《电力电子技术》课件—06电力电子设备
合集下载
电力电子技术概述PPT课件
电力电子技术概述PPT课件•电力电子技术基本概念•电力电子器件•电力电子变换技术•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析•发展趋势与挑战01电力电子技术基本概念它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要组成部分。
电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
电力电子技术定义从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶段。
发展历程目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
现状随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。
未来趋势发展历程及现状工业领域电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。
电动汽车、高速铁路、航空航天等。
通信电源、数据中心、云计算等。
变频空调、LED照明、智能家居等。
随着新能源技术的不断发展，电力电子技术在太阳能、风能等领域的应用将更加广泛；同时，智能电网的建设也将为电力电子技术的发展提供新的机遇。
交通领域家电领域前景展望通信领域应用领域与前景02电力电子器件电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠导通和关断不可控主要用于整流电路晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路可关断晶闸管（GTO）通过门极负脉冲可使其关断关断时间较长，需要较大的关断电流主要用于大容量场合电力晶体管（GTR）电流驱动的双极型晶体管导通和关断可控，但驱动电路复杂主要用于中等容量场合电力场效应晶体管（Power MOSFET ）电压驱动的单极型晶体管导通电阻小，开关速度快01主要用于中小容量场合02绝缘栅双极型晶体管（IGBT）03结合了MOSFET和GTR的优点01电压驱动，大电流容量，快速开关02目前应用最广泛的电力电子器件之一03电力电子变换技术整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用将交流电转换为直流电。
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。
阮新波电力电子技术教学课件
数字化与智能化
采用数字化控制技术，实现电 力电子设备的智能化管理和优 化控制。
绿色化与可持续发展
关注环保和可持续发展，推动 电力电子技术的绿色化进程。
37
THANKS
感谢观看
REPORTING
2024/1/29
38
3
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
发展历程
自20世纪50年代晶闸管问世以来，电力电子技术经历了多次变革，从最初的整 流器时代到逆变器时代，再到如今的变频器时代，技术不断升级，应用领域也 不断扩展。
2024/1/29
4
电力电子技术的应用领域
13
半控型器件
01
工作原理及特性
2024/1/29
02
驱动电路与保护电路
03
主要参数与选型
14
04
应用举例
全控型器件
2024/1/29
01
电力场效应晶体管（Power MOSFET）
02
工作原理及特性
驱动电路与保护电路
03
15
全控型器件
主要参数与选型
1
应用举例
2
3
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）
2024/1/29
22
有源逆变电路
工作原理
有源逆变电路是指将直流电能转换为交流电能，同时需要外部能源来驱动开关器件工作
的电路。其工作原理是通过控制开关器件的通断，将直流电源逆变为交流电源。
特点
有源逆变电路具有输出电压稳定、波形质量好、可控性强等优点。但需要外部能源驱动 ，效率相对较低，且成本较高。
《电力电子技术》 ppt课件
电力电子技术
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
电力电子技术(完整幻灯片PPT
1-3
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
电力电子技术概述 PPT课件
代化以巨大的推动力
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统 的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电 和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动 化技术的基础元件和重要支撑技术
➢ 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电 源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置
1.3 电力电子技术的应用
4) 电子装置用电源
➢ 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信 设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源， 现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需 的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电 源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由 于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了 线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电 源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
➢ 电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和 驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。 一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠 变频器和斩波器驱动并控制
➢ 飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空 和航海都离不开电力电子技术
➢ 如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力 电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统， 而近年来交流变频调速已成为主流
1.3 电力电子技术的应用
➢ 传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来 兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可 再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中 太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更 是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制 约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲， 需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统 的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电 和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动 化技术的基础元件和重要支撑技术
➢ 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电 源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置
1.3 电力电子技术的应用
4) 电子装置用电源
➢ 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信 设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源， 现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需 的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电 源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由 于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了 线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电 源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
➢ 电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和 驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。 一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠 变频器和斩波器驱动并控制
➢ 飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空 和航海都离不开电力电子技术
➢ 如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力 电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统， 而近年来交流变频调速已成为主流
1.3 电力电子技术的应用
➢ 传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来 兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可 再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中 太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更 是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制 约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲， 需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当
电力电子技术完整版全套PPT电子课件
电力电子技术完整 版全套PPT电子课 件
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
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。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
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。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
电力电子技术(6).ppt
1. 概念
➢ 电力电子器件（Power Electronic Device） — 可直接用于主电路中，实现电能的变 换或控制的电子器件。
➢ 主电路（Main Power Circuit） — 电气设备或电力系统中，直接承担电 能的变换或控制任务的电路。
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
三相交流电源
接近于零,而电流由外电路决定 ；阻断时（断态） 阻抗很大，接近于断路，电流接近于零,管子两端 电压由外电路决定 。
➢ 电力电子器件一般需要由电子电路来控制和驱动。 ➢ 电力电子器件自身的功率损耗远大于电子器件，
一般都要安装散热器。
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
3.电力电子器件的损耗
3）保护电路
保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行
4）检测电路
由信息电路组成，检测主电路或应用现场信号
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
1.1.3 电力电子器件的分类
➢ 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
1. 半控型器件
— 通过控制信号可以控制其导通来自不能控制其关断。 -- SCR及派生器件
3. PN结加反向电压( 反向偏置)
外电场
1) PN结反向偏置时, PN 结仅流过很小 的反向饱和电流， PN 结反向截止。 PN 结表现为高阻 态.
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
2) 反向恢复过程
漂移运动达动态平
－ － －－ －－ ++ ++ ++ ++
衡, 在P区和N区的
－ － －－ －－ ++ ++ ++ ++少子飘移交界面处构成空间
➢ 电力电子器件（Power Electronic Device） — 可直接用于主电路中，实现电能的变 换或控制的电子器件。
➢ 主电路（Main Power Circuit） — 电气设备或电力系统中，直接承担电 能的变换或控制任务的电路。
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
三相交流电源
接近于零,而电流由外电路决定 ；阻断时（断态） 阻抗很大，接近于断路，电流接近于零,管子两端 电压由外电路决定 。
➢ 电力电子器件一般需要由电子电路来控制和驱动。 ➢ 电力电子器件自身的功率损耗远大于电子器件，
一般都要安装散热器。
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
3.电力电子器件的损耗
3）保护电路
保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行
4）检测电路
由信息电路组成，检测主电路或应用现场信号
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
1.1.3 电力电子器件的分类
➢ 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
1. 半控型器件
— 通过控制信号可以控制其导通来自不能控制其关断。 -- SCR及派生器件
3. PN结加反向电压( 反向偏置)
外电场
1) PN结反向偏置时, PN 结仅流过很小 的反向饱和电流， PN 结反向截止。 PN 结表现为高阻 态.
2020年9月26日星期六
第一章 电力电子器件
2) 反向恢复过程
漂移运动达动态平
－ － －－ －－ ++ ++ ++ ++
衡, 在P区和N区的
－ － －－ －－ ++ ++ ++ ++少子飘移交界面处构成空间
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/11/10
14
6.1.3 通用变频器中的逆变环节
① PAM控制方式
该工作方式是在输出交流电的每一个周期中6个电子开关 通断一次，通断的顺序为：1→2→3→4→5→6→1。输出电 压的波形为方波或阶梯波，电子开关的导通持续时间为120º 或180º。120º导电和180º导电型的输出线电压和相电压的波 形是不同的，第三章已作过较详细的介绍，不再赘述。
2020/11/10
8
6.1.1 通用变频器中的整流环节
电路结构及工作模式
+ Id
交
交
交
Ud
交
_
交 1交
交 2交
Id 第1组 逆变
0 第2组 整流
2020/11/10
9
6.1.2 通用变频器中的中间环节
滤波元件决定电源形式
无论是哪种形式的整流电路，其输出电压和电流如果不加 处理都有一定的波动，必须对其进行滤波才能提供给逆变器 使用。对整流输出的滤波是中间环节的一个重要任务。滤波 元件可以是电容，也可以是电感，在整流电路的输出端并联 电容进行滤波使逆变器的输入相当于接一个电压源，这种变 频器因此叫做电压源型变频器。如果在整流电路的输出端串 联电感滤波，逆变器输入端相当于接电流源，变频器也因之 叫做电流源型。
2020/11/10
11
6.1.2 通用变频器中的中间环节
电流源型整流电路
交
Id
交 交
交 交 交
M 3~
交
电流型滤波电路用电感进行滤波，其结构如图。电感的作用 使整流电路的输出电流保持恒定，相当于一个恒流源。电流型 变频器的主要优点是可以使被驱动的异步电机工作在电动状态， 也可以使电机工作在回馈制动状态，正因为如此，整流电路采 用晶闸管可控整流。
2020/11/10
12
6.1.2 通用变频器中的中间环节
动力制动制动电阻
由于制动电阻的功率 和体积都较大，通常通 过接线端子接在变频器 的外部。
RG
VT
交
交
交
动力制动就是为电容上的过量的能量的释放寻找一个途径。 具体方法是，在中间环节中接入一条支路，由一个全控型开 关器件和一个能耗电阻组成。平时电子开关处于关断状态， 制动支路不起作用，进入制动状态，当电容电压上升到某规 定值时，电子开关VT导通，电容的能量经VT释放在制动电阻 上。
2020/11/10
13
6.1.3 通用变频器中的逆变环节
电力电子开关可以直 接采用全控型电力电
+
S1
S3 S5
子器件，如GTR、
M
GTO、IGBT等，也可
3~
以采用晶闸管加辅助
换流电路组成电子开
_ S4
S6 S2
关。
三相输出的变频器的逆变电路尽管在开关元件的选用、 电子开关的构成、控制方式等多个方面有很大的差异， 但其逆变电路的基本拓扑结构都是一个三相桥式电路， 有6个桥臂，每个桥臂为一个电力电子开关，如图
不可控整流器的输出端如果接电容滤波，输入电流不是 正弦波，有较大的畸变，所以功率因数不为1。
2020/11/10
6
6.1.1 通用变频器中的整流环节
不可控整流电路加斩波器
交 流 电 网
在一些小容量的PAM变频器中，整流电路可以在不可控整 流器的输出端接一个直流斩波器，起到调节整流电压的作 用，斩波器的形式多为降压型。如图
三相交流异步电动机的输入功率为
P1 3U1I1 cos1
式中 P1——电机输入功率（W）； U1——定子相电压（V）； I1——定子相电流（A）； φ1 ——定子电路功率因数角。
2020/11/10
7
6.1.1 通用变频器中的整流环节
可控整流电路
可控整流电路由晶闸管组成，一般为三相桥式全控 电路，输出电压可以调节。如果改变控制角，可以使晶 闸管电路工作在整流和逆变两种状态。逆变状态可以把 中间电路中储存的能量回馈给电网。用一组晶闸管组成 的整流电路可以作到输出电压Ud改变方向，但输出电流 Id不能改变方向，在Ud-Id平面上工作在第1、2象限。还 有一种叫做可逆式的整流电路，主电路由两组三相桥式 可控电路组成，两组整流桥都可以工作在整流和逆变两 种状态，输出电压和输出电流均可正可负，可在Ud-Id平 面上的4个象限工作。这种结构的整流电路用于电流型 变频器，能量可以在电网和负载之间双向传递。
6.1.3 通用 变频器中的 逆变环节
2
6.1
通
用
变
频
器
西门子
：
知
名
品
牌
变
频
器
安川
2020/11/10
ABB 日立
三菱
福凌
3
6.1
n
通
用
变
f1
频
f2
器
f3
：
f4
基 本 原
f1>f2>f3>f4>f5
f5
0
T
理
交流异步电动机的转速n为
n 60 f (1 s) p
变频调速是通过变频器 向电机的定子输出一个 电压，其频率可以连续
式中f——定子电压频率（Hz）； p——极对数； s——转差率。
地改变，从而达到调速 的目的。采用变频调速 的异步电动机的机械特 性如图
2020/11/10
4
6.1
通
用交 变交 频交 器交
： 基 本 原 理
交交交 交交交交 交交交 交交交交
M 3~
交交交
通用变频器多为交-直-交结构，把来自电网的工频交流电 变换成负载所需的其它频率和电压的交流电，主要由整流 器、中间环节、逆变器和控制电路组成。
2020/11/10
5
6.1.1 通用变频器中的整流环节
不可控整流电路
整流电路分为可控整流电路和不可控整流电路两种。不 可控整流电路由功率二极管组成，对于三相变频器一般采用 三相桥式结构。整流输出的直流电压与电源电压成正比，如 果电源相电压有效值为U，则输出直流电压（或输出电压平 均值）为2.34 U，随电源电压变化，不能随意调节。不可控 整流电路简单，另一优点是输入电流和电源电压基本可保持 同相位。
第6章 电力电子设备
1 6.1 通用变频器 2 6.2 软启动器 3 6.3 晶闸管交流调功器 4 6.4 不间断电源UPS 5 6.5 开关电源
2020/11/10
1
6.1 通用变频器
通用变频器
6.1.1 通用变 频器中的整 流环节
<>
2020/11/10
6.1.2 通 用变频 器中的 中间环 节
2020/11/10
10
6.1.2 通用变频器中的中间环节
限制电容充电电流的措施
交
LAC
交
交
交
交a交
交交 交交 交交
交
LDC 交交 交交 交交 交
交b交
S R 交 交 交
交c 交
电压源型滤波器电容的容量都很大，一般为多个电解 电容串并联组成，所以在设备刚接通电源时会产生很大的 瞬间充电电流，为限制这个电流，可采用多种措施，如图