电力电子技术全套教程
电力电子课程设计完整版
目录概述电力电子技术课程设计任务书第二章第1章 PWM控制技术简介 (1)第二章器件的选择 (5)第三章三角波发生电路 (8)第四章三相正弦交流电源发生器 (9)第五章比较电路的生成 (11)第六章驱动电路 (12)第七章死区生成电路 (14)第八章电容滤波的三相不可控整流电路 (15)第九章逆变电路 (18)第十章总结 (22)第十一章参考文献 (22)概述PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛,对逆变的影响也最为深刻.现在大量应用的逆变电路中,绝对大部分都是PWM逆变电路.可以说PWM 控制技术正是有赖于在逆变中的应用,才发展的比较成熟,才确定了他在电力电子技术中的重要地位.而SPWM技术就是其中的一种广泛应用.我们采取电容滤波的三相不可控整流电路获得直流电，成为逆变电路的直流侧，其中在整流电路和逆变电路中间并联有很大的电容，等效为恒压源。
为SPWM的等幅提供了条件。
在该电路中我们用三角波作为载波，三相交流电压作为调试波，采用双极性调制，利用比较器输出三角波和正弦波的焦点信息，该信息成为IGBT驱动电路的输入信号，控制IGBT的导通和关端，根据IGBT 的导通和关断时间的不同做到了输出的矩形波的宽度为不等幅，根据面积相等效应，输出电流为正弦波，即实现调制法控制SPWM逆变。
电力电子技术课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的要求1. 自立题目题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计注意事项：①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。
完整电力电子技术教案
向电流定额和反向电压定额却可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上。
2. 快恢复二极管
恢复过程很短， 特别是反向恢复过程很短 〔一般在 5 微秒以下 ) 的二极管被称为
快恢复二极管 (Fast Recovery Diade-FRD) ，简称快速二极管。工艺上多采用了掺金
措施，结构上有的采用 PN结型结构，也有的采用对此加以改进的 PiIV 结构。特别
实际应用中， 应对晶闸管施加足够长时间的反向电压， 阻断能力，电路才能可靠工作。
使晶闸管充分恢复其对正向电压的
关断时间 t q： t r r 与 t gr 之和，即 t q=t rr +t gr , 普通晶闸管的关断时间约几百微秒。
三、晶闸管的主要参数
1. 电压定额 1)
通态平均电流 I T(AV) ——晶闸管在环境温度为 40°C和规定的冷却状
二、主要参数
1、正向平均电流 IF
指电力二极管长期运行时， 在指定的管壳温度 ( 简称壳温， 用 Tc 表示 ) 和散热条件下，
其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
2. 正向压降 UF
指电力二极管在指定温度下， 流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。
有时
候，其参数表中也给出在指定温度下流过某一瞬态正向大电流时电力二极管的最大瞬时正向
速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在
100ns 以下，甚至达到 20---30ns 。
3 ，肖特基二极管
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管
( Schottky Bar-rier L3iad---SBD} ,
简称为肖特基二极管。肖特基二极管在信息
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VT1、VD1导通
18
二、工作原理
3、当u2为负半周且控制角为α 时，触发VT2导通，负载电流 id经VT2、VD1流通，电感由 释放能量变成储存能量，负 载端电压ud=uba=-u2。
4、 u2电压由负变正过零时，电 感由储存能量变为释放能量， 产生上负下正的自感电动势， 维持电流流通，VT2将继续到 通，同时VD1关断、VD2导通， 负载端电压为0。
负载性质： 电阻性 电感性 反电势性
4
第2章：单相可控整流电路
用晶闸管组成的可控整流电路，可以很方便地把交流 电变成大小可调的直流电，且具有体积小、重量轻、效率 高以及控制灵敏等优点。
§2-1 单相可控整流电路 §2-2 三相可控整流电路
§2-3 带平衡电抗器的双反星型可控整流电路
§2-4 整流电路的换相压降与外特性
晶闸管承受的最大电压为 6U2 。
44
§2-2-3 ：三相桥式半控整流电路
一、阻性负载： a <=60º，负载端电压波形 连续
Ud 1.17U 21 cosa
VT1 VT3 VT5
当α〉60°时，负载端电压波形断续 VD4 VD6 VD2
Ud 1.17U 21 cosa
二、电感性负载： 与单相半控桥式整流电路一样，桥内二极管有续流作用，因
qT qD 180
VT2、VD1导通
VT2、VD2导通
19
结论
1.晶闸管在触发时刻换 流，二极管在电源电 压过零时刻换流。
2.对于单向半控桥感性 负载，负载端的电压 波形如右图。
根据波形得
Ud=0.9U2(1+cosα)/2
20
结论
3.单相半控桥感性负载， 负载端电压波形与阻 性负载完全相同，即 单相半控桥感性负载 本身具有续流作用。
电力电子技术学习培训教程
电力电子技术学习培训教程1300M随着现代工业设备自动化，越来越多的工厂设备将采用PLC、变频器、人机介面等自动化器件来控制，因此设备自动化程度越来越高。
对设备的维护人员的技术要求越来越严格。
作为一名合格的技术员，需要掌握的技能也越来越多，越来越全面性，以此来满足自动化的发展及要求，因此设备相关的资料及软件，对我们技术员来说是必需具备的，为了满足大家的要求。
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(共650M，详细清单见B盘说明)C盘：包含：OMRON-SSS中文版PLC编程软件，OMRON全系列中文版编程软件CX-P 、Cx-simulator离线仿真软件，人机介面NT 系列设计软件，SysWin34OMRON最新开发的智能控制器的编程仿真软件，最新CS1-CJ1-CJ1M系列PLC中文版操作手册、指令参考手册、编程手册大全、高速计数器、操位置控制、通信单元、温度控制等模块中文手册大全，CX-P中文版软件手册，OMRON PLC培训教材（编程器SSS使用、CPMIA基础及CPMIA系统）。
电力电子技术学习培训教程
电力电子技术学习培训教程一、电力电子技术概述电力电子技术是一门通过电子器件（如晶体管、整流器、逆变器等）控制电能的技术，以提高能源利用率、降低能源消耗和污染，进一步推动工业化、城市化和信息化进程。
电力电子技术主要包括直流调制、交流调制、功率控制、脉宽调制等方面的内容，涉及电力电子器件的工作原理、性能参数、应用范围等。
二、电力电子技术学习培训内容1.基础知识（1）电力电子器件的分类和工作原理常见的电力电子器件包括整流管、晶闸管、场效应管、双极晶体管、可控硅等，学员需了解这些器件的工作原理、特性参数、应用范围等。
（2）电力电子电路的基本结构和原理学员需了解电力电子电路的基本结构、工作原理和常见的控制方法，如PWM调制、频率调制、谐波抑制等。
（3）电力电子系统的应用领域和发展趋势学员需了解电力电子技术在新能源发电系统、电力传输、工业控制等领域的应用情况和未来发展趋势。
2.实践技能（1）电力电子器件的选型与应用学员需要学习如何根据具体的应用需求选择合适的电力电子器件，并掌握相关的电路设计和调试技能。
（2）电力电子系统的设计与控制学员需要学习如何设计和控制电力电子系统，包括功率电子变换器、逆变器、整流器等。
（3）电力电子系统的故障诊断与维护学员需要学习如何进行电力电子系统的故障诊断和维护，掌握相关的故障排除方法和维护技能。
3.案例分析通过实际的电力电子系统案例分析，学员能够更深入地了解电力电子技术的应用和发展，并从中获取设计和应用技巧。
4.实验训练学员需要进行一定数量的实验训练，通过实际操作来掌握电力电子技术的相关知识和技能。
三、电力电子技术学习培训的要求和方法1.学员要求学员需要具有一定的电子技术和电路基础知识，具备一定的电子器件和电路设计能力，对电力电子技术感兴趣并有一定的实践动手能力。
2.培训方法（1）理论讲授通过讲师的系统讲解、理论课件、实例分析等方式向学员传授电力电子技术的基础知识和相关理论。
（2）实践操作通过实验室实践、实际案例分析、项目设计等方式，让学员进行一定数量的实际操作和应用训练。
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1．断态电压临界上升率du／dt du／dt是在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的最大阳极电压上升率。在实际使用时的电压上升率必须低于此
规定值。
表1-3 断态电压临界上升率（du / dt）的等级
du /
dt
V
25
/μs
级 别
A
50 100 200 500 800 1000
8
800
20
9
900
22
10 1000 24
12 1200 26
14 1400 28
16 1600 30
18 1800
2000 2200 2400 2600 2800 3000
表1-2 晶闸管正向通态平均电压的组别
正向 通态 平均 电压 V
组别 代号
正向 通态 平均 电压 V
组别 代号
UT（AV） ≤0.4
晶闸管承受断态重复峰值电压UDRM 和反向重复峰值电压URRM 时的 峰值电流。
5. 浪涌电流ITSM ITSM是一种由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不重 复性最大正向过载电流，用峰值表示。它是用来设计保护电路的。
按标准，普通晶闸管型号的命名含义如下：
（三）门极触发电流IGT和门极触发电压UGT IGT是在室温下，给晶闸管施加6V正向阳极电压时，使元件由断态转 入通态所必需的最小门极电流。
4．通态（峰值）电压UTM UTM 是晶闸管通以π倍或规定倍数额定通态平均电流值
时的瞬态峰值电压。从减小损耗和器件发热的观点出发，应
该选择UTM较小的晶闸管。 5．通态平均电压(管压降)UT(AV) 当元件流过正弦半波的额定电流平均值和稳定的额定结
电力电子技术全套电子课件完整版ppt整本书电子教案最全教学教程
（第5版）
课程目标
• 通过本课程的学习，使学生在熟悉和掌握典型电力电子系 统模型的工作原理基础上，构建科学合理的设计方案，并 能 够 对 电气工程领域复杂工程问题的系统模型和设计方案 进行推理和验证。
• 培养学生熟悉和掌握典型电力电子电路的电路模型原理， 并进行关键参数计算、主要器件选型。并能够结合具体或 特定需求进行合理的分析和初步设计电力变换装置。
2. 电力电子技术的发展
电力电子器件的发展
史前期 （黎明期）
晶闸管问世
电子管问世
晶体管诞生
全控型器件迅 速发展时期
碳化硅等宽禁 带半导体材料
发展
GTO\BJT\功率 MOSFET出现和 发展时代
1904
1930
1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
水银（汞弧） 整流器时代
• 培养学生在熟悉和掌握典型电力电子电路工作原理的基础 上，根据要求制定基本合理的实验方案，并进行必要的计 算或可行性分析。
考核及成绩评定方法
项目
形式
平时作业
作业（12次）
实验
实验+实验报告
小测试
小测试（2次）
期末考试 选择题、填空题、简答题、综合题、思考题
总成绩
比例 30% 10% 20% 60% 100%
（3） 变换器的辅助电路
变换器必须在一些辅助电路的支持下才能正常工作，这些辅助电路包括：
① 控制电路：控制电路的功能具有检测、控制和隔离功能。采集变换器工作状
态，根据输入和输出的要求产生主电路开关管的通断控制信号，实现强电、弱
电的隔离。
控 制 电 路 电气隔离
检测 电路
《电力电子技术》
z 自2006年起，该奖项升格 为：
IEEE William E. Newell Power Electronics Award
z 该奖项已成为 IEEE 电力 电子学会的最高奖项。
Newe
0.1.1 电力电子技术与信息电子技术的区别
电子技术一般指信息电子技术，但广义而言， 应包括电力电子技术，即所谓“三大电子”。
用于 信息 处理
电子技术
信息电子技术
电力电子技术
用于 电能 变换
模拟电子技术
数字电子技术
5
6
华北电力大学电气与电子工程学院电力工程系
电机与电力电子教研室
1
电力系统及其自动化专业 2009级《电力电子技术》课程PPT课件
1.3 晶闸管及其派生器件 1.4 门极可关断晶闸管 1.5 电力晶体管 1.6 功率场效应晶体管 1.7 绝缘栅双极晶体管 1.8 其它新型电力电子器件
1
1.1.2 电力电子器件的基本类型 1.1.3 电力电子器件的模块化与集成化 1.1.4 电力电子器件的应用领域
学 1.1.5 本章核心内容与学习要点 2
输入
输出
交流
直流
电 直 流
交流
整流
交流电力控制 （调压、变频、变相）
直流斩波（调压） 逆变（变频）
9
z
对电力电子学进行 了形象描述。
至今该三角形仍被世界学 术界所普遍接受。
10
北 华0.1.3 电力电子技术与相关学科间的关系
z Dr.Newell 是一位著名的电 力电子领域权威人士。
z 毕生致力于帮助工程师和大 学生更好的了解电力电子学。
电 0.4 本课程的主要内容及要求 3
最完整的电力电子培训教程(书签版)
4．在整流电路的负载两端并联续流二极管
★ 当 u2 过零变负时，VDR 导通，ud 为零， 此时负的 u2 通过 VDR 向 VT 施加反压
使其关断，L 储存的能量保证电流 id 在 L – R –VDR 回路中流通，此过程通常称 为：续流； ★ 续流时 ud 为 0， ud 中不再出现负的部分； ★ 数量关系 若近似认为 id 为一条水平线，且恒为 Id，
一．带电阻负载的工作情况
★ 交流侧接单相电源，变压器T
T
a) u1
u2
VT
uVT
id
ud R
起变换电压和隔离的作用 ★ 重点注意： ● 工作原理（波形分析） ● 定量计算 ● 不同负载的影响
1．电阻负载的特点： 电压与电流成正比， 两者波形相同
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
引言
★ PWM（Pulse Width Modulation）控制技术 脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度 进行调制，来等效地获得所需要波形 （含形状和幅值）
★ 第三章：直流斩波电路中采用（幅值） ★ 第四章：
4．1 斩控式交流调压电路（形状和幅值） 4．4 矩阵式变频电路（形状和幅值）
u
a)
O
t
u
b)
O
t
本节习题
169页 习题1、习题2
第二章 整流电路
2．1 2．2 2．3 2．4 2．5 2．6 2．7 2．8 2．9
单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 大功率可控整流电路 整流电路的谐波和功率因数 整流电路的有源逆变工作状态 晶闸管直流电动机系统 相控电路的驱动 电容滤波的不可控整流电路
电力电子技术全套教程
1.3 与相关学科的关系
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。
1.4 地位和未来
电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成 为未来科学技术的两大支柱。
其他：
UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
3 电力电子技术的应用
1）一般工业
轧钢机
电解铝
数控机床
冶金工业
3 电力电子技术的应用
2）交通运输
3 电力电子技术的应用
3）电力系统
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
SVC
3 电力电子技术的应用
4）电子装置用电源
电子装置
程控交换机
微型计算机
3 电力电子技术的应用
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。
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
2 电力电子技术的发展史
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问 世，(“公元
元年”)
全控型器件迅 速发展时期
1904
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电路 电子技术基础
电力电 子技术
电力拖动自 动控制系统
结束语
本章结束 欢迎访问
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
表1 电力变换的种类
输入
输出
直流
交流
交流
整流
交流电力控制 变频、变相
直流
直流斩波
逆变
进行电力变换的技术称为 变流技术。
1.3 与相关学科的关系
电力电子学 (Power Electronics)名称60年代 出现。
其他：
UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
3 电力电子技术的应用
1）一般工业
轧钢机
电解铝
数控机床
冶金工业
3 电力电子技术的应用
2）交通运输
3 电力电子技术的应用
3）电力系统
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
SVC
3 电力电子技术的应用
4）电子装置用电源
电子装置
程控交换机
微型计算机
3 电力电子技术的应用
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
电力 电子学
连续、离散
控制 理论
图1 描述电力电子学的倒三角形
1.3 与相关学科的关系
与电子学（信息电子学）的关系 都分为器件和应用两大分支。 器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。 应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相 同。 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；
1.3 与相关学科的关系
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。
1.4 地位和未来
电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成 为未来科学技术的两大支柱。
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。 电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。
1.2 两大分支
变流技术
电力——交流和直流两种
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
2 电力电子技术的发展史
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问 世，(“公元
元年”)
全控型器件迅 速发展时期
1904
1930
1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
电子管 问世
水银（汞 弧）整流 器时代
晶闸管时代
4 教材的内容简介和使用说明
4.1 教材的内容简介 4.2 教材的使用说明
4.1 教材的内容简介
《电力电子技术》 教材结构
第一部分 全书的基础
第1章 电力电子器件
第二部分 全书的主体
第3章 直流斩波电路
第5章 逆变电路
第2章 整流电路
第4章 交流控制电路 和交交变频电路
第8章 组合变流电路
第三部分 全书的深入
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。
电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。 二者同根同源。
1.3 与相关学科的关系
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。
IGBT及功率
集成器件出现 和发展时代
电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
3 电力电子技术的应用
一般工业：
交直流电机、电化学工业、冶金工业
交通运输：
电气化铁道、电动汽车、航空、航海
电力系统：
高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿
电子装置电源：
为信息电子装置提供动力
家用电器：
“节能灯”、变频空调
第6章 PWM控制技术
第7章 软开关技术
4.2 教材的使用说明
每章的最后有小结，对全章的要点和重点进行总 结。
教材正文后附有“教学实验”部分，精选了5个最 基本的，有较高实用价值的实验 。
书末附有“术语索引”。
课时分配：课内教学学时为48~56学时（包含实验， 每个实验2学时）。
和其他课程的关系：
计算机
人脑
电力电子技术
电力电子＋运动控制
消化系统和循环系统 肌肉和四肢
电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术，
能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，
因此，电力电子技术将青春永驻。
一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。
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
电力电子技术 Power Electronics
课程网址：
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
1.1 电力电子与信息电子
5）家用电器
3 电力电子技术的应用
6）其他
大型计算机的UPS 新型能源
航天技术
3 电力电子技术的应用
总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人 们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。
电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因 此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。
电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型 风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照 明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。