机电传动控制10_48课件
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机电传动与控制资料课件
系统辨识是研究如何通过实验 数据来识别系统的参数和结构 的学科。在机电传动系统中， 系统辨识可用于识别控制系统 的参数和结构，优化控制性能。
鲁棒控制是研究如何在系统存 在不确定性和干扰时，保证控 制系统性能的学科。在机电传 动系统中，鲁棒控制可用于提 高控制系统的稳定性和抗干扰 能力。
03
机电传动控制系统的设计
要点三
数控机床的调速系统
数控机床的调速系统是实现机床稳定 运行的重要部分，包括机械调速、电 气调速和计算机控制调速等。
工业机器人传动控制系统实例分析
工业机器人的传动控 制系统概述
工业机器人是一种自动化生产设备， 其传动控制系统是实现机器人运动的 关键部分。
工业机器人的电机类 型及选用
工业机器人通常使用的电机包括交流 异步电机、直流电机、伺服电机等， 根据机器人的性能要求选用合适的电机。
电机性能的提升
采用高转矩、低惯量、高效率的电机，提高系统的响 应速度和能量转换效率。
减速机的优化
通过改变减速机的传动比、提高传动效率、降低传动 噪音等方面进行优化，提高系统的传动性能。
驱动装置的改进
采用先进的驱动装置，如矢量驱动、直接驱动等技术， 提高系统的驱动能力和稳定性。
控制系统稳定性的提高
控制系统的抗干扰能 力
实现对机电传动系统的精确控制，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和质量。
任务
通过对机电传动系统的参数进行测量和控制，确保系统的稳定性和可靠性，同时优化系统的性能和效 率。
机电传动控制的发展历程
早期机电传动控制
主要依赖于手动控制，缺乏自动化和智能化。
现代机电传动控制
随着计算机技术和自动化控制技术的发展，机电传动控制逐渐实现了自动化、智能化和高效化。
《机电传动控制》 ppt课件
(4)结果分析
通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特
性)和主要运行数据，如过载能力、稳定性、效率、
电压变化率、速度变化率等，以满足解决某一问题
的需要。
ppt课件
17
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
ppt课件
18
二、机电传动系统发展概况
电力拖动
ppt课件
4
一、机电传动的特点
• 3、机电传动控制：
机电传动系统不仅完成能量转换的工作还
要对传动过程进行控制。
更高的自动化程度和更高的精度。
ppt课件
5
一、机电传动的特点
• 4、机电传动控制的任务：
将电能转换为机械能 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节 完成各种生产工艺过程的要求 保证生产过程的正常进行。
在各类动力机械中，电动机的容量已超过总容量 的60%。
ppt课件
13
二、机电传动系统发展概况
根据应用场合的要求和电源的不同，电动 机有直流电动机、交流同步电动机、交流 感应电动机，以及满足不同需求的特种电 动机。20世纪70年代以后，由于大功率电 力电子器件、微电子器件、变频技术以及 计算机技术取得的一系列进展，还研制出 多种调速性能优良、效率较高、能满足不 同要求的交流电动机调速系统，和由变频 器供电的一体化电机。
机电传动及控制
ppt课件
1
第1章 绪论
• 一、机电传动的特点 • 二、机电传动系统发展概况 • 三、本课程的内容及安排
ppt课件
2
一、机电传动的特点
• 1、什么是机电传动？
传动，运动的传递（能量）
通过对解答的分析，确定所需的运行性能(特
性)和主要运行数据，如过载能力、稳定性、效率、
电压变化率、速度变化率等，以满足解决某一问题
的需要。
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17
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
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18
二、机电传动系统发展概况
电力拖动
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4
一、机电传动的特点
• 3、机电传动控制：
机电传动系统不仅完成能量转换的工作还
要对传动过程进行控制。
更高的自动化程度和更高的精度。
ppt课件
5
一、机电传动的特点
• 4、机电传动控制的任务：
将电能转换为机械能 实现生产机械的启动、停止以及速度的调节 完成各种生产工艺过程的要求 保证生产过程的正常进行。
在各类动力机械中，电动机的容量已超过总容量 的60%。
ppt课件
13
二、机电传动系统发展概况
根据应用场合的要求和电源的不同，电动 机有直流电动机、交流同步电动机、交流 感应电动机，以及满足不同需求的特种电 动机。20世纪70年代以后，由于大功率电 力电子器件、微电子器件、变频技术以及 计算机技术取得的一系列进展，还研制出 多种调速性能优良、效率较高、能满足不 同要求的交流电动机调速系统，和由变频 器供电的一体化电机。
机电传动及控制
ppt课件
1
第1章 绪论
• 一、机电传动的特点 • 二、机电传动系统发展概况 • 三、本课程的内容及安排
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2
一、机电传动的特点
• 1、什么是机电传动？
传动，运动的传递（能量）
大学课件-机电传动控制(完整)
柔性制造系统（FMS） —由数控机床、工业机器人、自动搬运 车等组成的统一由中心计算机控制的机械加工自动线，它是实现自 动化车间和自动化工厂的重要组成部分。
机械制造自动化高级阶段是走向设计、制造一体化，即利用计 算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）形成产品设计和 制造过程的完整系统，对产品构思和设计直到装配、试验和质量管 理这一全过程实现自动化。
单电机拖动——一台电动机拖动一台生产机械的各运动部件。 这种拖动方式较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运 动部件较多时，其传动机构仍十分复杂；
多电机拖动——一台生产机械的各个运动部件分别由不同的电 动机来拖动。
二．机电传动控制系统的发展 控制系统的发展伴随控制器件的发展而发展。随着功率器件、
依据系统传递功率不变的原则:
实际负载功率=折算后的负载功率
负载功率:
TLL
电动机轴上的功率:
传动效率：
TLM
c
TLL TLM
TL TL j
TL
TL
jc
2.7
多轴旋转拖动系统
速比 传动效率
j M / L
c
18
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
2.2.1 负载转矩的折算
负载功率:
Fv
TLM
Fv
TM
TL
GD2 375
dn dt
加速运行状态
1
TM
TL
GD2 375
dn dt
减速
TM
TL
GD2 375
dn dt
减速
16
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为 单轴系统。
《机电传动控制》课件
感应电机
基于电磁感应原理，具有成本低 、可靠性高的优点，在工业自动 化、家用电器等领域广泛应用。
先进控制算法的研究与应用
滑模控制
01
通过在状态空间中设计滑模面并选择合适的切换规则，实现对
系统状态的快速响应和鲁棒性。
模糊控制
02
பைடு நூலகம்
利用模糊集合理论将不确定性因素转化为可计算的语言变量，
实现对复杂系统的有效控制。
03
机电传动控制系统的设计与实现
系统需求分析与设计
需求分析
明确系统的功能要求、性能指标和约束条件，为后续 设计提供依据。
总体设计
根据需求分析，确定系统的总体架构、组成模块和相 互关系。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括电路设计、机械结构 设计、软件设计等。
控制算法的选择与实现
算法选择
根据系统需求和性能要求， 选择合适的控制算法，如PID 控制、模糊控制等。
机床的运动状态和加工参数。
数控机床控制系统的应用范围包括航空、航天、汽车、模具等领域，为 现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
智能家居控制系统
智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适化的重要手段 之一，它通过控制家庭设备的开关、调节设备的运行状态 和参数等，为家庭生活提供便利和舒适。
智能家居控制系统通常采用无线通信和网络技术，实现家 庭设备的互联互通和控制，同时通过传感器和执行器，实 时监测和调整家庭设备的运行状态和环境参数。
步进电机
利用脉冲信号控制电机转子步 进旋转的原理，实现精确的角
度和位置控制。
伺服电机
利用伺服系统控制电机旋转角 度和速度的原理，实现高精度
和高动态性能的控制。
控制器类型与工作原理
《机电传动控制教案》课件
04
机电传动控制系统的实现
控制系统的硬件实现
01
02
03
控制器选择
根据系统需求选择合适的 控制器，如PLC、单片机 、DSP等。
传感器与执行器
选择并安装适当的传感器 和执行器，确保系统能够 准确检测和响应。
电路设计与布线
根据系统架构进行电路设 计和布线，确保安全可靠 。
控制系统的软件实现
算法设计
光电传感器
利用光电效应检测物体的存在 和运动。
霍尔传感器
利用霍尔效应检测磁场变化。
超声波传感器
利用超声波检测物体的距离和 位置。
压力传感器
利用压力变化检测压力值。
执行器种类与工作原理
电磁阀
利用电磁力控制流体流动。
电动执行器
利用电机驱动执行器动作。
气动执行器
利用压缩气体驱动执行器动作。
液压执行器
利用液压系统驱动执行器动作。
控制系统设计的优化与改进
算法优化
根据实际运行情况，优化控制算法，提高系 统响应速度和稳定性。
硬件升级
根据技术发展，升级系统硬件，提高系统性 能和可靠性。
软件升级
定期更新软件版本，修复漏洞，增加新功能 ，提高软件性能和安全性。
系统维护与改进
定期对系统进行检查和维护，根据用户反馈 和实际需求进行改进和优化。
网络化
随着物联网技术的发展，机电传动 控制系统将逐渐实现网络化，能够 实现远程监控和远程控制等功能。
02
机电传动系统的组成与工作 原理
电机种类与工作原理
直流电机
利用磁场和电流在电机 内部产生转矩，实现电
能和机械能的转换。
交流电机
利用交流电在电机内部 产生旋转磁场，驱动电
《机电传动控制》PPT课件
三 相
通过电刷与外电路相连
， 一
绕线式转子绕组
般
接
接线示意图
成
星
形
有可能在转子电路中
串接电阻，改善电动
机运行性能
2021/3/26
鼠笼式转子绕组
8
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——定子绕组
定子铁心： 参与电动机磁路 嵌放定子线圈 定子绕组： 三个彼此独立的绕组 空间相差120°电角度
转磁场同向)→电动机转动.
N
转子与旋转磁场的转速不
同
转差率
S
n0 n
TC
n
n0
S
所以这种电动机称为异步电动机，也叫感应电动机。
2021/3/26
11
第一节 相异步电动机的结构和工作原理
三、旋转磁场的形成
iA Im sint iB Im sin(t 2 /3) iC Im sin(t 4 /3)
定子铁心 定子绕组 机座
转子
转子铁心 转子绕组 转轴
线绕式 鼠笼式
2021/3/26
6
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——鼠笼绕组
2021/3/26 铜条转子
铸铝转子
7
第一节 三相异步电动机的结构和工作原理
三相交流异步电动机的结构——转子绕组
各相引出线连到滑环上，
滑环套在转轴上并与之绝缘，
3) 额定负载转矩TN：电动机在额定转速下输出额定功
20率21/3时/26 ,电机轴上的负载转矩。TN=9550PN/nN (PN k20w)
第三节 三相异步电动机的转矩与机械特性
一、 三相异步电动机的转矩
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目录 ·第十章
第十章
电力电子学-晶闸管 及其基本电路
电力半导体器件 电力半导体器件驱动电路及保护
机 电 传 动 控 制
10.1 10.2
10.3
10.4
可控整流电路
逆变电路
10.5
斩波电路与PWM控制技术
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 基本要求
① 掌握晶闸管的基本工作原理、
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管的伏安特性曲线是非线性的。 为了正确选用晶闸管， 了解它的主要参数至关重要。 断态重复峰值电压UDRM 断态不重复峰值电压UDSM 反向重复峰值电压URRM 反向不重复峰值电压URSM 4. 晶闸管的基本特性
1. 电力电子器件的分类 单极型： 电力MOSFET（电力场效应晶体管） SIT（静电感应晶体管） 双极型： 电力二极管 晶闸管（ SCR ） GTO （门极可关断晶闸管） GTR（电力晶体管） 电力电子器件 SITH（静电感应晶闸管） 分类“树” 混合型： IRIAC（双向晶闸管） IGBT（绝缘栅双极晶体管） RCT（逆导晶闸管） MCT（MOS控制晶闸管） LTT（光控晶闸管）
电流驱动型 通过从控制端注入或抽出电流，实现通断控制。 电压驱动型 通过在控制端施加电压信号，实现通断控制。
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分三类：
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。 双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。 复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3可控整流电路
10.3.1 单相半波可控整流电路
1.带电阻负载
变压器T起变换电压和隔离作用。 电阻负载的特点： 电压与电流成正比，两者波形相同。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的： 利用其简单易学的特点， 建立起整流电路的基本概念。
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
1. 什么是电力电子技术
2. 电力电子技术的发展史 3. 电力电子技术的应用
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
信息电子技术 包括：模拟电子技术、 数字电子技术， 主要用于信息处理。 电力电子技术
信息 电子技术 模拟 电子技术 电子技术 电力 电子技术 数字 电子技术
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管(SCR)引出 阳极A 阴极K 门极(控制端)G 三个联接端。 2. 晶闸管的结构 (a)晶闸管外形 (b)晶闸管结构 (c)晶闸管电气图形符号
A K G K P1 N1 P2 N2
机 电 传 动 控 制
K
机 电 传 动 控 制
应用于电力领域的电子技术，
使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 电力电子技术主要用于电力变换。
目前电力电子器件均用半导体制成，故称电力半导体器件。
电力电子装置的功率，可大到GW，小到数瓦甚至1W以下。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
特性和主要参数的含义； ② 掌握几种单相和三相基本可控整流电路 的工作原理及其特点 (特别是在不同性质负载下的工作特点)； ③ 熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制； ④ 了解晶闸管工作时对触发电路的要求 和触发电路的基本工作原理。
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 重点
（①α≤30时与电阻负载时相同）
机 电 传 动 控 制
②α=60时 10.3.4 三相桥式全控整流电路 1.带电阻负载 ②α=30时 ①α=0时 ④α=90时 ③α=60时 2.带阻感负载 ①α=0时 ②α=30时 ③α=90时
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3 可控整流电路
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
电力变换
四大类 ① 交流－直流 ② 直流－交流 ③ 直流－直流 ④ 交流－交流
机 电 传 动 控 制
这四类基本变换 可以组合成许多 复合型电力变换器
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
2.电力电子技术的发展史
机 电 传 动 控 制
其他
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类 按照器件能够被控制的程度，分为三类：
机 电 传 动 控 制
半控型器件 通过控制信号控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件 通过控制信号控制其导通又控制其关断。 不可控器件 不能用控制信号来控制通断，不需驱动电路。 按照驱动电路信号的性质，分为两类：
带电阻负载的单相半波 可控整流电路及波形
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3可控整流电路
10.3.1 单相半波可控整流电路
1.带电阻负载
几个概念的解释： ud为脉动直流，波形只在u2 正半周内出现，称“半波”整流。 采用了可控器件晶闸管， 且交流输入为单相，故该电路 为单相半波可控整流电路。 ud波形在一个电源周期中 只脉动一次，故该电路 为单脉波整流电路。
负载性质、容量大小、电源情况、元件准备情况等，
进行具体分析比较，全面衡量后再确定。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3 可控整流电路
单相半波整流电路最简单，但各项指标都较差，
机 电 传 动 控 制
只适用于小功率和输出电压波形要求不高的场合。 单相桥式整流电路各项性能较好，只是电压脉动频率较大， 故最适合小功率的电路。 三相半波整流电路各项指标都一般，所以用得不多。 三相桥式整流电路各项指标都好， 在要求一定输出电压的情况下，元件承受的峰值电压最低， 因此，最适合于大功率高压电路。 一般小功率电路应优先选用单相桥式电路， 对于大功率电路，而应优先考虑三相桥式电路。 只有在某种特殊情况下，才选用其他电路。
G
A A 外形有 A G K 螺栓型和平板型 (b) (c) (a) 两种封装。 螺栓型：螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便； 平板型：可由两个散热器将其夹在中间。
J1 J2 J3
G
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
3. 晶闸管的工作原理 晶闸管工作原理的实验说明 由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路； 由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路 （触发电路）。 主电路 控制电路 触发电路
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
机 电 传 动 控 制
电力电子 器件分类 “树”
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。 双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。 复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
机 电 传 动 控 制
晶闸管电路
①使晶闸管导通 ②晶闸管导通后
使晶闸管 恢复阻断
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管是用很小的功率控制 大功率的可控整流元件， 要使晶闸管导通必须在 其阳极和控制极 同时加正向电压， 晶闸管导通以后， 控制极就失去了 控制作用。 欲使晶闸管 恢复阻断状态， 则必须把阳极正向电压 降低到一定值(断开或反向)。 3. 晶闸管的工作原理
电力变换
四大类 ① 交流－直流 ② 直流－交流 ③ 直流－直流 ④ 交流－交流 电力——交流和直流两种
机 电 传 动 控 制
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。 直流 逆变 交流
直流 斩波 直流 调压、 变频、 变相、
交流电 力控制ຫໍສະໝຸດ 进行电力变换的技术称为变流技术
整流 交流
由晶闸管构成的可控整流电路 可以把交流电变成大小可调的直流电。 晶闸管可控整流电路的共同特点是： 通过改变控制角α来改变晶闸管的导通角θ， 以达到改变直流输出电压的目的。 但是对于不同的整流电路、不同的控制角、 不同性质的负载，却使这种变换具有不同的特点和指标。 具体选用电路时，应根据
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
2.电力电子技术的发展史
机 电 传 动 控 制
全控型器件时代（70年代后期）
以下列几种为代表： 可关断晶闸管(GTO)、 电力双极型晶体管(BJT) 、 电力场效应管(MOSFET)。 这些器件可以通过门极（或栅极、基极） 控制开通和关断，属于全控型器件。 复合器件时代（80年代后期） 以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表。 发展：功率模块、功率集成电路、智能功率模块等。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
3.电力电子技术的应用
机 电 传 动 控 制
电力电子装置提供给负载的
是各种不同的直流电源、 恒频交流电源和变频交流电源， 它对节省电能有重要意义， 因此电力电子技术研究的 就是电源技术， 也被称为是节能技术。
一般工业 交通运输 电力系统 电子装置电源 家用电器
① 晶闸管的导通与关断条件，可控性； ② 晶闸管单相和三相基本可控整流电路 在不同性质负载下的工作特点； ③ 晶闸管额定通态平均电流的含义及 基本可控整流电路中的选择和额定电压的选择。
机 电 传 动 控 制
难点
① 整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况； ② 额定通态平均电流的选择； ③ 逆变器的工作原理。
脉冲幅度要足够大且要有一定的脉宽， 脉冲前沿要陡且具有一定的触发功率， 移相范围要足够宽且要求与主电源同步等。
第十章
电力电子学-晶闸管 及其基本电路
电力半导体器件 电力半导体器件驱动电路及保护
机 电 传 动 控 制
10.1 10.2
10.3
10.4
可控整流电路
逆变电路
10.5
斩波电路与PWM控制技术
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 基本要求
① 掌握晶闸管的基本工作原理、
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管的伏安特性曲线是非线性的。 为了正确选用晶闸管， 了解它的主要参数至关重要。 断态重复峰值电压UDRM 断态不重复峰值电压UDSM 反向重复峰值电压URRM 反向不重复峰值电压URSM 4. 晶闸管的基本特性
1. 电力电子器件的分类 单极型： 电力MOSFET（电力场效应晶体管） SIT（静电感应晶体管） 双极型： 电力二极管 晶闸管（ SCR ） GTO （门极可关断晶闸管） GTR（电力晶体管） 电力电子器件 SITH（静电感应晶闸管） 分类“树” 混合型： IRIAC（双向晶闸管） IGBT（绝缘栅双极晶体管） RCT（逆导晶闸管） MCT（MOS控制晶闸管） LTT（光控晶闸管）
电流驱动型 通过从控制端注入或抽出电流，实现通断控制。 电压驱动型 通过在控制端施加电压信号，实现通断控制。
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分三类：
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。 双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。 复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3可控整流电路
10.3.1 单相半波可控整流电路
1.带电阻负载
变压器T起变换电压和隔离作用。 电阻负载的特点： 电压与电流成正比，两者波形相同。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的： 利用其简单易学的特点， 建立起整流电路的基本概念。
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
1. 什么是电力电子技术
2. 电力电子技术的发展史 3. 电力电子技术的应用
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
信息电子技术 包括：模拟电子技术、 数字电子技术， 主要用于信息处理。 电力电子技术
信息 电子技术 模拟 电子技术 电子技术 电力 电子技术 数字 电子技术
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管(SCR)引出 阳极A 阴极K 门极(控制端)G 三个联接端。 2. 晶闸管的结构 (a)晶闸管外形 (b)晶闸管结构 (c)晶闸管电气图形符号
A K G K P1 N1 P2 N2
机 电 传 动 控 制
K
机 电 传 动 控 制
应用于电力领域的电子技术，
使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 电力电子技术主要用于电力变换。
目前电力电子器件均用半导体制成，故称电力半导体器件。
电力电子装置的功率，可大到GW，小到数瓦甚至1W以下。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
特性和主要参数的含义； ② 掌握几种单相和三相基本可控整流电路 的工作原理及其特点 (特别是在不同性质负载下的工作特点)； ③ 熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制； ④ 了解晶闸管工作时对触发电路的要求 和触发电路的基本工作原理。
机 电 传 动 控 制
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 重点
（①α≤30时与电阻负载时相同）
机 电 传 动 控 制
②α=60时 10.3.4 三相桥式全控整流电路 1.带电阻负载 ②α=30时 ①α=0时 ④α=90时 ③α=60时 2.带阻感负载 ①α=0时 ②α=30时 ③α=90时
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3 可控整流电路
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 1.什么是电力电子技术 概述
电力变换
四大类 ① 交流－直流 ② 直流－交流 ③ 直流－直流 ④ 交流－交流
机 电 传 动 控 制
这四类基本变换 可以组合成许多 复合型电力变换器
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
2.电力电子技术的发展史
机 电 传 动 控 制
其他
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类 按照器件能够被控制的程度，分为三类：
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半控型器件 通过控制信号控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件 通过控制信号控制其导通又控制其关断。 不可控器件 不能用控制信号来控制通断，不需驱动电路。 按照驱动电路信号的性质，分为两类：
带电阻负载的单相半波 可控整流电路及波形
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3可控整流电路
10.3.1 单相半波可控整流电路
1.带电阻负载
几个概念的解释： ud为脉动直流，波形只在u2 正半周内出现，称“半波”整流。 采用了可控器件晶闸管， 且交流输入为单相，故该电路 为单相半波可控整流电路。 ud波形在一个电源周期中 只脉动一次，故该电路 为单脉波整流电路。
负载性质、容量大小、电源情况、元件准备情况等，
进行具体分析比较，全面衡量后再确定。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.3 可控整流电路
单相半波整流电路最简单，但各项指标都较差，
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只适用于小功率和输出电压波形要求不高的场合。 单相桥式整流电路各项性能较好，只是电压脉动频率较大， 故最适合小功率的电路。 三相半波整流电路各项指标都一般，所以用得不多。 三相桥式整流电路各项指标都好， 在要求一定输出电压的情况下，元件承受的峰值电压最低， 因此，最适合于大功率高压电路。 一般小功率电路应优先选用单相桥式电路， 对于大功率电路，而应优先考虑三相桥式电路。 只有在某种特殊情况下，才选用其他电路。
G
A A 外形有 A G K 螺栓型和平板型 (b) (c) (a) 两种封装。 螺栓型：螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便； 平板型：可由两个散热器将其夹在中间。
J1 J2 J3
G
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
3. 晶闸管的工作原理 晶闸管工作原理的实验说明 由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路； 由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路 （触发电路）。 主电路 控制电路 触发电路
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
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电力电子 器件分类 “树”
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。 双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。 复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
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晶闸管电路
①使晶闸管导通 ②晶闸管导通后
使晶闸管 恢复阻断
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路 10.1 电力半导体器件
晶闸管是用很小的功率控制 大功率的可控整流元件， 要使晶闸管导通必须在 其阳极和控制极 同时加正向电压， 晶闸管导通以后， 控制极就失去了 控制作用。 欲使晶闸管 恢复阻断状态， 则必须把阳极正向电压 降低到一定值(断开或反向)。 3. 晶闸管的工作原理
电力变换
四大类 ① 交流－直流 ② 直流－交流 ③ 直流－直流 ④ 交流－交流 电力——交流和直流两种
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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。 直流 逆变 交流
直流 斩波 直流 调压、 变频、 变相、
交流电 力控制ຫໍສະໝຸດ 进行电力变换的技术称为变流技术
整流 交流
由晶闸管构成的可控整流电路 可以把交流电变成大小可调的直流电。 晶闸管可控整流电路的共同特点是： 通过改变控制角α来改变晶闸管的导通角θ， 以达到改变直流输出电压的目的。 但是对于不同的整流电路、不同的控制角、 不同性质的负载，却使这种变换具有不同的特点和指标。 具体选用电路时，应根据
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第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
2.电力电子技术的发展史
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全控型器件时代（70年代后期）
以下列几种为代表： 可关断晶闸管(GTO)、 电力双极型晶体管(BJT) 、 电力场效应管(MOSFET)。 这些器件可以通过门极（或栅极、基极） 控制开通和关断，属于全控型器件。 复合器件时代（80年代后期） 以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表。 发展：功率模块、功率集成电路、智能功率模块等。
第十章 电力电子学-晶闸管及其基本电路
概述
3.电力电子技术的应用
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电力电子装置提供给负载的
是各种不同的直流电源、 恒频交流电源和变频交流电源， 它对节省电能有重要意义， 因此电力电子技术研究的 就是电源技术， 也被称为是节能技术。
一般工业 交通运输 电力系统 电子装置电源 家用电器
① 晶闸管的导通与关断条件，可控性； ② 晶闸管单相和三相基本可控整流电路 在不同性质负载下的工作特点； ③ 晶闸管额定通态平均电流的含义及 基本可控整流电路中的选择和额定电压的选择。
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难点
① 整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况； ② 额定通态平均电流的选择； ③ 逆变器的工作原理。
脉冲幅度要足够大且要有一定的脉宽， 脉冲前沿要陡且具有一定的触发功率， 移相范围要足够宽且要求与主电源同步等。