电力电子技术07
电力电子技术课件 第7章
电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将使 用晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台， 并逐渐占据了静止无功补偿的主导地位。 随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来， 出现了一种更为先进的静止型无功补偿装置，这就是 采用自换相变流电路的静止无功补偿装置——静止同 步补偿器(Static Synchronous Compensator— STATCOM)，也有人称之为新型静止无功发生器 (Advanced Static Var Generator—ASVG)，或者轻型 SVC(SVC-Light)。
与并联电容器配合使用的TCR
当TCR与固定电容器配 合使用时，被称为 TCR+FC型SVC，有时 也简称为TCR，其电 压—电流特性如图所示。 这种类型补偿器的缺陷 是：当补偿器工作在吸 收很小的容性或感性无 功功率的状态时，其电 抗器和电容器实际上都 已吸收了很大的无功功 率，因此都有很大的电 流流过，只是相互对消 而已，这显然降低了 TCR的使用效率。
(2)控制方法 开环控制的策略相对较简单，多用于负载补偿。这 种控制方式已经成功地应用在减少电弧炉引起的电 压闪烁方面。 闭环控制的方法较为复杂，实际系统中应用也较多， 下面以改善电压质量调整的功能为例，介绍具体的 闭环控制方法。
电压闭环的控制方法示意图
带电流内环的电压反馈控制方法示意图
为了改善控制性能，可以在此基础上再引入补偿电流 ISVC的反馈，如图所示。通过在电压反馈构成的外闭 环之内再引入电流环的负反馈控制，以提高控制精度。 这样，控制系统中就有两个调节器——电压调节器和 电流调节器。
TSC的基本原理 7.3.1 TSC的基本原理
TSC的基本原理 (a)单相结构简图；(b)分组投切的TSC单相简图；(c)电压—电流特性
《电力电子技术》学习资料
《电力电子技术》学习资料概述本文档旨在提供关于电力电子技术的研究资料，帮助读者了解该领域的基本概念和原理。
1. 电力电子技术简介- 电力电子技术是指利用电子器件和电力技术，将电能进行控制、变换和传输的技术领域。
- 电力电子技术广泛应用于电力系统、工业控制、电动车辆、电力传输等领域。
2. 电力电子技术的重要原理与器件2.1 可控硅器件- 可控硅器件是电力电子技术中最基本的器件之一。
- 可控硅器件可以实现对电能的方向、大小以及周期进行控制，广泛应用于电动机控制、电能变换等领域。
2.2 逆变器与变频器- 逆变器用于将直流电转换为交流电，常用于太阳能发电系统、UPS系统等。
- 变频器用于控制交流电机的转速和转矩，广泛应用于变频空调、工业驱动等领域。
2.3 共模电路- 共模电路用于电力系统的滤波和隔离。
- 共模电路能够有效抑制电力系统中的干扰信号和电磁波。
2.4 光伏逆变器- 光伏逆变器是将光伏电池所产生的直流电转换为交流电的装置。
- 光伏逆变器广泛应用于太阳能发电系统，为电网注入可再生能源。
3. 电力电子技术的应用3.1 电力系统- 电力电子技术在电力系统中起到重要作用，可以实现电力的传输、分配和控制。
- 电力电子技术能够提高电力系统的稳定性和效率。
3.2 工业控制- 电力电子技术在工业控制中应用广泛，如电动机控制、自动化生产线等。
- 电力电子技术可以实现对电力的精确控制和调节。
3.3 电动车辆- 电力电子技术是电动车辆关键技术之一。
- 电力电子技术可以实现电动车辆的电能转换和控制，提高能源利用效率。
3.4 可再生能源- 电力电子技术在可再生能源的应用中起到重要作用。
- 电力电子技术可以将风能、光能等可再生能源转换为可用的电能，推动可再生能源的开发利用。
总结本文档介绍了电力电子技术的基本概念、重要原理与器件，以及其在电力系统、工业控制、电动车辆和可再生能源中的应用。
通过学习电力电子技术，读者可以更深入了解和应用这一领域的知识。
电力电子技术PPT课件第7章
电力电子技术的展望
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分布式发电系统中的电力电子装置
分布式发电系统中的电力电子装置主要包括逆变器和分布式电源控制器，用于实现分布式电源的并网运行和功率控制。
分布式发电系统的优势与挑战
分布式发电系统能够提高供电可靠性和能源利用效率，但同时也面临着并网技术、运行控制和能源管理等方面的挑战。
分布式发电系统中的电力电子装置
05
交流调压电路的分类
可控硅调压电路、晶体管调压电路等。
交流调压电路的工作原理
通过快速开关晶体管或可控硅等器件，实现交流电压的快速调节。
交流调压电路的应用
灯光调节、电机调速、加热控制等。
交流调压电路
04
电力电子系统
电力系统运行
电力系统的运行需要保持稳定、安全、经济和可靠，通过调度和控制手段实现电力供需平衡和系统安全。
双极晶体管
场效应晶体管
晶体管的放大作用
通过电场效应控制导电沟道的开启和关闭，分为N沟道和P沟道两种类型。
通过控制基极电流，实现对集电极或发射极电流的放大，从而实现信号的放大。
03
02
01
晶体管
可控硅整流器是一种大功率开关器件，通过控制其导通角来控制输出电压和电流的大小。
工作原理
可控硅整流器需要一个触发信号才能导通，可以通过控制触发信号的相位和占空比来调节输出。
02
电力电子器件
半导体器件基础
半导体材料
硅和锗是最常用的半导体材料，它们具有特殊的电学性质，是制造电子器件的基础。
载流子
半导体中的主要载流子有电子和空穴，它们在电场的作用下可以移动，从而形成电流。
电力电子技术课件第7章
在发电环节，电力电子技术主要用于控制发电机组的励磁和变速恒频技术，提高发电效率；在输电环节，电力电 子技术主要用于高压直流输电和灵活交流输电技术，实现远距离大容量输电和改善电网稳定性；在配电环节，电 力电子技术主要用于无功补偿和谐波抑制技术，提高配电网的供电质量和可靠性。
新能源系统
要点一
总结词
工业自动化系统
总结词
电力电子技术在工业自动化系统中广泛应用，为工业 生产提供高效、稳定、可靠的动力和控制。
详细描述
在电机驱动中，电力电子技术用于控制电机的启动、 停止、正反转和调速等操作，实现自动化生产线的精 准控制；在能源管理中，电力电子技术用于实现能耗 监测、能源调度和节能控制等功能，提高工业生产的 能源利用效率和降低能耗成本；在自动化生产线中， 电力电子技术用于实现生产设备的联动控制和数据采 集等功能，提高生产效率和产品质量。
电流等优点，适用于中小功率的开关电源、电机控制等场合。
03
电力晶体管（GTR）
一种电流控制型大功率器件，具有较低的饱和压降和较高的工作电流，
但开关速度较慢。
不可控型器件
电力二极管
一种单向导电的半导体器件，具 有正向导通、反向截止的特性， 常用于整流和续流。
快恢复二极管
一种高速恢复的整流二极管，适 用于高频整流和续流电路。
AC/DC转换电路是指将交流电转换为直流电的电路，是电力电子技术中常见的 一种转换电路。
详Hale Waihona Puke 描述AC/DC转换电路通常采用整流器实现，利用二极管的单向导电性将交流电转换 为直流电。整流器可以分为半波整流器和全波整流器，根据不同的需求选择不 同的整流方式。
DC/AC转换电路
总结词
DC/AC转换电路是指将直流电转换为交流电的电路，也称为 逆变电路。
电力电子技术课件
电力电子技术课件一、引言电力电子技术是指利用电子器件和电力电子器件来进行电能的变换、控制和调节的技术领域。
随着现代电力系统的发展和电能质量的要求不断提高，电力电子技术在电力系统中的应用越来越广泛。
本课件将介绍电力电子技术的基本原理、常见的电力电子器件以及其在电力系统中的应用。
二、电力电子技术的基本原理1. 电力电子器件的工作原理1.1 二极管的工作原理1.2 可控硅的工作原理1.3 晶闸管的工作原理1.4 MOSFET的工作原理1.5 IGBT的工作原理2. 电力电子器件的特性参数2.1 二极管的特性参数2.2 可控硅的特性参数2.3 晶闸管的特性参数2.4 MOSFET的特性参数2.5 IGBT的特性参数三、常见的电力电子器件1. 二极管1.1 整流二极管1.2 快恢复二极管1.3 肖特基二极管2. 可控硅2.1 半控型可控硅2.2 全控型可控硅2.3 可关断可控硅3. 晶闸管3.1 双向晶闸管3.2 单向晶闸管3.3 门极可关断晶闸管4. MOSFET4.1 N沟道MOSFET4.2 P沟道MOSFET5. IGBT5.1 IGBT的结构与工作原理5.2 IGBT的优点与应用四、电力电子技术在电力系统中的应用1. 交流电压控制1.1 交流电压调制技术1.2 交流电压控制器的设计与实现2. 直流电压控制2.1 直流电压调制技术2.2 直流电压控制器的设计与实现3. 电力变换与调节3.1 交流-直流变换技术3.2 直流-交流变换技术3.3 直流-直流变换技术4. 电力电子器件的保护与故障诊断4.1 电力电子器件的热保护4.2 电力电子器件的过流保护4.3 电力电子器件的过压保护4.4 电力电子器件的故障诊断与维修五、总结电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的重要技术，通过本课件的学习，我们了解了电力电子技术的基本原理、常见的电力电子器件以及其在电力系统中的应用。
希望本课件能够帮助大家更好地理解和应用电力电子技术，提高电力系统的可靠性和效率。
电力电子技术
1.2 电力电子技术的主要内容
电力电子装置
电力电子装置是由各类电力电子电路 组成的装置，用于大功率电能的变换 和控制，又称变流装置。它包括整流 器、逆变器、直流变流器、交流变流 器、各类电源和开关、电机调速装置、 直流输电装置、感应加热装置、无功 补偿装置、电镀电解装置、家用电器 变流装置等。
子学和电力学的主要关系
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术与控制理论 控制理论广泛用于电力电子技术中，它使电力电子装置和系
统的性能日益优越和完善，可以满足人们的各种需求
电力电子技术可以看作弱电控制强电的技术，是弱电和强电 之间的接口，而控制理论则是实现这种接口的强有力的纽带 控制理论和自动化技术是密不可分的，而电力电子装置又是 自动化技术的基础元件和重要支撑技术
1.3 电力电子技术的发展状况
电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一 个晶闸管为标志的 晶闸管出现的前期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。
1904年出现了电子管。它能在真空中对电子流进行控制， 并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。 20世纪30年代到50年代，水银整流器迅猛发展，它广泛地 应用于电化学工业、电气铁道的直流变电，以及轧钢用直流电 动机的传动中，甚至用于直流输电。在这一时期，把交流变为 直流的方法除水银整流器外，还有发展更早的电动机—直流发 电机组，即变流机组 1947年美国著名的贝尔实验室发明出了晶体管，晶体管的 问世则引发了电子技术的一场革命
电力电子技术
东北大学
1 什么是电力电子技术 1.2电力电子技术研究的内容 1.3电力电子技术的发展状况 1.4电力电子技术的应用
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术_基础知识
电力电子技术_基础知识一、内容简述本文将阐述电力电子技术的定义与发展历程，及其在现代能源系统中的地位和作用。
我们将让读者理解电力电子技术是如何通过半导体器件将电能从源头转换到最终用户的过程。
此外还将介绍电力电子技术在可再生能源、工业控制、交通运输等领域的应用及其发展趋势。
本节将介绍电力电子系统中的主要组成部分——电力电子转换器与变换器。
这些设备是电力电子技术中的核心部件，用于实现交流（AC）和直流（DC）之间的转换，电压和电流的控制以及调整。
本部分将介绍不同类型转换器的工作原理和特性，并探讨其在各种应用场景中的应用。
本节将详细介绍在电力电子系统中使用的半导体器件和功率模块。
包括二极管、晶体管（如IGBT）、场效应晶体管（MOSFET）等的基本工作原理及其在电力转换和控制中的应用。
此外还将探讨这些器件的性能参数、特点及其在高性能电力系统中的应用挑战。
本部分将介绍电力电子系统中的控制技术和调制策略，通过适当的控制方法，可以实现电力电子系统的稳定运行和精确控制。
本部分将讨论不同类型的控制方法（如PWM调制、空间矢量调制等）以及它们在电力电子系统中的应用和实现。
电力电子系统的安全和稳定运行至关重要，本部分将介绍在电力电子系统中使用的保护和故障诊断技术。
这些技术可以确保系统在异常情况下安全运行并避免损坏，本部分将探讨不同类型的保护措施（如过流保护、过电压保护等）以及现代故障诊断技术的应用和发展趋势。
1. 介绍电力电子技术的概念及其在现代社会的重要性电力电子技术是一种结合了电力工程与电子工程的理论和技术的跨学科领域。
它主要研究利用半导体器件进行电能转换、控制和优化的技术。
简单来说电力电子技术就是研究如何将电能从一种形式转换为另一种形式，以满足不同设备和系统的需求。
这种技术在现代社会中扮演着至关重要的角色，涉及到我们日常生活中的方方面面。
随着科技的快速发展，电力电子技术的重要性日益凸显。
在现代社会的各个领域，从工业制造、交通运输、通讯设备，到家庭生活、数据中心以及可再生能源系统，几乎无处不在都需要电力电子技术的支持。
考研专业课资料电力电子技术
考研专业课资料电力电子技术电力电子技术是电力系统与电子技术相结合的一门学科，对于电力系统的运行和控制起着至关重要的作用。
作为考研专业课的一部分，学生需要学习掌握电力电子技术的基本理论和实际应用技能。
本文将介绍电力电子技术的基本概念、原理及应用，并提供一些相关的学习资料供考研学生参考。
一、电力电子技术的基本概念电力电子技术是指利用电子器件进行电能的变换、调节和控制的技术。
它通过半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET等）实现对电流和电压等电能参数的控制，从而实现电力系统的高效运行和优化控制。
电力电子技术在电力系统中有广泛的应用，包括变频调速、无功补偿、电力质量改善等方面。
二、电力电子技术的基本原理1.半导体器件的工作原理电力电子技术中常用的半导体器件包括二极管、晶闸管、MOSFET 等。
这些器件通过控制其导电和截止状态，实现对电流和电压等电能参数的控制。
例如，晶闸管的导通需要通过控制其门极的触发信号，从而实现对电流的开关调节。
2.电力电子电路的基本结构电力电子电路由半导体器件、滤波电容、电感等元件组成。
其中半导体器件负责电能的变换和控制，滤波电容和电感用于平滑输出电流和电压。
常见的电力电子电路有整流电路、逆变电路、升压变换器等。
三、电力电子技术的应用领域1.变频调速技术变频调速技术是电力电子技术的重要应用之一。
通过变频器将电能转换为可变频率和可调电压的交流电，实现电动机的调速控制。
变频调速技术广泛应用于工业生产中的风机、泵和压缩机等设备，具有调速范围广、效率高、控制精度高等优点。
2.无功补偿技术无功补偿技术是电力电子技术的又一重要应用。
通过对电网中的无功功率进行补偿，提高电力系统的功率因数，改善电网的稳定性和经济性。
无功补偿技术广泛应用于高电压输电线路、工矿企业的电力系统中。
3.电力质量改善技术电力质量是指电力系统供电过程中电压、频率等电能参数的稳定性和质量水平。
电力电子技术可以通过对电能的变换和控制，提高电力质量，减少电力系统中的电压波动、谐波等问题。
《电力电子技术》讲义资料
➢ 这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大 小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
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电力电子技术
2）带阻感负载的工作情况
➢ 阻感负载的特点：
电感对电流变化有抗拒 作用，使得流过电感的电流 不能发生突变
➢ 电力电子电路的一种基本分 析方法
⑴通过器件的理想化，将电路简
电力电子技术
➢晶闸管
1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，这标志着电 力电子技术的诞生。
晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流器 和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。工业的迅速发展 也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基础就 是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。
同处理信息的电子器件相比，电力电子器 件的一般特征
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电力电子技术
➢同处理信息的电子器件相比，电力电子 器件的一般特征
1. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流 的能力。
2. 电力电子器件一般都工作在开关状态。 3. 实用中，电力电子器件往往需要由信息电子
电路来控制。 4. 为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温
★
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电力电子技术
电力电子器件
➢ 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导 电的情况分为三类： ➢单极型器件——由一种载流子参与导电的 器件。（电力MOSFET和SIT） ➢双极型器件——由电子和空穴两种载流子 参与导电的器件。（电力二极管、晶闸管、 GTO、GTR和SITH ） ➢复合型器件——由单极型器件和双极型器 件集成混合而成的器件。 （ IGBT和MCT ）
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电力电子技术
电力电子器件的分类
1.不可控器件——电力二极管
电力电子技术第七次课
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当a≤60时， a>60时，
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带大电感负载的三相桥式半控整流电 路，也会发生导通晶闸管不关断而三 个整流管轮流导通的现象，为了避免 失控，也应接上续流二极管
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（2）对触发脉冲的要求：
按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组 VT4、VT6、VT2也依次差120。 同 一 相 的 上 下 两 个 桥 臂 ， 即 VT1 与 VT4 ， VT3 与 VT6 ， VT5与VT2，脉冲相差180。
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
O
wt
u VT1
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
O
wt
ia
u ab
u ac
O
wt
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图2-20 电阻负载a= 60 时的波形
ud1 a = 60°ua
a >60时（ a =90图2－24）
阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。
电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。
带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相
范围为90 。
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图2-22 带阻感负载a= 0 时的波形
uud21 a= 0°ua
VT3
VT2
ub-uc =ubc
《电力电子技术 》课件
电机控制
电机控制是指通过电力电子技术实现对电机速度 、方向和位置的精确控制。
电机控制广泛应用于工业自动化、交通运输、家 用电器等领域，如变频空调、电动汽车等。
电机控制有助于提高能源利用效率，降低能耗， 实现更智能化的生产和制造。
新能源发电系统
新能源发电系统是指利用可再生能源进行发电 的系统，如太阳能、风能等。
、更高可靠性和更小体积的方向发展。
系统集成和智能化的发展
系统集成
随着电力电子系统规模的不断扩大，系统集成成为了一个重要的研究方向，通过将多个电力电子模块集成在一个系统 中，可以实现更高的功率密度和更小的体积。
智能化
智能化是电力电子技术的另一个重要发展方向，通过引入人工智能和机器学习等技术，可以实现电力电子系统的自适 应控制和智能管理，提高系统的稳定性和可靠性。
针对高效能转换的挑战，需要不断研 究和开发新的电力电子器件、电路拓 扑和控制策略，以实现更高的转换效 率和更低的能耗。
技术瓶颈
目前电力电子技术面临的主要挑战是 如何进一步提高转换效率，降低能耗 ，以满足不断增长的高效能转换需求 。
新材料和新技术的发展
01
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化
电力电子技术的应用实例
不间断电源（UPS）
不间断电源（UPS）是一种能够提供持续电力供应的电源设备，主要用于保护重要 设备和数据免受电力中断的影响。
UPS通过使用电力电子转换技术，将电池或其他形式的储能装置与电网连接，确保 在电网故障或停电时，能够继续为设备提供稳定的电力。
UPS在医疗、金融、通信等领域有广泛应用，对于保证关键设备和服务的正常运行 至关重要。
详细描述
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 7.5 静止无功补偿装置
7.5.1晶闸管控制电抗器(TCR)
基本原理： 单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器串联， 这样的电路并联到电网上，就相当于电感负载的交流调压电 路结构。 工作原理和不同触发角时的工作波形与交流调压电路完 全相同。
图7.5.1 TCR的基本原理图
7.5.2晶闸管投切电容器(TSC)
工作原理：
电力电子技术(第5版) 第7章 电力电子装置
7.5 静止无功补偿装置
7.5 静止无功补偿装置
1、组成：由电力电子器件与储能元件构成。 2、特点：在于能快速调节容性和感性无功功率，实现动态补偿。 3、应用：常用于防止电网中部分冲击性负荷引起的电压波动干扰、重 负荷突然投切造成的无功功率强烈变化。 4、分类： （1）采用晶闸管开关的静止无功补偿装置： ◆晶闸管控制电抗器（ Thyristor Controlled Reactor— TCR） ◆晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor —TSC） （2）采用自换相变流器的静止无功补偿装置： ◆静止无功发生器（Static Var Generator—SVG） ◆ 高 级 静 止 无 功 补 偿 装 置 （ AdTanced Static Var Compensator— ASVC）。
（1）以无功电流为投切判据
图7.5.6中，电压信号经滤波后由 过零脉冲发生电路产生相电压，正向 过零脉冲信号，作为采样保持器的采 样开关信号，于是采样保持器的输出 就是无功电流幅值。
则实现图了7.5完.5中全，补i偿L=。ic+is ，如果使iq=ic ，
由
ic
C
dup dt
C
2U cos t
和
iq 2I sin cost IQM cost
电力电子技术全套课件
整流电路具有将交流电转换为直流电的功能，是电力电子设备中不可或缺的组成部分。同时，整流电 路的性能直接影响到电力电子设备的整体性能。因此，在设计整流电路时，需要根据实际需求选择合 适的电路类型和器件，并进行合理的布局和走线，以确保整流电路的稳定性和可靠性。
04
逆变电路
逆变电路的工作原理与分类
技术特点与优势
分析高压直流输电的技术特点和优势，如远距离输电损耗 小、系统稳定性高等。
工程应用与发展趋 势
介绍高压直流输电在国内外的典型工程应用，并探讨其未 来发展趋势和技术挑战。
THANKS
感谢观看
制。
逆变电路的应用与特点
应用
逆变电路广泛应用于电力电子变换器、不间断电源、变频调 速系统、新能源发电系统等领域。
特点
逆变电路具有高效率、高功率因数、低谐波污染等优点，能 够实现能量的双向流动和电网的并网运行。同时，随着电力 电子技术的发展，逆变电路的性能和可靠性也在不断提高。
05
直流-直流变流电路
升压型直流-直流变流电路
工作原理
升压型直流-直流变流电路通过开关管的导通和关断，控制电感的 充放电过程，从而实现输入电压到输出电压的升压转换。
电路组成
升压型直流-直流变流电路主要由开关管、电感、电容、二极管等 元件组成，与降压型电路类似，但元件的连接方式和参数有所不同 。
应用场景
升压型直流-直流变流电路广泛应用于各种需要升压的电子设备中， 如电动汽车、太阳能发电系统等。
02
电力电子器件
不可控器件
电力二极管（Power Diode） 工作原理及特性
主要参数与选型
不可控器件
01
晶闸管（Thyristor）
精品课件-电力电子技术(曾方)-第7章
第7章 变频电路
＋
A
B
Za
Zb
N U
D
Zc
－ C
图 7-11 V1、V2、V3导通时的等效电路
第7章 变频电路
UAB＝0 UBC＝UD UCA＝-UD 式中UD为变频电路输入的直流电压。
第7章 变频电路
负载的相电压为
U AN
UD 3
U BN
UD 3
U CN
2UD 3
第7章 变频电路
在 ωt ＝ π/3 时 ， 关 断 V1 ， 控 制 导 通 V4 ， 即 在 π/3 ＜ ωt≤2π/3区域有V2、V3、V4同时导通，此时AC两点通过导通的 V4、V2相当于同时接在电源的负极，而B点通过导通的V3接于电 源的正极，所以该时区变频桥的等效电路如图7-12所示。
io
R
L
A
＋
uo
C
B －
V3
VD2
V4
VD4
－
图 7-7 串联谐振式变频电路
第7章 变频u 电路 g1 ,4
0
t
ug2 ,3
0
tr
t
uAB
U D
0
UD
t
i
o
t3 t4
0
t1
t2
t
导通器 V
件
1
V
4
VD V VD V
1
2
2
1
VD V VD V
4
3
3
4
图7-8 串联谐振式逆变电路工作波形
第7章 变频电路
第7章 变频电路
7.2 谐振式变频电路
7.2.1
图7-4所示电路即为并联谐振变频电路的主电路。L为负 载， 换流电容C与之并联，L1～L4为四只电感量很小的电感，用于 限制晶闸管电流上升率di/dt；由三相可控整流电路获得电压连续 可调的直流电源UD，经过大电感LD滤波，加到由四个晶闸管组成的 变频桥两端，通过该变频电路的相应工作，将直流电变换为所需 频率的交流电供给负载。
电力电子技术电力电子技术
电力电子技术Power Electronics绪论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4.教材内容简介和使用说明1. 什么是电力电子技术1.1 电力电子与信息电子1.2 两大分支1.3 与其他学科的关系1.4地位和未来1.2 两大分支9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9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。
电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。
与电子学（信息电子学）的关系9都分为器件和应用两大分支9器件的材料、工艺基本相同，都采用微电子技术9应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同9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9二者同根同源与电力学（电气工程）的关系•电力电子技术广泛用于电气工程中高压直流输电静止无功补偿电力机车牵引交直流电力传动电解、电镀、电加热、高性能交直流电源•国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支•电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支与控制理论（自动化技术）的关系•控制理论广泛用于电力电子系统中•电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口控制理论是这种接口的有力纽带•电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术2、电力电子技术的发展史•历史是人类社会的一面镜子分析过去、现在有助于把握未来•科学史是科学家的一面镜子了解一门学科的过去、现在有助于把握未来9一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业9交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海9电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿9电子装置电源：为信息电子装置提供动力9家用电器：“节能灯”、变频空调9其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置9总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。
电力电子技术-7
电力电子技术Power Electronics第7章学习指导学习指导软开关是指，通过在原来的开关电路中增加很小的电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程，使开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而减小甚至消除开关损耗和开关噪声。
软开关分为零电压开关与零电流开关。
根据软开关技术发展的历程，软开关变换器分为准谐振变换器、PWM软开关变换器。
第7章学习指导学习指导准谐振变换器（QRC）的特点是谐振元件参与能量变换的某一个阶段，而不是全程参与。
准谐振变换器分为零电压开关准谐振变换器（ZVS QRC），零电流开关准谐振变换器（ZCS QRC），零电压开关多谐振变换器（ZVS MRC），和用于逆变器的谐振直流环节（Resonant DC－Link），这类变换器也需要采用频率调制方法。
准谐振软开关DC/DC变换器最主要的特点就是利用PFM 调压，这使得电源的输入滤波器、输出滤波器的设计复杂化，并影响系统的噪声。
第7章学习指导学习指导常规的PWM变换器开关频率恒定，控制方法简单。
在准谐振软开关DC/DC变换器中，谐振产生在整个开关管导通或开关管关断过程，若把谐振控制在开关管导通前或关断前很小一段时间内，且谐振半周期远小于开关周期，这就构成了PWM软开关变换器。
PWM软开关变换器主要分为零开关PWM变换器、零转换PWM变换器和移相全桥软开关PWM变换器。
第7章学习指导学习指导本章主要讨论软开关的基本概念与分类，谐振型软开关变换器、准谐振软开关变换器和PWM软开关变换器的电路构成和基本的工作原理。
建议重点学习以下主要内容： 1）软开关的基本概念与分类、软开关电路的分类。
2）准谐振软开关电路的工作原理和电路工作特点。
3）零电压、零电流开关电路的构成特点、工作原理；零转换开关电路的构成特点、工作原理；移相控制软开关PWM全桥变换器的工作原理。
电力电子技术(1).ppt
2 U 3
d
O
VN'
U d 2
t t t
O
WN'
O
UV
，相位上依次相差120°。
U
d
d)
u u f)
O
NN' UN
t
U d 6
负载参数已知时，可由uUN波形求出iU 波形。 如图g。 另外两个与此相同，仅相位相差120度。 三个电流叠加就是直流电源提供的 电流id,如图h,每隔60度脉动一次。
设t1时刻以前，S1、S4闭合， uo和io均为正。在t1时刻断开S1、S4， 同时合上S2、S3，则uo的极性立刻 变负，但因为负载中有电感，其电 流极性不能立刻改变而仍维持原方 向，这时负载电流从直流电源负极 流出，经S2、负载和S3流回正极， 负载电感中储存的能量向直流电源 反馈，负载电流逐渐减小，到t2时刻 降为零，之后， io才反向并逐渐增 大。
第7章 逆变电路
逆变的概念
逆变——与整流相对应，把直流电变成交流电。
交流侧接电网，称为有源逆变。
交流侧接负载，称为无源逆变。 本章讲述无源逆变
逆变与变频
变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组 成，后一部分就是逆变。
主要应用及分类
各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源
图9 三相电压型桥式逆变电路
波形分析
负载各相到电源中点N‘的电压为： 对U相，1通时, uUN‘=Ud/2 4通时，uUN‘=-Ud/2。所以， uUN‘的波形 是幅值为Ud/2的矩形波，如图。 a) V、W两相与此相同，但相位依次差120 b) 度。其波形如图。
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电力电子技术
二极管整流器(3)
• 输入电流的畸变率THD和功率因数PF
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文件:
电力电子技术07.10
电力电子技术
二极管整流器(3)
3.3 三相二极管桥式整流器
工业应用中，三相整流电路较为常用 三相整流电路的优点：输出波形脉动小，功率更大 三相6脉冲桥式整流电路最为常用
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is
current1 D1 D3
Vd
Scope2
RMS Ls-Rs
+ + Vs v i + v -
current Vs C R
Vd
Scope vd
Voltage Scope1
magnitude signal angle
15.37 rms1 -10.27 rms2
D4
D2
Continuous
Fourier
文件:
电力电子技术07.11
电力电子技术
二极管整流器(3)
3.3.1 理想化的电路（Ls=0)
共阴组和共阳组中二极管导通规律与单相桥式整流器类似 利用交流电源中点n来分析波形
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文件:
vd vPn vNn
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电力电子技术07.12
二极管整流器(3)
1. 整流输出电压
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文件:
电力电子技术07.1
电力电子技术
二极管整流器(3)
1. Simulink电路仿真模型
example 3-1 single phase diode-bridge rectifier with a filter capacitor
id
+ signal rms
i -
14.6 rms
powerGUI
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文件:
电力电子技术07.2
电力电子技术
二极管整流器(3)
example 3-1 single phase diode-bridge rectifier with
求有效值 数值显示
signal rms + i -
id
14.6 rms
is
current1 D1 D3 电流检测
vd vPn vNn
每个电源周期中，vd由 6段线电压组成
vPn
O
ua
ub
uc
t
vNn vd
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文件: 电力电子技术07.13
电力电子技术
二极管整流器(3)
ua
ub
uc
O
t
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
ud
每个电源周期中，vd的波形 为电源线电压正向包络线
二极管整流器(3)
3.2.6 实际的二极管整流器的电路仿真
当电流连续时，将出现换流重叠现象，此时解析 计算变得十分复杂，往往采用电路仿真的手段来研究 。 例3－1 用下列参数仿真如下桥式整流电路
Vs 120V Ls 1mH Rs 1m Cd 1000 F Rload 20 (60 Hz )
RMS Ls-Rs
+ + Vs v i -
current Vs C R
电源 电源内阻
15.37 rms1 -10.27 rms2 D4 D2 基波峰值
电压检测
Voltage
magnitude signal angle
Fourier
傅氏分解
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基波相位
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电力电子技术07.3
O
t
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文件:
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电力电子技术
课间
点击打 开元件 库窗口
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文件:
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电力电子技术
二极管整流器(3)
（2）定义仿真时间，开始仿真 启动 按钮
仿真 时间
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文件:
电力电子技
（3）观测波形，分析数据
通过示 波器观 测波形
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二极管整流器(3)
mple 3-1 single phase diode-bridge rectifier with a filter capacitor
id
+
i -
14.6 rms Ls-Rs
+ i -
is
current1 D1 D3
Vd + v Vd
Scope2
示波器
current C R
Scope vd
Scope1 15.37 rms1 -10.27 rms2 D4 D2
Continuous
合成器 分析器
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二极管
powerGUI
缓冲电路
文件:
负载
电力电子技术07.4
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二极管整流器(3)
2. 仿真步骤 （1）进入simulink建立电路仿真模型 （示例：example_3_1.mdl）
文件:
电力电子技术07.7
电力电子技术
二极管整流器(3)
3. 桥式整流器特性分析 •电路仿真得到的 电压、电流波形
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文件:
电力电子技术07.8
电力电子技术
二极管整流器(3)
• 输入电流的傅立叶分解,输出直流电压、电流平均值
FFT 分析
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文件:
电力电子技术07.9