波电路 ③ 5.3 带隔离的直流-直流变流电路 ①
3.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波
和功率因数分析 ④ 3.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析 ④ 3.6 大功率可控整流电路 ③
3.7 整流电路的有源逆变工作状态
3.7.1 逆变的概念 ①
3.7.2 三相桥整流电 路的有 源逆变 工作状态
③ 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制 ④
3.8 整流电路相位控制的实现
李旭春 2014 年 8 月 8 日
目录
前言 目录 教学内容和要求 ……………………………………………………………1 课程的知识单元与知识点 …………………………………………………3 第 1 章的思考题和练习题 …………………………………………………4 第 2 章的思考题和练习题 …………………………………………………5 第 3 章的思考题和练习题 …………………………………………………6 第 4 章的思考题和练习题 …………………………………………………10 第 5 章的思考题和练习题 …………………………………………………12 第 6 章的思考题和练习题 …………………………………………………14 第 7 章的思考题和练习题 …………………………………………………16 第 9 章的思考题和练习题 …………………………………………………18 第 10 章的思考题和练习题…………………………………………………23 参考文献 ……………………………………………………………………26
②
第 10 章 电力电子技术的应用
10.1 晶闸管直流电动机系统 ④ 10.2 变频器和交流调速系统 ② 10.3 不间断电源 ② 10.4 开关电源 ② 10.5 功率因数校正技术 ② 10.6 电力电子技术在电力系统中的应用 ③ 10.7 电力电子技术的其他应用 ②
注：
①
掌握
②
熟悉
③
了解
④
自学
附：学时分配（课内：32 学时，课外：52 学时）
与教学和《补充讲义》有关的一些情况说明如下： 1、 教学课件以与教材配套的课件为基础，经修改、补充完成。在网络学堂上与其他教学资料一 起提供给同学。（每学时平均约讲 15 页课件。） 2、 讲课按课件的内容和顺序进行。同学们可据此大致归纳出教学学时分配和课程重点等信息。 3、 以课堂讲授的内容为准。对课堂上不讲授的内容，不作为考试要求。希望同学们能自学。 4、 为便于教学，课件中给出了 300 余道课堂讨论题和思考题，见课件下部的斜体字。 5、 为便于同学学习和练习，结合课程教学在《补充讲义》中编写了 200 多道思考题和练习题， 作为补充的作业题或选做题。大部分内容是为扩充同学的知识、便于自学和实际应用而做，建 议有兴趣的同学选作，但不作为考试要求。 6、 为提高教学效果和有利于同学学习，《补充讲义》中还编写了教学内容和要求、课程的知识 单元与知识点、与本课教学内容有关的参考文献和附录等内容，供同学们学习时参考。 7、 教学过程中可能会对课件做些调整，请同学们注意。 8、 为便于学习，建议同学们将本《补充讲义》和课件打印出来并装订成册。 9、 与教学过程配合的实验环节亦很重要。届时将另外提供《实验指导书》和提出实验要求。 由于编著者水平有限，讲义中难免有错漏之处，恳请读者批评指正。在讲义的编写过程中参考了 一些书籍中的内容，在此向原作者表示真诚的谢意。邴仲辉、吕一松、贺骥等研究生帮助完成了部分 课件和《补充讲义》的录入整理工作，在此表示感谢。
电力电子技术基础 补充讲义
李旭春 编著
清华大学自动化系 2014 年 8 月