电力电子控制技术
电力电子变换和控制技术
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10
如何用电力电子开关器件实现电能的变换？
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分析中我们常常认为图中的开关均为理想开关。此时有:
（ S称为开关函数 ）
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电子技术、控制技术和电力
技术的新兴交叉学科，称为 电力电子技术或电力电子学
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(Power Electronics) 。
5
电力电子学科的形成（续三）
3
1.1 电力电子学科的形成（续一）
电子技术： 利用电子元器件（电子管、半导体器件、集 成电路、微处理器、电感、电容等）组成电 子信息系统，应用电磁学基本原理处理信号 的产生、变换、存储、发送、接收的技术称 为电子技术。 其应用所依赖的器件是电子器件（二极管、三 极管、MOS管、集成电路、微处理器等） 研究对象是载有信息的弱电信号
电力电子学
电力电子变换和控制技术
1
第一章 电力电子变换和控制技术导论
电力电子学科的形成
电力电子变换和控制的技术经济意义
开关型电力电子变换的基本原理及控制方法
开关型电力电子变换器基本特性
开关型电力电子变换器的应用领域
2
1.1 电力电子学科的形成
电力电子技术中的电力电子控制技术有哪些应用场景
电力电子技术中的电力电子控制技术有哪些应用场景电力电子技术是指将电能进行转换和调节的技术。
而电力电子控制技术则是指利用电力电子器件对电力系统中的电流、电压、频率、功率进行精确控制的技术。
电力电子控制技术在电力系统、工业生产、交通运输、可再生能源等领域有着广泛的应用场景。
本文将分别从这四个方面介绍电力电子技术中的电力电子控制技术的应用场景。
一、电力系统应用场景1. 电力传输与配电系统：电力传输系统和配电系统中，需要利用电力电子控制技术对电力进行转换、调节和保护。
例如，高压直流输电系统（HVDC）利用电力电子器件将交流电转换为直流电进行远距离传输，提高了电力输送的效率和稳定性。
2. 电力负荷调节：电力电子控制技术可以对电力负荷进行实时调节，确保供电的稳定性和可靠性。
例如，STATCOM（静止同步补偿器）利用电力电子器件对电力系统中的无功功率进行补偿，提高电力系统的稳定性和调节能力。
二、工业生产应用场景1. 变频调速技术：在工业生产中，电力电子控制技术可以实现电动机的变频调速。
通过对电机的电压和频率进行精确控制，可以实现对工业设备的精准控制和节能降耗。
例如，在输送带、风机和泵站等工业设备中广泛应用的变频器。
2. 电力因数补偿：在工业生产中，一些高功率设备的运行会造成电力系统的功率因数下降，影响电力质量。
电力电子控制技术可以通过对电力因数进行调节和补偿，提高电力系统的功率因数，减少能源的消耗。
三、交通运输应用场景1. 电动交通工具：电力电子控制技术在电动汽车、高铁、电动自行车等交通工具中有着广泛的应用。
例如，电动汽车中的电力电子变换器可以将电能转换为机械能，控制电动汽车的加速、制动和节能等功能。
2. 轨道交通系统：在地铁、高铁等轨道交通系统中，电力电子控制技术可以实现对列车的牵引和制动控制，提高运输效率和安全性。
四、可再生能源应用场景1. 太阳能发电系统：在太阳能发电中，电力电子控制技术可以实现对光伏阵列的最大功率点跟踪，提高太阳能电池的转换效率。
电力电子技术及其发展趋势
电力电子技术及其发展趋势近年来，电力电子技术在能源领域发挥着越来越重要的作用。
它是一门研究关于电能的控制、调节以及转换的学科，广泛应用于电力传输、电力变流与变频、能源储存等领域。
本文将介绍电力电子技术的基本原理和常见应用，并展望其未来的发展趋势。
一、电力电子技术的基本原理1.1 电力电子器件电力电子器件是电力电子技术的重要基础，它被用于控制和调节电能流动。
常见的电力电子器件包括二极管、晶体管、场效应管、开关管等。
这些器件通过开关操作，可以实现对电能的高效控制和转换，使得电能能够适应不同的工作状态和负载需求。
1.2 开关电源技术开关电源技术是电力电子技术中的一个重要方向，它能够将交流电能转换为直流电能，并通过开关器件进行高效控制。
开关电源具有体积小、效率高、功率密度大等特点，广泛应用于各个领域，如军事、通信、工业等。
而且，开关电源还可以实现电能的变压、变频和变流等功能，满足各种复杂的电能需求。
1.3 电力电子控制技术电力电子控制技术是电力电子技术的核心内容，它通过对电力电子器件和开关电源的控制，实现对电能的精确调节和控制。
电力电子控制技术可以使电能的传输和转换更加高效、可靠，同时也可以提高电能的质量和稳定性，确保电能系统的安全运行。
二、电力电子技术的应用领域2.1 电力传输电力传输是电力电子技术的主要应用领域之一。
在长距离电力传输中，电力电子技术可以实现输电线路的无功补偿、无功控制、降低线路损耗等功能，提高电力传输效率。
而在直流输电领域，电力电子技术可以实现高功率的直流变换和逆变，实现长距离、大容量的电能传输。
2.2 电力变流与变频电力变流与变频是电力电子技术的另一个重要应用领域。
通过电力电子器件和控制技术，可以实现交流电能向直流电能的转换，或者将一种频率的交流电能转换为另一种频率的交流电能。
这对于电机调速、电力系统的稳定性等方面都具有重要意义。
2.3 能源储存能源储存是近年来电力电子技术的研究热点之一。
2024版电力电子技术教案
括变压器、变频器等电路类型。
02
交流变换电路的应用领域
列举交流变换电路在电力系统、电机控制等领域的应用，如电力传输、
电机调速等。
03
交流变换电路的控制方式
讲解交流变换电路的控制方式，如开环控制、闭环控制等，以及这些控
制方式对电路性能的影响。
04 电力电子控制技术
CHAPTER
电力电子控制技术的分类与特点
电力电子控制系统的设计与实现
系统设计
根据实际需求选择合适的控制方法和器件，设计电力电子控制系统 的电路结构、控制策略和保护措施。
系统实现
根据系统设计图纸和技术要求，进行器件选型、电路布局、焊接调 试等工作，完成电力电子控制系统的制作和调试。
系统优化
针对实际运行过程中出现的问题，对系统进行优化改进，提高系统的 稳定性和可靠性，降低能耗和成本。
数字化
采用数字信号处理技术 实现精确控制和智能管 理，提高系统性能和灵
活性。
绿色化
注重环保和节能设计， 减少电磁干扰和环境污
染。
02 电力电子器件基础
CHAPTER
电力电子器件的分类与特点
分类
根据控制信号类型，电力电子器件可分为半控型、全控型和不可控型；根据载 流子参与导电情况，可分为单极型、双极型和复合型。
05 电力电子技术在电力系统中的应用
CHAPTER
电力系统中的无功补偿与谐波抑制
无功补偿的作用
提高功率因数，减少线路损耗，改善电压质 量，提高系统稳定性。
无功补偿的方法
包括电容器补偿、静止无功补偿器（SVC）、 静止无功发生器（SVG）等。
谐波的危害
导致设备过热、损坏，影响通信系统，增加 线路损耗，降低系统效率。
电力电子技术中的电力电子控制技术是什么
电力电子技术中的电力电子控制技术是什么电力电子技术是指将电力和电子技术相结合，用于实现电力的调控、变换和控制的一门学科。
其中，电力电子控制技术则是电力电子技术中的重要组成部分，主要用于控制电力电子设备的工作状态和输出特性，以满足不同的应用需求。
本文将就电力电子控制技术的基本原理、应用领域以及发展趋势等方面展开论述。
一、电力电子控制技术的基本原理电力电子控制技术的基本原理可归纳为以下几点：1. 可控硅技术：可控硅是一种具有开关特性的电子元器件，可通过外部控制信号，实现对电流的控制。
在电力电子应用中，可控硅被广泛应用于交流电压的调制、变换和控制等方面。
2. 双向开关技术：双向开关是指能够实现正向和反向电流流动的电子开关元器件。
双向开关技术常用于直流电源和交流电源之间的转换与控制。
3. 脉宽调制技术：脉宽调制技术是一种通过改变电流或电压的脉冲宽度来控制输出功率的方法。
通过调整脉冲的宽窄，可以实现对输出电压、电流的精确控制。
二、电力电子控制技术的应用领域电力电子控制技术广泛应用于以下几个领域：1. 交流传动系统：在交流传动系统中，电力电子控制技术可用于调节电机的速度、转矩和位置。
例如，变频调速技术可以通过调整电机的频率和电压，实现对电机转速的精确控制。
2. 新能源发电系统：在新能源发电系统中，电力电子控制技术可以用于控制光伏发电系统、风力发电系统和储能系统等。
例如，逆变器技术可将直流电能转换为交流电能，实现与电网的互连。
3. 电力质量控制：电力质量控制是指在电力系统中，通过电力电子控制技术提高电力质量的稳定性和可靠性。
例如，采用无功补偿技术可以减小电压波动和谐波，改善电力系统的供电质量。
三、电力电子控制技术的发展趋势随着科技的不断进步，电力电子控制技术也在不断发展。
未来的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 高效节能：电力电子控制技术将更加注重提高能量的利用效率，减少能源消耗。
例如，采用无感应功率器件和高效控制算法，以提高系统的能源转换效率。
电力电子技术知识点总结
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
电力电子与控制技术在高铁动力系统中的应用研究
电力电子与控制技术在高铁动力系统中的应用研究一、引言近年来，高铁成为了最主流的出行方式之一，其快速、安全、高效的特点备受广大乘客的追捧。
而高铁能够如此高效的运行，离不开先进的动力系统。
电力电子与控制技术是高速动力系统中的重要组成部分，它可以保证高铁的运行安全、运行效率以及降低污染排放，成为了高速动力系统的重要研究方向。
二、电力电子技术在高铁中的应用高铁的动力系统大致可以区分为电力系统和机械系统两个方面，其中电力电子技术是电力系统中的重要组成部分。
电力电子技术广泛应用于高铁牵引供电系统、车辆空调系统、车内供电系统、列车通信信号系统等方面。
（一）高铁牵引供电系统高铁的牵引供电系统是高铁运行的重要组成部分，它包括了高速动车组整车控制系统、牵引供电变流器等。
牵引供电变流器是高速动车组的重要组成部分之一，它是将高压直流电转化为交流电的设备，使得高铁列车在行车中可以更加平稳和经济地运行。
（二）车辆空调系统高铁在运行过程中，因为高速、密闭的特点，会给车内的温度、湿度、空气质量等带来一些问题。
为了解决这些问题，高铁的车辆空调系统需要使用电力电子控制技术，来进行精确的调节与控制。
（三）车内供电系统高铁的车内供电系统也需要使用电力电子技术进行控制。
这个系统包括了车内照明、车内电子设备供电等。
（四）列车通信信号系统列车通信信号系统是保证高铁安全运行的重要部分，它需要准确、迅速地进行指令传输。
电力电子技术可以使用在列车通信信号系统中，来进行精确的指令传输和控制。
三、电力电子技术在高铁控制系统中的应用高铁控制系统是保证高铁的稳定、高效运行的重要组成部分。
电力电子技术可以在高铁控制系统中起到重要作用，其中包括了高铁控制系统的传感、测量、控制和保护等多个方面。
（一）传感系统电力电子技术可以在高铁的传感系统中提供精确的传感测量方案，来对关键参数进行准确地监控。
传感系统主要包括了电机转速、牵引电机电流、补偿电流、轨道电压和电网电压等多个方面。
第3篇 电力电子控制技术
3.3.1 PWM控制的基本思想
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u
SPWM波
ωt
u
O
>
O
> ωt
u
O
ωt
>
3-12
3.3.1 PWM控制的基本思想
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u u
SPWM波
> ω tt ω
u
O O
>
O
> ωt
u
O
ωt
>
若要改变等效输出正弦 波幅值，按同一比例改 变各脉冲宽度即可。
3-24
3.3.3 PWM的实现
单片机片内PWM发生器 载波：一般为三角波，载波周期可由CPU程序初始化设 定，由硬件电路实现 调制波：实际上为一个寄存器，用于存放调制波的大小， 其调制波的实际值应由程序计算后赋值到寄存 器内 调制器：数值比较器，由硬件电路实现，无需CPU干预 实时计算法 实时而准确地计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制 开关器件的通断，得到所需的PWM波形。 规则采样法、直接PWM法、特定谐波消去法、空间矢量 PWM法……
3-3
3.2 晶闸管变换电路的通断控制
由于晶闸管半控器件的特点，一般较多应用于具有交流电 源的变换电路中，利用电源电压的自然换相方式工作，主 电路结构简单。此时晶闸管一般采用移相触发或过零触发 方式工作。 一、移相触发的实现方法 同步环节：为移相延迟角α提供基准 移相环节：提供准确的移相角度α 脉冲形成环节：产生一定宽度的脉冲 脉冲分配环节：将脉冲分配到每一只SCR 脉冲功率放大及驱动：隔离、放大 1．模拟实现：集成芯片+少量的外围元件，即可实现 实现方案简单，但易受参数漂移、温漂等影响→精度不高， 3～5。，三相对称度不好，具体实现的环节有：
电力电子技术在工业自动化中的应用
电力电子技术在工业自动化中的应用工业自动化是指利用自动控制设备和工艺装置，实现对工业生产过程的自动化控制和操作。
而电力电子技术则是一种应用电力电子器件和电力电子控制技术的领域。
本文将探讨电力电子技术在工业自动化中的应用。
一、电力电子技术概述电力电子技术是指以固态电子器件为基础，通过变换、调节和控制电能的形式、大小和方向的技术。
其核心器件包括二极管、晶闸管、场效应管、三端可控硅等。
通过这些器件，电力电子技术可以实现对电能的变换、调节和控制，在工业自动化中具有广泛的应用。
二、1. 变频调速技术变频调速技术是电力电子技术在工业自动化中最常见的应用之一。
传统的机械传动方式存在效率低、调速范围窄等问题，而通过变频器控制电动机的转速，则可以灵活地实现对工程机械、电机设备等的调速控制。
这不仅提高了工业生产的效率，还可以节约能源。
2. 电力电子制动技术电力电子制动技术通过控制器对电机进行制动操作，实现对机械设备的快速减速和停止。
与传统的机械制动方式相比，电力电子制动具有制动力矩可调、制动过程平稳等优点。
在工业自动化生产线中，电力电子制动技术可以在不损坏设备的情况下，实现对设备的快速停止，提高了生产效率和安全性。
3. 电力电子逆变技术电力电子逆变技术是将直流电能转换为交流电能的技术。
在工业自动化系统中，电力电子逆变器广泛应用于电网与设备之间的能量转换。
通过电力电子逆变器，可以实现对设备输入电压、频率的调节和控制，满足不同设备对电能的要求。
4. 电力电子供应技术工业自动化中的设备通常对电能供应的质量和稳定性有较高的要求。
电力电子供应技术可以通过滤波、稳压和变压等手段，提供稳定的电能给各类设备。
同时，电力电子技术还可以通过电网谐波抑制、功率因数校正等方式，改善电网供电质量。
5. 高效节能电力电子技术在工业自动化生产中，能源消耗是一个重要的成本和环境压力。
电力电子技术可以借助电力电子器件和控制技术，实现对能源的高效利用和节约。
电力电子技术的基本原理及应用
电力电子技术的基本原理及应用- 电力电子技术的基本原理及应用在现代工业和生活中，电力电子技术是一种非常重要的技术，它通过将电力电子元件与电力系统相结合，来提高电力系统的效率和控制能力。
本文将从电力电子元件的基本原理、电力电子系统的应用、电力电子技术的发展现状及未来趋势等方面，对电力电子技术做进一步的分析。
一、电力电子元件的基本原理电力电子元件是电力电子系统中的重要组成部分，常见的电力电子元件有晶闸管、二极管、场效应管、IGBT等。
这些元件的存在，可以实现电路中的各种控制和运算过程。
晶闸管是一种具有开关功能的电子元件，它的工作原理是利用控制电压去控制它的导通和封锁。
二极管是另一种基本的电力电子元件，它的工作原理是利用P型和N型半导体石墨组成PN结，可以实现电流的单向导通。
场效应管是半导体材料制成的，通过调节栅极电压来控制它的导通和截止。
IGBT则是差分MOSFET和双极性晶体管的结合体，它的工作原理是将IGBT的栅极与MOSFET的栅极和双极性晶体管的发射极进行耦合，在其内部引入PN结和MOSFET的场效应，从而实现它的导通和断开。
二、电力电子系统的应用电力电子技术的应用非常广泛，下面我们将重点分析它在家庭用电、工业生产、交通运输、能源等方面的应用。
1. 家庭用电在家庭用电方面，电力电子设备被广泛应用于各种电器管理设备中，如智能开关、照明设备、能量监测器、电池充电器等，可以使家庭用电更高效、更节能。
2. 工业生产电力电子技术在工业生产中起着非常重要的作用，通过电力电子设备的运用，工业生产中的电动机特性得到最大限度的发挥，实现了生产效率和产品质量的提升。
3. 交通运输电力电子技术在交通运输中也有着广泛应用，如变频空调、电子风扇、电子全自动出租车、电动汽车等，使人们的交通方式更加环保、节能、便利。
4. 能源电力电子技术在能源领域中也有着重要的作用，其中包括风电、太阳能电池、储能和节能装置，它们不仅可以在制造高效节能设备方面，也可以在实现能源的净化、更好的控制和应用方面发挥着重要作用。
电力电子技术中的电压与电流的控制方法有哪些
电力电子技术中的电压与电流的控制方法有哪些在电力电子技术中，电压和电流的控制方法主要包括直流电压调节、直流电力传输控制、交流电压调节以及交流电力传输控制等方面。
以下是对这些方法的详细论述：一、直流电压调节方法：1. 直流电力调制技术：通过改变直流电源输入电压的脉冲宽度和载波频率来控制输出直流电压的大小。
其中较常用的方法包括脉宽调制（PWM）和脉幅调制（PAM）。
2. 直流电力门控技术：采用晶闸管、开关管等元件对直流电流进行开关控制，通过控制开关的导通和断开实现对直流电压的调节。
二、直流电力传输控制方法：1. 直流电力调制技术：通过改变直流电力输送系统的脉宽和频率来控制直流电力的传输。
常用的方法有直流脉宽调制（DPWM）和直流电流控制技术。
2. 直流电力谐振技术：利用谐振电路或谐振变压器等装置控制直流电力的传输，提高传输效率并减少损耗。
三、交流电压调节方法：1. 直接交流电压调节技术：通过电感和电容等元件对输入交流电源进行滤波和调节，控制输出交流电压的幅值和频率。
2. PWM调制技术：在交流电源的基础上，通过改变脉宽和频率来实现对输出交流电压的调节，常用于交流驱动电机和变频调速系统中。
四、交流电力传输控制方法：1. 交流电力调制技术：通过改变交流电力传输系统的频率和幅值来控制电力的传输和分配。
常见的方法包括交流脉宽调制（APWM）和交流频率调制（AFM）。
2. 交流电力逆变技术：利用逆变器将直流电源转换为交流电源，通过控制逆变器的开关管状态来实现对交流电力的调节和传输。
总结起来，电力电子技术中常用的电压与电流控制方法包括直流电压调节、直流电力传输控制、交流电压调节以及交流电力传输控制等。
这些方法能够实现对电压和电流的精确控制，广泛应用于电力变换、电动机驱动、电网稳定等领域，为现代电力系统的稳定运行提供了重要保障。
电子控制技术
电子控制技术电子控制技术是一门研究电子器件和系统控制的学科，广泛应用于工业自动化、交通运输、电力系统、通讯系统、家电产品等领域。
通过对电子元器件和控制系统的设计、分析和优化，电子控制技术实现了自动化、智能化和高效化的目标，为各个行业带来了巨大的改变和发展。
电子控制技术的发展源于对电子学和控制理论的深入研究。
电子学是研究电子器件和电子电路的学科，包括半导体器件、集成电路、数字电路、模拟电路等方面。
控制理论则关注如何通过对系统的建模与分析，设计合适的控制器来实现对系统的控制。
电子控制技术结合了这两个学科的理论和方法，实现了从电子元器件到整个控制系统的完整链条。
电子控制技术的核心是控制系统。
控制系统由传感器、执行器、控制器和反馈回路组成。
传感器负责将物理量转换为电信号，执行器则将电信号转换为物理量。
控制器通过对传感器信号的处理和运算，产生相应的控制信号，驱动执行器实现对系统的控制。
反馈回路则将执行器输出的物理量再次转换为电信号，并与控制信号进行比较，通过反馈修正控制信号，使系统稳定运行。
电子控制技术的应用广泛，其中最为重要的领域之一是工业自动化。
工业自动化通过将电子控制技术应用于生产过程中，实现对生产设备和流程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
在工业自动化中，传感器可以实时监测生产设备的状态和产品质量，控制器通过分析和处理传感器信号，调节流程参数和控制设备行为。
通过电子控制技术，工业自动化实现了生产过程的高效化和信息化，为企业创造了更多的经济效益。
另一个重要领域是交通运输。
电子控制技术被广泛应用于汽车、火车、飞机等交通工具中，提供了安全、舒适和智能化的交通出行体验。
在汽车中，电子控制技术实现了引擎控制、车速控制、刹车控制等功能，提高了汽车的性能和安全性。
在火车和飞机中，电子控制技术实现了列车和飞机的自动驾驶和导航控制，提高了运输效率和安全性。
电力系统也是电子控制技术的重要应用领域之一。
电力系统是将电能从发电厂传输到用户的系统，电子控制技术在电力系统中起到了关键作用。
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
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。
逆变的概念与整流相对应，直流电变成交流电。
交流侧接电网，为有源逆变。
交流侧接负载，为无源逆变，本章主要讲述无源逆变。
换流方式自换流1器件换流利用全控型器件的自关断能力进行换流。
在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。
2强迫换流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。
通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。
外部换流3负载换流由负载提供换流电压的换流方式。
负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流，如电容性负载和同步电动机。
4电网换流电网提供换流电压的换流方式。
将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。
不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。
电压型逆变电路的特点1直流侧为电压源或并联大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动。
直流回路呈现低阻抗。
2由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。
3阻感负载时需提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
有源逆变产生的条件1需要直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。
2要求晶闸管的控制角，使Ud为负值。
采用有源逆变的条件半控桥或续流二极管的电路，因其整流电压Ud不能出现负值也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变，欲实现只能采用采控电路。
PWM控制方法计算法和调制法（单极性PWM控制方式双极性）调制方式异步同步载波频与调制波的关系（接受调制的信号为载波）优化1提高直流电压利用率和减少开关次数 2 PWM逆变电路的多重化。
共性问题电力MOSFET和IGBT并联运行的特点是并联使用时具有电流自动均衡的能力。
过电压原因外因（1操作过电压2雷击过电压）内因（1换向2关断）电力电子技术在电力系统中的应用高压直流输电是电力电子技术在电力系统中最早开始的应用领域，20世纪50年代以来，当电力电子技术的发展带来了可靠的高压大功率交直流转换技术之后，高压直流输电越来越受到人们的关注。
电力电子及其控制技术概述
思考：为什么要变换？
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
分类：采用按交-直流变换类型划分
1 AC-DC 2 AC-AC 3 DC-DC 4 DC-AC
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
电力电子及其控制技术概述(ppt40页) 电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
Average Current Control
L
Vg
S
iL D
C RV
RS
iS
Vp 比较器
VS 误差放大器
Ve
锯齿波Vsaw 电流积分器
Vref 基准电压
工作原理: 检测电流经电流积分器积分后与误差电压Ve相减，其差值
与锯齿波比较生成控制脉宽驱动开关。
优点: 提高了电流的控制精度，抗干扰性强
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
t
Vint
t
Vref
单周控制主要波形图
工作原理 每个开关周期开始时，时钟给出脉冲信号，控制器输出高电平，开关管S导通，积
分器对二极管上的电压VD进行积分，积分器输出电压Vint从0开始增大，当Vint达到基 准电压Vref时，比较器输出翻转，控制器关断开关管，同时输出Reset信号将积分器复 位，直到下一个时钟脉冲到来开始新的周期 。 优点
可以实现对输入电压平均值的瞬时动态控制，开关变量平均值在经历一次过渡过程 后，仅需一个开关周期就可以达到新的稳态，对输入电压具有良好的抑制能力。 缺点
电流型控制电路
时钟
VVeP VS VP 电流型控制主要波形图
优点: 相对于电压型控制方法有更快的输入瞬态
电力电子技术在电力控制中的应用
电力电子技术在电力控制中的应用随着科技的不断发展，电力电子技术在电力控制领域扮演着越来越重要的角色。
电力电子技术是指应用电子技术和电力工程原理设计、制造和应用各种电力电子设备和系统的技术。
它的应用范围广泛，包括电力变换、电力过滤、电力传输、电力调节等方面。
本文将探讨电力电子技术在电力控制中的应用，并介绍其中的一些具体案例。
一、电力变换电力变换是电力电子技术最基本的应用之一。
通过电力电子装置将电能从一种形式转换为另一种形式，以满足不同领域的需求。
常见的电力变换装置包括电力变压器、交流-直流变换器、直流-交流变换器等。
以交流-直流变换器为例。
交流-直流变换器能够将来自电网的交流电转换为直流电，并通过充电电路为蓄电池进行充电。
在电力控制中，这种变换器广泛应用于电动汽车、光伏发电和风力发电等领域。
通过交流-直流变换器，可以将不稳定的交流电转换为稳定的直流电，以满足不同设备的工作要求。
二、电力过滤电力过滤是通过电力电子技术对电能的波形进行调整，以消除电网中的谐波和干扰，确保供电系统的正常运行。
电力过滤装置通常包括滤波电路和滤波器。
滤波器是常见的电力过滤装置，它可以根据不同的频率特性选择滤除或透传不同频率的电信号。
利用滤波器，可以过滤掉电网中的谐波信号，减少对电力设备的损害，并提高电网的稳定性。
三、电力传输电力电子技术在电力传输领域也有重要应用。
传统的电力传输方式主要依赖于变压器和传输线路，但存在能量损耗大、线路损耗大等问题。
电力电子技术的应用可以改善传统传输方式的不足。
高压直流输电系统（HVDC）是电力传输领域的典型应用。
通过将交流电转换为直流电进行传输，HVDC系统能够有效地减少能量损耗，并延长传输距离。
这种技术在远距离电力传输和海底电力传输上有着广泛的应用。
四、电力调节电力调节是利用电力电子技术对电能进行调节和控制，以满足电力系统的需求。
电力调节常见的应用包括功率因数校正、电压调节和电流控制等。
以功率因数校正为例。
电力电子中的控制技术研究
电力电子中的控制技术研究随着科学技术的不断发展，新能源的开发已经成为人们关注的热点问题。
电力电子作为新能源领域的重要分支，涉及到能源的质量、可靠性、节能性等方面，其控制技术研究成为电力电子发展的关键之一。
电力电子中的控制技术，主要是指控制电源的电压、电流和频率等参数，以达到节能降耗、提高效率、保护设备等目的。
控制技术的研究，可以针对不同的应用场景和设备进行，例如电动汽车、风力发电、太阳能发电等。
首先，电动汽车方面需要研究电动机控制技术。
电动机控制技术主要包括智能控制、传感器控制、变频控制等技术。
其中，智能控制技术可以根据电动机的负载和转速进行智能调节；传感器控制技术则是通过安装传感器，获取电动机的运行状态，并根据传感器的反馈信号，进行控制保护；变频控制技术则是通过变频器控制电源的电流、电压波形，从而控制电动机的转速和扭矩。
其次，风力发电方面需要研究控制风力涡轮机的转速和叶片角度。
控制风力涡轮机的转速和叶片角度，可以调节发电机的输出功率和转速，从而保证风力发电系统的安全稳定运行。
目前风力涡轮机的控制技术主要有PID控制、模糊控制和神经网络控制等技术。
其中，PID控制技术是较为常用的一种，可以通过调节比例系数、积分时间、微分时间等参数，实现指定转速和叶片角度的控制。
最后，太阳能发电方面需要研究逆变器控制技术。
逆变器是太阳能发电系统中的核心部件，其主要作用是将太阳能光电能转换为交流电能。
逆变器的控制技术主要有PWM控制、MPPT控制和SVPWM控制等技术。
其中，PWM控制技术是较为常用的一种，可以通过调整逆变器输出的电压、频率、相位等参数，实现太阳能发电系统的稳频运行。
总之，电力电子中的控制技术研究已经成为新能源领域发展的关键之一。
不同的设备需要面对不同的问题，因此需要针对不同的应用场景和设备进行控制技术的研究。
电力电子控制技术的不断创新和提升，将为新能源的发展提供更好的技术支持，推动电力电子与新能源的融合发展。
电力电子控制技术
电力电子控制技术1. 什么是电力电子控制技术？电力电子控制技术是指将电力电子技术应用于电力系统中，实现对电能的控制和调节，包括电能的转换、调节、传输和应用等方面。
通过控制电流、电压、频率等参数，实现对电力系统的可控制性，提高能量的效率和质量，减少能源消耗和环境污染，是现代电力系统中不可或缺的技术。
2. 电力电子控制技术的应用场景电力电子控制技术广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、医疗卫生等。
以下列举几个典型场景：2.1 变频调速技术变频调速技术是一种将频率转换技术和电力电子控制技术相结合的新型控制技术。
它采用直流变交流技术，通过控制变频器输出电压和频率，实现电机转速调节，进而实现机械负载的调节。
变频调速技术能够提高电机效率，降低电能消耗，减少设备损坏，广泛应用于各种机械传动系统中。
2.2 逆变器控制技术逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子设备。
逆变器控制技术能够实现对逆变器输出电压、频率和波形等参数的调整，具有较高的电气可控性和灵活性。
逆变器控制技术广泛应用于智能家居、太阳能发电、风力发电和节能照明等领域。
2.3 统计谐波消除技术统计谐波消除技术是一种利用电力电子器件对非线性载波进行控制，在均值电流比例控制下，实现电能传输中谐波的消除。
统计谐波消除技术能够提高电路质量和可靠性，降低能源消耗和环境污染，广泛应用于电气化铁路、电力工业和船舶电力系统中。
3. 电力电子控制技术的未来趋势随着科学技术的不断发展，电力电子控制技术也在不断更新换代。
未来电力电子控制技术的发展趋势主要有以下几个方面：3.1 集成化和智能化未来电力电子控制技术将趋向集成化和智能化，将电力电子器件、传感器、计算机、通信技术等高新技术相融合，实现系统的智能控制和运行管理，提高电力系统的安全性和可靠性。
3.2 绿色化和环保化未来电力电子控制技术将趋向绿色化和环保化，以低碳、清洁和可再生能源为主，减少能源消耗和环境污染，实现可持续发展。
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《电力电子控制技术》课程实践教学大纲Power Electronic Control Technology课程编号：02课程类别：独立开设实验课程学时：32（总学时32 实验学时32）学分：1适用对象：电子信息工程专业“卓越计划”先修课程：电路原理A、模拟电子技术Z、数字电子技术Z和电力电子技术一、课程的性质与任务课程的性质：本课程为电子信息工程专业“卓越计划”班提供的一门专业选修课。
课程的任务：进一步巩固《电力电子技术》课程技术领域的电路基础知识、控制技术和测试实验技术。
通过课程设计使学生加深理解电力电子变换电路的基本原理及其在工程实际中的应用；掌握电力电子变换主电路的选型及参数计算方法；掌握电力电子器件和装置的控制电路设计方法；通过让学生完成较为综合的实验课题，使学生在学习过程中养成独立完成“提出问题、研究问题、解决问题”的良好习惯，培养学生的探索求知精神，为今后从事与电力电子技术相关的科学研究工作打下良好的基础。
二、教学的目的与要求《电力电子控制技术》是一门实践性很强的专业基础课，通过课程设计这一集中实践环节，巩固和加深对电力电子技术的理解，提高综合运用本课程及相关课程所学专业知识的能力。
培养学生选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。
通过实际系统的分析设计，建立工程设计的基本概念和方法。
通过实际设计中电力半导体器件的选用，掌握电力半导体器件的工程选用方法。
通过小型电力电子系统的设计、电力电子变流系统的调试仿真与调试，掌握系统设计、调试和系统综合的基本方法，培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。
能够够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述和分析设计结果。
三、考核方式及办法采取上机考核和平时成绩相结合的方法，综合评定学生成绩。
主要对实验的态度、操作熟练程度、完成实验的质量（内容与报告）、解决问题的能力等方面进行考核。
平时实验占70%，上机考核占30%。
每个实验，预习报告占30%，实际操作40%，总结报告30%。
实验成绩分：优、良、中、及格、不及格五级。
四、实验项目名称与学时分配：电力电子控制技术实验安排一览表序号实验项目名称学时分配必开或选开实验类型分组人数1 MOSFET/IGBT驱动电路设计 4 必开设计性实验 12 12V/1A非隔离开关电源设计（Buck电路方案）4 必开设计性实验 13 12V/1A隔离开关电源设计（Boost电路方案）4 必开设计性实验 14 PWM控制技术的单片机实现方法 4 选开设计性实验 15 SPWM控制技术的FPGA实现方法4 必开设计性实验 16 步进电机驱动及控制 4 必开设计性实验 17 SCR交流调压控制 4 必开设计性实验 18 直流电动机调速的控制设计 4 必开设计性实验 1五、实验项目的具体内容：实验一 MOSFET/IGBT驱动电路设计1．本次实验的目的和要求(1) 理解MOSFET/IGBT驱动电路电路设计方法。
(2) 熟悉驱动测试方法。
2．实践内容或原理实践原理：设计一个电压源或电流源电路对功率MOSFET或IGBT进行驱动。
可以参照图1.3.需用的仪器、试剂或材料等（1）数字示波器；（2）有源隔离电压、电流探头（3）器件若干4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求图1. MOSFET/IGBT驱动电路实验二 12V/1A非隔离开关电源设计（Buck电路方案）1.本次实验的目的和要求学习Buck电路的原理及电压型控制方法，设计非隔离开关电源。
2．实践内容或原理参照下图进行参数设计。
3. 需用的仪器、试剂或材料等（1）数字示波器；（2）有源隔离电压、电流探头（3）器件若干4. 实践步骤或环节5. 教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
图2. MOSFET/IGBT驱动电路实验三 12V/1A隔离开关电源设计（Boost电路方案）1.本次实验的目的和要求学习Boost电路的原理及电流型控制方法，掌握设计隔离开关电源的方法。
2．实践内容或原理使用图3所示原理的电流型控制芯片设计Boost主电路控制器。
图3. 电流型控制芯片原理3.需用的仪器、试剂或材料等（1）数字示波器；（2）有源隔离电压、电流探头；（3）器件若干。
4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
实验四 PWM控制技术的单片机实现方法1.本次实验的目的和要求（1）进一步掌握PWM的原理；（2）实践单片机下实现PWM的方法。
2.实践内容或原理3.需用的仪器、试剂或材料等（1）数字示波器；（2）有源隔离电压、电流探头；（3）51系列或AVR等单片机最小系统（4）器件若干。
4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、程序、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
实验五 SPWM控制技术的FPGA实现方法1.本次实验的目的和要求（1）进一步掌握SPWM的原理；（2）学习FPGA实现SPWM的方法。
2.实践内容或原理3.需用的仪器、试剂或材料等（1）数字示波器；（2）有源隔离电压、电流探头；（3）FPGA最小系统4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
实验六步进电机驱动及控制1.本次实验的目的和要求2.实践内容或原理3.需用的仪器、试剂或材料等4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
实验七 SCR交流调压控制1.本次实验的目的和要求2.实践内容或原理3.需用的仪器、试剂或材料等4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
实验八直流电动机调速的控制设计1.本次实验的目的和要求2.实践内容或原理3.需用的仪器、试剂或材料等4.实践步骤或环节5.教学方式本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。
实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。
6.实践教学报告要求将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。
六、实践教学中应注意的问题1．组织管理的要求（1）实验授课计划由任课教师根据实践教学大纲编制。
（2）实验进程表作为实施、检查、考核的依据，若因客观原因不能按实验进程表规定的时间做实验，有关当事人应事前向教务处提出申请，经与实验室协商后另定时间。
（3）每个实验项目要有完整的实验指导文件，无实验指导文件，不可开实验。
（4）实验仪器设备要配套完好，所需配套设施预备齐全。
（5）将实验学生分组，确保每个学生都有实际操作的机会。
2．对教师的要求（1）上课前做好充分的备课准备。
（2）实验前应提问检查学生预习情况，不合格者不准参加实验。
（3）明确实践教学的目的，注意学生创新能力的培养。
（4）认真批改实验报告。
3．对学生的要求（1）具有一定的预备知识，如复习电力电子技术、电子技术课程，先行自学VHDL、C语言、Quartus II软件、pspice软件和Saber软件的使用。
（2）上课前做好充分的预习准备，认真做好预习报告。
4．对教学基地、实验室和实验员的要求（1）实验课同理论课一样，实验员要写好教案，无教案不准上实验课。
实验员应预先做实验，试做实验报告，并检查学生实验所用之仪器、设备等准备情况，以确保实验的顺利进行。
（2）要求实验员对实验原理、具体操作及注意事项简明讲解，指导学生做好实验。
（3）实验时，确保学生都能实际操作，实验员应在场指导，要诱导和启发学生，培养学生独立观察、分析、处理问题能力和操作技能，切忌实验由实验员包办代替。
（4）实验完成后应由指导人员检查所得数据或结论的准确性、合理性。
同时应指导学生做好实验后的整理工作，检查仪器设备、工具等是否缺损。
（5）实验室应保持清洁、整齐。
七、教材及主要参考书1、选用教材：（无）2、主要参考书：（1）《电力电子学/电力电子变换和控制技术》，陈坚，主编，高等教育出版社, 2004年（2）《电子技术基础模拟部分第5版》康华光主编，高等教育出版社，2006 （3）《电力电子单片机控制技术》，谢运祥，欧阳森，主编，机械工业出版社，2007年（4）《EDA技术实用教程》（第四版）潘松，主编，科学出版社，2011年（5）《基于Orcad16.0的电子电路分析与设计》谭阳红，主编，电子工业出版社，2008年八、教改说明及其他无执笔人：陈文光系室审核人：。