电力电子技术ppt课件
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。
电力电子技术说课稿PPT课件精选全文

说课内容
1 课程性质与作用
2 课程整体设计
3
教学内容
4 教学方法与手段
2
课程性质与作用
课程性质
自动化专业基 础课
针对岗位
企业生产第一线 产品装配、调试、 检验、维修、生 产管理、产品后 服务岗位
能力培养
识别电力电子器件 能力 掌握器件使用与保 护技术 相控整流电路分析 能力 单相相控整流电路 设计安装能力 故障排除能力
24
教学内容
教材
❖ 主教材:《电力电子技术》黄家善主编
机械工业出版社, 2005年1月第二版;
❖ 教学辅助教材:《电力电子器件及其应用》,李序葆.赵永健编, 机械工业出版社,2004年6月
动化系编
《可控整流装置》北京电机修理厂、清华大学自
科学出版社, 1971年6月
25
教学方法与手段
多媒体教学
课堂板书讲解
9
课程整体设计
课程教学实施思路: ❖ 理论教学主要结合在项目实验中进行。 ❖ 课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授,
每一个项目分解为若干个工作任务,通过每一个工 作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。 ❖ 大部分内容在实验室中进行理论实践一体化教学, 可先讲再实践,或先实践再分析理论知识,或边讲 边练,讲练结合,工学交替,理论教学与实践教学 同步进行。
“设计实验”根据敖教与学的客观实际并结会现有条件设计 一实用电路,以实现简单的调压或调速。
6
课程整体设计
项目设计(课程设计)
❖ 在项目实训中鼓励学生将课外活动或生活见到的 应用纳入教学设计活动中来,课内外学习相互结 合,使学生视野开阔、能力增强。
7
课程整体设计
《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》
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

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
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(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件

实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ,提高学生的综合素质和能力。
36
08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
37
新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪(MPPT )技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
13
可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小,实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
14
滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波,从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路,提高电路的工作频率和可靠性。例如,选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗;选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计,确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如,采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度;采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管(Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
11
03
整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术(第二版)课件

电力电子技术的发展趋势
总结词
未来电力电子技术的发展趋势包括更高频率的电能转换、更高效的能量管理和系统集成、 以及更智能的控制策略。
详细描述
随着电力电子技术的不断发展,未来的电能转换将向更高频率的方向发展,这将有助于减小设备体积和重量, 提高系统效率。同时,随着能源危机和环境问题的日益严重,更高效的能量管理和系统集成成为电力电子技 术的重要发展方向。此外,人工智能和自动控制技术的不断发展,也将推动电力电子技术向更智能的控制策
VS
详细描述
交流调压电路主要由自耦变压器或接触器 组成,通过控制自耦变压器或接触器的通 断状态,改变交流电的电压波形,从而实 现交流电压的调节。交流调压电路广泛应 用于灯光调节、电机调速、加热器控制等 场合。
04
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统控制
分布式发电与微电网
利用电力电子技术实现对电力系统电 压、电流、频率等的精确控制,提高 电力系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术(第二版)课件
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的应用 • 电力电子技术的未来展望
01
电力电子技术概述
定义与特点
总结词
电力电子技术是利用半导体电力电子器件进行电能转换和控制的学科领域。
详细描述
电力电子技术主要研究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。它涉及的半导体电力电子器件包括晶体管、可控硅整流器(SCR)、可关断晶 闸管(GTO)等。
节能控制
通过电力电子技术实现设备的节能控制,降低能耗,提高能源利用 效率。
智能家居与楼宇自动化
利用电力电子技术实现智能家居和楼宇自动化,提高居住环境的舒 适度和节能性。
(2024年)电力电子技术第5版王兆安课件

该方式通过调制信号(如正弦波)与高频载波(如三角波)进行比较生成PWM脉冲。优 点是生成的PWM脉冲频率高、波形好且易于实现实时控制。缺点是对于非线性负载的适 应性较差。
32
07
电力电子系统的设计与应用
2024/3/26
33
电力电子系统的设计原则与方法
2024/3/26
设计原则
确保系统稳定性、高效性、可靠性和 安全性;满足特定应用需求;优化成 本和性能。
2024/3/26
6
02
电力电子器件
2024/3/26
7
不可控器件
电力二极管(Power Diode)
结构和工作原理
伏安特性
2024/3/26
8
不可控器件
主要参数
晶闸管(Thyristor)
结构和工作原理
2024/3/26
9
不可控器件
伏安特性和主要参数
派生器件
2024/3/26
10
半控型器件
2024/3/26
36
感谢您的观看
THANKS
2024/3/26
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电压型和电流型逆变电路
电压型逆变电路
电压型逆变电路的输出电压波形为矩 形波或正弦波,其特点是输出电压幅 值和频率可调,适用于对输出电压要 求较高的场合。
电流型逆变电路
电流型逆变电路的输出电流波形为矩 形波或正弦波,其特点是输出电流幅 值和频率可调,适用于对输出电流要 求较高的场合。
2024/3/26
工业自动化
应用于电机驱动、电源供 应、过程控制等领域,提 高生产效率和能源利用率 。
35
电力电子系统的发展趋势与挑战
发展趋势
《电力电子技术》PPT课件

可控硅时代
通过控制电流导通角,实现电 压和功率的调节。
现代电力电子时代
以IGBT、MOSFET等为代表 ,实现高效、快速的电能转换
。
电力电子技术的应用领域
电力系统
用于高压直流输电、无 功补偿、有源滤波等, 提高电力系统的稳定性
和效率。
电机驱动
用于电动汽车、电动自 行车、电梯等电机驱动 系统,实现高效、节能
照明控制
通过电力电子技术可实现 对照明设备的调光和调色 ,提高照明质量和节能效 果。
加热与焊接
电力电子技术可用于控制 加热设备的功率和温度, 实现精确控温和高效能焊 接。
交通运输应用
电动汽车驱动
电力电子技术是电动汽车 驱动系统的核心,可实现 高效能、低排放的驱动控 制。
轨道交通牵引
通过电力电子技术可实现 轨道交通车辆的牵引控制 和制动能量回收。
交流-交流变流电路的工作原理
通过电力电子器件的开关作用,改变输入交流电 的电压和频率,得到所需的输出交流电。Fra bibliotekABCD
交流-交流变流电路的分类
变频电路、变压电路等。
交流-交流变流电路的应用
电机调速、风力发电、太阳能发电并网等。
一般工业应用
01
02
03
电机驱动
电力电子技术可用于控制 电机的速度和转矩,提高 电机的效率和性能。
通过求解系统微分方程或差分方程,得到系统输 出与输入之间的关系,进而分析系统性能。
频域分析法
利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号,通 过分析系统频率响应特性来评估系统性能。
3
状态空间分析法
通过建立系统状态空间模型,分析系统状态变量 的变化规律,从而研究系统的稳定性和动态性能 。
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iL
IL
vL(t)
Vd
Vo
Ldi dt
ton
t o ff
Ts
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.3
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
•开关闭合( t o n )时的等效电路
•开关断开(t o f f )时的等效电路
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.4
电力电子技术
解:
1) D ton 25 5
Ts 40 8
U0
1 1 D
E
I0
U0 R
I in
1 1 D
Io
2)
uV
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uVD
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3)
I dV
25 40
I in
IV
2 4
5 0
I
in
25
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.12
s
s s
15
s
课间
电力电子技术
连续导通模式下的升压变换器可等效为直流升压变压 器,变压比可通过占空比D在大于1的范围内连续调节。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.5
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
5.3.3 断续导通工作模式
电感电流临界连续的情况 电感电流iL在关断阶段(toff)结束时恰好为零。
•电感电流临界连续 IL ILB •电感电流断续 IL ILB
VS
T
D io
+
C
ic
+R
Vo
O
-
O
-
3)电感储能释放储能
4)二极管隔离输出电压
升压变换电路的设计思路:泵升原理
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.1
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
•升压变换器的电路结构
储存 电能
规定电能传 递的方向
保持输 出电压
•升压变换器特点:输出电压高于输入电压 • 稳态分析时,假设滤波电容非常大 vo(t) Vo
升压变换器工作在断续导通模式时的特殊要求
• 每个开关周期,电感储能都要传递给输出端。
•如果负载较轻,不能消耗该能量,将导致电容电压 上升
•Vo过高导致负载侧出现过压或击穿电容。所以 升压变换器不能空载工作。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.8
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.2
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
5.3.2 连续导通的工作模式
连续导通模式:
电感电流连续,
即iL(t)>0
•开关闭合时:二极管反
偏截止,输出被隔离;
输入电源向电感中储能
vL(t)
Vd
LdiL dt
vL
•开关断开时:输入电
源及电感共同向输出侧 提供电能。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.6
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
升压变换器的控制特性
临界 状态
Vo Ts 1 Vd toff 1 D
D 1/ 3时临界 输出电流最大
最大临界连续电流
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.7
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
直流-直流开关型变换器(3)
5.3 升压(BOOST)变换器
5.3.1 电路结构和基本原理
110V
VS
-
+
220V
+
+ R V o VS
L iL
+ VL -
T
C
C
io
+
ic
+R
Vo
-
O
-
1)需串联电势才能升压
2)利用电感储能
110V
VS
-
L C iL
220V
+
VL +
+ R Vo
L iL C
+ VL -
•连续导通模式下, 输出电压脉动率
Vo
1 C
Q
1 C
Vo R
ton
1 C
Vo R
D Ts
iC iD io
Vo DTs D Ts
Vo RC
RC
哈尔滨工业大学电气工程系
文关型变换器(3)
例5-2在下图所示的升压斩波电路中,已知E=50V,L 值和C值极大,R=20Ω,采用脉宽调制控制方式,当 Ts=40μs,ton=25μs时,回答下列问题:
1)计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io,输入 电源的电流平均值Iin。
2)画出如下波形:器件V上电流iv和电压uv,二极管 VD上电流iVD和电压uVD。
3)计算器件V上电流平均值IdV和有效值IV
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.11
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
5.3.4 寄生元件的影响
• 电感、电容、开关、二极管等元件上的损耗产生了寄 生元件效应,当D接近1时,实际的变压比有所下降。
•应用时,一般要限制占空比D,使寄生效应不明显。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.9
电力电子技术
直流-直流开关型变换器(3)
5.3.5 输出电压的脉动率
•实际上,电容值有限, 输出电压存在脉动。
直流-直流开关型变换器(3)
变压比 •利用电感上的伏秒平衡原则
V d to n ( V d V o ) to ff 0 V d T s V o to ff
Vo Ts 1 Vd toff 1 D
电流比
Pd Po Vd Id VoIo
Vd Io 1 D Vo Id
Id
1 1 D
Io