电力电子技术培训课件PPT(共 34张)
电力电子讲义
做风铃
每当我在风中听到风铃“叮叮当当”的声音，就特别喜欢，总希望自己能做一个风铃，今天，我就终于可以去做风铃了。
早上8：00我兴奋极了，好不容易开始制作风铃了，其实我早就跃跃欲试了。制作间里到处陈列着各种各样、五彩缤纷的手工艺术品，我东摸摸，西看看，我的视线真舍不得离开。终于开始做了，我聚精会神地听着老师说的每一句话，老师先叫我们拿一根在自己身旁的尼龙线，再出一个铁管子，叫我们把尼龙线通过孔，把线放进去，再打一个结，再把这个结抽到管子里，这样连续做4个。我们再拿出一根铁丝，再拿出一个塑料管子，让我们把铁丝放进塑料管子的中间，打一个结，依此类推做奥运五环。开始的时候，我真希望自己能第一个做完，我想：原来做个风铃那么简单啊！可是，做到第三步时，我遇到了一个小小的困难，我想：怎么把这个结抽到管子里去呢？我一边疑惑，一边在脑子里努力地想该怎么办。忽然，我的脑子里灵光一现，老师不是说要抽这根线吗，那我把绳子拉一下不就行了呀！我试了一下，果然成功了，于是我兴冲冲地把绳子吊在了相应地孔隙上，一只漂亮的五环风铃终于完成了！当我拿在手里轻轻摇摆时，它发出了动听的声音，仿佛在说：“让我们为北京奥运加油吧！”
2
实验一 安全规程与实验规程
一、实验目的：
1、掌握安全规程及实验规程、安全用电知识、操作规范，以确保实验过程中的人身安全。
2、熟悉实验设备控制屏功能。
二、实验所需挂件及附件：
序号 型号 备注
1 YL-209型电源控制屏 该控制屏包含“YL001、YL002、YL003、YL004”4个电源模块
三、实验内容：
1、安全规程及实验规程的教育。
2、电源控制屏组成部分的观察与连接。
四、预习要求：
阅读电力电子技术教材中有关安全操作的内容。
五、思考题：
该实验的操作要求与以前的弱电实验有什么不同？
六、实验报告：
1、画出实验主电路图。
2、写出实验安全操作规程。
3
附录：
南航电力电子技术课件-第二章
南航电力电子技术课件-第二章
引—关于可控整流电路
SCR具有可控性，使整流电路输出直流电压可调，因而称为可控整流电
路。
不可控整流电路——由D不可控，由其组成的整流电路，，输出直流电压不易调节，因此为不可控整流电路。
SCR 具有可控性，使整流电路输出直流电压可调，因而称为可控整流电路。不可控整流电路——由D 不可控，由其组成的整流电路，，输出直流电压不易调节，因此为不可控整流电路。第一节单相桥式可控整流电路第一节单相桥式可控整流电路
第一节单相桥式可控整流电路第一节单相桥式可控整流电路一、单相桥式全控整流电路
Single Phase Bridge Controlled Rectifier
（一）电阻性负载
（一）电阻性负载
8
的变化规律（减函数），求
（一）电阻性负载
（二）电感性负载
（二）电感性负载
（二）电感性负载（单相桥式全控整流电路）3.L 很大,wL >>R i
u 说明→负载电流i d 连续（θ＝π）、脉动很小波形近似为一水平线
3.L 很大,wL >>R
（二）反电势负载第一节单相桥式可控整流电路
第一节单相桥式可控整流电路
大电感负载：
大电感负载：
大电感负载： （二）有续流D 的单相桥式半控整流电路
负载影响：关断点、电压波形、耐压波
形、移相范围、θ
负载影响：关断点、电压波形、耐压波形、移相范围、θ电路由来、SCR触发导通、二极管自然
换相导通、失控现象△、续流D的作
用
△电路由来、SCR 触发导通、二极管自然换相导通、失控现象△、续流D 的作用△波形是基础，画波形
关键找对开、关点
波形是基础，画波形关键找对开、关点一、单相桥式全
控整流电路
（一）电阻性负载
（二）电感性负载（三）反电势负载
二、单相桥式半
控整流电路
（一）电路工作原理（二）带续流二极管
的单相桥式半控整流电路
波形
U d 、I d （电感电压平均值为零）、阻性负载各
变量随a的变化规律
03 第三章 电力电子技术基础
第三章 电力电子技术基础
电力电子,又称功率电子(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。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
第一节 电力电子技术概述
通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，变流技术也称为电力电子器件的应用技术，包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。
电有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。变换器共有四种类型：
⑴交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
⑵直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
⑶交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
⑷直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。
阮新波电力电子技术教学课件
阮新波电力电子技术教学课件
一、教学内容
本节课的教学内容来自于阮新波电力电子技术教材的第五章，主要讲解电力电子装置的负载换流技术。具体内容包括：负载换流的原理、负载换流电路的类型及其工作原理、负载换流电路的设计方法等。
二、教学目标
1. 使学生掌握负载换流的原理及其电路类型；
2. 培养学生运用负载换流技术分析和设计电力电子电路的能力；
3. 培养学生团队协作和口头表达能力。
三、教学难点与重点
1. 教学难点：负载换流电路的设计方法；
2. 教学重点：负载换流原理及其电路类型。
四、教具与学具准备
1. 教具：多媒体教学设备；
2. 学具：教材、笔记本、绘图工具。
五、教学过程
1. 实践情景引入：以城市交通信号灯控制电路为例，引导学生思考如何实现电力电子装置的负载换流。
2. 知识讲解：介绍负载换流的原理，解释负载换流电路的类型及其工作原理。
3. 例题讲解：分析一个典型的负载换流电路，讲解电路的设计方法。 4. 随堂练习：让学生根据所学知识，设计一个简单的负载换流电路。
5. 课堂讨论：分组讨论，让学生分享自己的设计成果，互相提出改进意见。
7. 课后作业：布置一道负载换流电路设计的实践题目，要求学生在课后完成。
六、板书设计
1. 负载换流原理；
2. 负载换流电路类型；
3. 负载换流电路设计方法。
七、作业设计
1. 题目：设计一个用于电动车充电的负载换流电路，要求写出电路图及设计说明。
2. 答案：学生作业答案。
八、课后反思及拓展延伸
1. 课后反思：针对本节课的教学效果，进行自我评估，找出不足之处，为下一次教学做好准备。
2. 拓展延伸：研究负载换流技术在实际应用中的案例，了解其发展趋势，提高学生的实践能力。
重点和难点解析
一、教学内容
本节课的教学内容来自于阮新波电力电子技术教材的第五章，主要讲解电力电子装置的负载换流技术。具体内容包括负载换流的原理、负载换流电路的类型及其工作原理、负载换流电路的设计方法等。这部分内容是电力电子技术的核心知识，对于学生理解电力电子装置的工作原理和设计具有重要的意义。
电力电子技术
1. 什么是电力电子技术（What is power electronics）
1.1电力电子与信息电子技术(power electronics and information
electronics)
电子技术信息电子技术电力电子技术模拟电子技术数字电子技术
信息电子技术——信息处理
电力电子技术——电力变换
电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。
电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。
电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。
1.2 两大分支
电力电子器件制造技术：电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。
变流技术（电力电子器件应用技术）：
用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术；是电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。
1．3 变流技术的种类
电力——交流和直流两种：从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流 电力变换四大类：交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流
输入输出直流交流交流直流整流直流斩波交流电力控制变频、变相逆变
表1 电力变化的种类
1.4 与相关学科的关系
电力电子学 (Power Electronics)名称60年代出现；
1974年，美国的W. Newell用图1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受；
电子学电力学控制理论 电力电子学电路,器件连续,离散静止器,旋转
1）与电子学（信息电子学）的关系
①都分为器件和应用两大分支
②器件的材料、工艺基本相同，都采用微电子技术
③应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同
④信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态
电力电子电路的器件一般只工作在开关状态
电子行业电力电子技术培训课件
电子行业电力电子技术培训课件
1. 课程简介
本课程旨在介绍电子行业中的电力电子技术，帮助学员深入了解电力电子相关的理论和实践知识。通过本课程的学习，学员将掌握电力电子技术的基本原理、应用领域以及常用电力电子器件和电路的设计与调试方法。
2. 课程大纲
2.1 电力电子技术概述
• 电力电子技术的定义和发展历史
• 电力电子技术在电力系统中的角色和作用
• 重要的电力电子应用领域介绍 2.2 电力电子器件
• 二极管、可控硅、二极管桥等基本电力电子器件的原理和特性
• 电力晶体管、绝缘栅双极型晶体管等新型电力电子器件的介绍
2.3 电力电子电路
• 直流调压电路的设计和分析
• DC/DC变换器的原理和控制方法
• AC/DC变换器的原理和应用
• DC/AC变换器（逆变器）的原理和调制技术
2.4 电力电子控制技术
• 控制理论基础
• 电力电子器件的开关控制技术
• PI调节器的设计和参数调整方法 2.5 电力电子系统设计与调试
• 电力电子系统设计的基本流程
• 电力电子系统的仿真和优化方法
• 电力电子系统的调试和故障排除技巧
3. 学习资源
本课程提供以下学习资源，供学员参考和学习： - 电力电子技术相关的经典教材和参考书目 - 电力电子技术在线学习平台和电子课件 - 电力电子技术实验室设备和实验指导书
4. 学习评估
为了评估学员对电力电子技术的理解和应用能力，本课程将进行以下学习评估形式： - 课堂作业：通过解答电力电子技术相关的问题，检验学员对理论的掌握程度 - 实验报告：学员需完成电力电子实验，并书写实验报告，评估学员的实验能力和数据分析能力 - 期末考试：全面检测学员对电力电子技术的掌握情况
5. 总结
通过本课程的学习，学员将全面了解电力电子技术的概念、原理和应用。掌握电力电子器件的特性和电路的设计方法，具备电力电子系统的设计和调试能力。在电子行业中，电力电子技术的应用广泛，具备这方面的知识和技能将会为学员的职业发展带来巨大的优势。愿本课程对学员的学习和成长有所帮助！
电力电子技术课件
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题
V-M系统本质上是带R、L、E负载的晶闸管可控整流电路，关于它的电路原理、电压和电流波形、机械特性等问题，都已在“电力电子技术”课程中讲授。为了承上启下，本节按照分析和设计直流调速系统的需要，重点归纳V-M系统的几个重要问题：1.触发脉冲相位控制；2.电流脉冲及其波形的连续与断续；3. 抑制电流脉动的措施；4. V-M系统的机械特性；5. 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。
1.2.1触发脉冲相位控制
在图1-3的V-M系统中，调节控制电压Uc，从而移动触发装置GT输出脉冲的相位，即可方便地改变可控整流器VT输出瞬时电压ud的波形，以及输出平均电压Ud的数值。如果把整流装置内阻Rrec移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值ud0和平均值Ud0 来表示，相当于用图1-7的等效电路代替图1-3实际的整流电路。
图1-7 V-M系统主电路的等效电路图
这时，瞬时电压平衡方程式可写作
（1-3）
式中 E — 电动机反电动势(V)；
id— 整流电流瞬时值(A)；
L— 主电路总电感(H)；
R— 主电路等效电阻(Ω)；R = Rrec + Ra + RL；
Rrec—整流装置内阻，包括整流器内部的电阻、整流器件正向压降所对应的电阻整流变压器漏抗换相压降的电阻；
Ra—电动机电枢电阻
RL—平波电抗器电阻。
对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0 。
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
电力电子技术-第二章 电力电子器件2.4
第 二 章 绪论
第 4 节 典型全控型器件
授课
时数 2学时
教学目的与要求 目的和要求：
掌握GTO、GTR、电力MOSFET三种全控型器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意问题。
教学难点与重点 掌握集中典型全控型器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用。
互动内容 课堂提问和讨论
自学内容 无
授课方法 讲授 （现代化）
教学手段 多媒体
作业
思考题 无 1
第二章 电力电子器件
前面学习了不可控器件-电力二极管、半控型器件-晶闸管
2.4 典型全控型器件
全控型器件的特点：通过门极的控制既可以使其开通，也可以使其关断。
全控型电力电子器件的典型代表：门极可关断、电力晶体管、电力场效应晶体管（就是通常所说的电力MOSFET/MOS管）、绝缘栅双极晶体管（通常所说的IGBT）。
全控型器件实际上发展很快，不止这些，简要学习这几种典型全控型器件的基本原理，对以后理解和使用其他全控型器件有帮助。
门极可关断晶闸管——顾名思义，它是晶闸管家族中的一种，它的出现是比较早的。50年代后期，出现了晶闸管，从而诞生了一门崭新的学科—电力电子学，60年代初，门极可关断晶闸管出现了，但全控型器件真正的发展，是到20世纪80年代以后。
在20世纪50年代后期到70年代，以晶闸管为中心的半控型器件，占据着电力电子学的舞台。正是因为晶闸管的出现，才产生了电力电子学，他得到了迅速发展。
到80年代以后，全控型器件逐渐成为主流，某种程度上来说，取代了半控型器件晶闸管的中心位置，当然，半控型器件晶闸管也很重要，但不占据主要位置了。
由于全控型器件的发展，使电力电子装置的性能更完善、控制更方便，对电力电子学的发展起到了很重要的作用。
这门课主要是介绍各种电路，各种电路是以各种电力电子器件为基础的。各种器件里，我们介绍了很多，有三种器件在本课中占主导地位，一种是半控型晶闸管，虽然它在电力电子学中不再占中心位置，但仍然用处很大，还是很重要的一种器件，很多电路会使用它。另外两种就是电力MOSFET，在小功率场合用得最多，再就是IGBT（绝缘栅双极晶体管），在中大功率场合占主流位置，它也是重点介绍的器件。
第三章 电力电子技术
第三章 电力电子技术
主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。
重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。
难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。
基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。
1 电力电子器件概述
(1) 电力电子器件的概念和特征
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；电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件；广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。
两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：
a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；
其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级，大多都远大于处理信息的电子器件。
b. 电力电子器件一般都工作在开关状态；
导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定；
阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定；
《电力电子技术》PPT第1章
《电力电子技术》PPT第1章
☆1.1电力电子的构成☆1.2电力电子发展简史 ☆1.3电力电子的应用领域 第1章
绪论1.1电力电子的构成电力电子的英文是PowerElectronics，它是由电力（旋转电机、静止变换装置）、电
子（含电子器件和电子电路）以及控制（连续和离散）三种技术来支撑的。图1-1电力电子技术的构成1.2电力电子发展简史
随着科学技术的发展，电力电子已从真空管发展到晶体管、IC和LSI。电力电子技术应用的范围也在不断扩大，其发展历程为（如图1-2
所示）：（1）水银整流器（2）晶闸管（3）大功率晶体管（4）智能化的模块（5）超高频、超大容量的高功能元件图1-2电
力电子发展简史1.3电力电子的应用领域由于功率整流器、功率晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等功率器件取得很大进展，故
电力变换和控制的领域不断地扩大。下面将重点介绍电力电子器件在工业企业和日常生活的应用领域。如图1-4和图1-5所示。图1-4
电力电子技术的应用领域