电力电子技术基础知识ppt课件
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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》 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
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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。
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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
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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
2024版电工电子技术全套课件(完整版)
介绍电气控制技术的定义、作用、应用领域等基本概念。
电气控制原理
详细阐述电气控制的基本原理，包括电气控制系统的组成、 工作原理、控制方式等。
基本控制环节
深入讲解电气控制中的基本控制环节，如启动、停止、保 护、联锁等，并分析其实现方法和特点。
2024/1/29
24
可编程控制器(PLC)原理及应用
PLC概述
简要介绍PLC的定义、发展历程、 应用领域等基本概念。
PLC原理
详细阐述PLC的工作原理，包括硬 件组成、软件编程、工作原理等方 面。
2024/1/29
PLC应用
深入讲解PLC在工业自动化领域的 应用，如顺序控制、过程控制、运 动控制等，并分析其实现方法和特 点。
25
典型电气控制系统案例分析
案例分析一
信号发生器
信号发生器的分类、工作原理及 性能指标。
晶体管毫伏表
晶体管毫伏表的工作原理及使用 注意事项。
6
02
直流电路与交流电路
2024/1/29
7
直流电路分析方法
01
02
03
基尔霍夫定律
介绍基尔霍夫电流定律和 电压定律，以及其在电路 分析中的应用。
2024/1/29
电阻的串并联
详细讲解电阻的串联、并 联及混联电路的分析方法， 包括等效电阻、电压和电 流的计算。
介绍一个典型的电气控制系统案例，分析其控制需求、设计方案、 实现方法等。
案例分析二
再介绍一个不同类型的电气控制系统案例，同样分析其控制需求、 设计方案、实现方法等。
案例总结
对两个案例进行总结，归纳出电气控制系统的设计思路、实现方法、 注意事项等。
2024/1/29
26
电气控制原理
详细阐述电气控制的基本原理，包括电气控制系统的组成、 工作原理、控制方式等。
基本控制环节
深入讲解电气控制中的基本控制环节，如启动、停止、保 护、联锁等，并分析其实现方法和特点。
2024/1/29
24
可编程控制器(PLC)原理及应用
PLC概述
简要介绍PLC的定义、发展历程、 应用领域等基本概念。
PLC原理
详细阐述PLC的工作原理，包括硬 件组成、软件编程、工作原理等方 面。
2024/1/29
PLC应用
深入讲解PLC在工业自动化领域的 应用，如顺序控制、过程控制、运 动控制等，并分析其实现方法和特 点。
25
典型电气控制系统案例分析
案例分析一
信号发生器
信号发生器的分类、工作原理及 性能指标。
晶体管毫伏表
晶体管毫伏表的工作原理及使用 注意事项。
6
02
直流电路与交流电路
2024/1/29
7
直流电路分析方法
01
02
03
基尔霍夫定律
介绍基尔霍夫电流定律和 电压定律，以及其在电路 分析中的应用。
2024/1/29
电阻的串并联
详细讲解电阻的串联、并 联及混联电路的分析方法， 包括等效电阻、电压和电 流的计算。
介绍一个典型的电气控制系统案例，分析其控制需求、设计方案、 实现方法等。
案例分析二
再介绍一个不同类型的电气控制系统案例，同样分析其控制需求、 设计方案、实现方法等。
案例总结
对两个案例进行总结，归纳出电气控制系统的设计思路、实现方法、 注意事项等。
2024/1/29
26
《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 。
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》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
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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。
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备用负载配电和控制
辅助系统
功率源
交流 发电机
双向 逆变器
双向逆变器
发动机
传送带
能量管理和控制
四、本课程主要教学内容
绪 论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
电力电子器件及其应用 直流－直流变换技术 直流－交流变换技术 交流－直流变换技术 交流－交流变换技术 软开关与多电平变换技术（自学）
新能源应用
电网电源常见问题波形示意图
未来电力系统将大量应用电力电子 技术以提高电力品质和供电效率
风力、太阳能发电系统
风力发电
太阳能发电
三、电力电子技术的应用
照明
各类气体放电灯 电子镇流器 LED照明驱动器
西湖夜景
杭州湾大桥
集中运行中心
面向军事应用领域举例
功率控制模块
耐故障的固态配电系统 电抗冰装置 电动制动
人工心脏电源
三、电力电子技术的应用
电力传动
风机、泵类节能调速 精密调速与特种调速 牵引传动 电气化轨道交通
电气化轨道交通
电动汽车
三、电力电子技术的应用
电力系统
高压直流输电技术 大型发电机的静止励磁控制 水力、风力发电机的变速恒频励磁控制 无功补偿与谐波抑制 柔性交流输电与分布式智能供电系统 风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用
一、什么是电力电子学
典型的电力电子系统
电流采样
二、电力电子技术的发展与现状
电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展
1957年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的 诞生，相控变换技术广泛应用；
20世纪70年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速发
展，PWM控制技术推广应用； 20世纪80年代后期，IGBT开始推广应用，大功率变换进
在工程应用中通常称为电力电子技术。
一、什么是电力电子学
电力电子技术的特征
在电能的产生与使用之间建立一种联系；
电路中的电力半导体器件工作于开关状态（模拟电子技
术也可以实现变换，但电力半导体器件工作于线性放大
状态，损耗大效率低）；
电路变换效率高。
一、什么是电力电子学
电力电子系统的组成
永磁马达
电传动辅助设备； 环境控制系统； 发动机辅助设备
发动机
固态功率控制器
分区配电系统
船用操作变流器模块
标准电力电子模块
发电模块
船用操作逆变器模块
固态遥 控端口
电源 负载 功率 端口 功率端口 控制 系统控制
备用功率单 元发电机
电动飞行 执行机构
船用操作变流器模块
配电模块
燃料电池
双向逆变器 储能
电动机控制器
入以IGBT+PWM技术为主流的时代；
20世纪90年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推 广应用；
二、电力电子技术的发展与现状
进入21世纪以后
为了实现高频和低 EMI 的大功率变换，多电平变换 技术逐步推广应用；
电力电子系统集成化研究成为热点，目前主要集中
于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集 成两大块。
电力电子技术_基础知识
一、什么是电力电子学
电力电子学（Power Elctronics）的概念
有效利用电力半导体器件、应用电路和设计理论、分析 开发工具，实现对电能的高效变换和控制的一门技术， 包括电压、电流、频率和波形的变换。
应用于电力技术领域的电子学，是电气工程、电子科学
与技术、控制理论三大学科的交叉科学。
主电路：完成电能变换 控制电路：协调整个系统正常工作 缓冲电路：在主电路中保护半导体器件 驱动电路：传递控制信号，控制半导体器件开关
保护电路：分为两部分，一部分在主电路中实现故障保
护，多为熔断器与机械开关；另一部分融合 于控制电路中，通过电子检测实现故障保护。
一、什么是电力电子学
电力电子技术与电能控制的关系
三、电力电子技术的应用
电源
弧焊电源 电解、电镀电源 不停电电源（UPS） 恒频恒压电源 直流开关电源 充电电源 感应加热电源 脉冲电源、激光电源 。。。
数码产品广泛应用各类开关电源
手机
电脑
数码相机
复印打印机
摄像机
平板电视
超导储能电源
感应加热电源
塑料薄膜加工等离子体放电装置
辅助系统
功率源
交流 发电机
双向 逆变器
双向逆变器
发动机
传送带
能量管理和控制
四、本课程主要教学内容
绪 论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
电力电子器件及其应用 直流－直流变换技术 直流－交流变换技术 交流－直流变换技术 交流－交流变换技术 软开关与多电平变换技术（自学）
新能源应用
电网电源常见问题波形示意图
未来电力系统将大量应用电力电子 技术以提高电力品质和供电效率
风力、太阳能发电系统
风力发电
太阳能发电
三、电力电子技术的应用
照明
各类气体放电灯 电子镇流器 LED照明驱动器
西湖夜景
杭州湾大桥
集中运行中心
面向军事应用领域举例
功率控制模块
耐故障的固态配电系统 电抗冰装置 电动制动
人工心脏电源
三、电力电子技术的应用
电力传动
风机、泵类节能调速 精密调速与特种调速 牵引传动 电气化轨道交通
电气化轨道交通
电动汽车
三、电力电子技术的应用
电力系统
高压直流输电技术 大型发电机的静止励磁控制 水力、风力发电机的变速恒频励磁控制 无功补偿与谐波抑制 柔性交流输电与分布式智能供电系统 风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用
一、什么是电力电子学
典型的电力电子系统
电流采样
二、电力电子技术的发展与现状
电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展
1957年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的 诞生，相控变换技术广泛应用；
20世纪70年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速发
展，PWM控制技术推广应用； 20世纪80年代后期，IGBT开始推广应用，大功率变换进
在工程应用中通常称为电力电子技术。
一、什么是电力电子学
电力电子技术的特征
在电能的产生与使用之间建立一种联系；
电路中的电力半导体器件工作于开关状态（模拟电子技
术也可以实现变换，但电力半导体器件工作于线性放大
状态，损耗大效率低）；
电路变换效率高。
一、什么是电力电子学
电力电子系统的组成
永磁马达
电传动辅助设备； 环境控制系统； 发动机辅助设备
发动机
固态功率控制器
分区配电系统
船用操作变流器模块
标准电力电子模块
发电模块
船用操作逆变器模块
固态遥 控端口
电源 负载 功率 端口 功率端口 控制 系统控制
备用功率单 元发电机
电动飞行 执行机构
船用操作变流器模块
配电模块
燃料电池
双向逆变器 储能
电动机控制器
入以IGBT+PWM技术为主流的时代；
20世纪90年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推 广应用；
二、电力电子技术的发展与现状
进入21世纪以后
为了实现高频和低 EMI 的大功率变换，多电平变换 技术逐步推广应用；
电力电子系统集成化研究成为热点，目前主要集中
于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集 成两大块。
电力电子技术_基础知识
一、什么是电力电子学
电力电子学（Power Elctronics）的概念
有效利用电力半导体器件、应用电路和设计理论、分析 开发工具，实现对电能的高效变换和控制的一门技术， 包括电压、电流、频率和波形的变换。
应用于电力技术领域的电子学，是电气工程、电子科学
与技术、控制理论三大学科的交叉科学。
主电路：完成电能变换 控制电路：协调整个系统正常工作 缓冲电路：在主电路中保护半导体器件 驱动电路：传递控制信号，控制半导体器件开关
保护电路：分为两部分，一部分在主电路中实现故障保
护，多为熔断器与机械开关；另一部分融合 于控制电路中，通过电子检测实现故障保护。
一、什么是电力电子学
电力电子技术与电能控制的关系
三、电力电子技术的应用
电源
弧焊电源 电解、电镀电源 不停电电源（UPS） 恒频恒压电源 直流开关电源 充电电源 感应加热电源 脉冲电源、激光电源 。。。
数码产品广泛应用各类开关电源
手机
电脑
数码相机
复印打印机
摄像机
平板电视
超导储能电源
感应加热电源
塑料薄膜加工等离子体放电装置