电力电子
电力电子技术
图7.32 电压型交直交系统再生制动时的等值电路
38
电力电子技术 PWM整流器在可再生能源中的应用
– 可再生能源（风能、太阳能、潮汐发电、水 力发电等）不可控 ，不能直接并入电网 。
– 太阳能发电并网系统
TD1 TD3 TD5
L C
Salor Array
VDC
Lf
Cf
TD4
TD6
TD2
图7.36 太阳能发电并网系统原理图
18
电力电子技术
其它方面的应用
• 常规电源：不停电电源、开关电源、微机及仪器 仪表电源、航空电源、通信电源等。 • 专用电源：电化学电源、蓄电池充电放电、电子 模拟负载、电解水电源、交流电子稳 压电源、脉冲功率电源等； • 新型能源：如太阳能电池，风力发电等； • 节能： 如利用变频器调节电动机转速
30
电力电子技术
三、整流电路基本工作原理
• 整流——交流到直流的变换
– 不控整流（二极管） – 相控整流（晶闸管） – PWM整流（IGBT）
31
电力电子技术
相控整流电路的一般结构
• 主电路: －交流电源：工频电网或整流变压器
－滤波器：为保证电流连续
－负载：阻性负载、阻感负载、反电势负载等 • 控制电路：模拟控制、数字控制、单片机、DSP
32
电力电子技术
单相桥式全控整流电路
• 工作原理（正半周）
ud
0 π
2 π
－ωt＝：发脉冲，T1T4导通
－ωt＝π：iT1=iT4=Id，T1T4仍然 导通，T2T3承受正电压
Ud
ωt
a
i2
u2 u2
i2 Id
u2
－ωt ＝π＋：T2T3导通，T1T4
电力电子基础知识归纳
电力电子基础知识归纳
1. 电力电子的定义
电力电子是一门关于控制和转换电能的学科，研究通过电子器件和电子控制实现电能的有效转换和控制。
2. 电力电子器件
2.1 双向开关器件
- MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）
- IGBT（绝缘栅双极晶体管）
2.2 单向开关器件
- 可控硅（SCR）
- 双向可控硅（GTO）
- 快速开关二极管（FRED）
- 二极管
3. 电力电子应用领域
3.1 变频器
变频器是一种通过改变电源频率来控制电机转速的装置，广泛应用于工业驱动运动控制等领域。
3.2 逆变器
逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，用于太阳能发电、电动车等领域。
3.3 交流调压器
交流调压器是一种能够调节交流电压的装置，常用于家庭和办公室电器的稳压供电。
4. 电力电子系统的优势
- 高效率：电力电子系统能够提高能源利用效率，减少能源浪费。
- 高精度：电力电子系统可以实现精确的电能控制和调节。
- 可靠性：电力电子系统具有较高的可靠性和稳定性。
以上是对电力电子基础知识的简要归纳，希望对您有所帮助。
如需更详细的信息，请参考相关教材和资料。
电力电子技术_基础知识
电力电子系统集成化研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成为热点，目前主要集中
于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集 成两大块。
三、电力电子技术的应用
电源
弧焊电源 电解、电镀电源 不停电电源（UPS） 恒频恒压电源 直流开关电源 充电电源 感应加热电源 脉冲电源、激光电源 。。。
数码产品广泛应用各类开关电源
新能源应用
风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用
电网电源常见问题波形示意图
未来电力系统将大量应用电力电子 技术以提高电力品质和供电效率
风力、太阳能发电系统
风力发电
太阳能发电
三、电力电子技术的应用
照明
各类气体放电灯 电子镇流器 LED照明驱动器
西湖夜景
杭州湾大桥
集中运行中心
面向军事应用领域举例
电力电子技术与电能控制的关系
一、什么是电力电子学
典型的电力电子系统
电流采样
二、电力电子技术的发展与现状
电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展
1957年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的 诞生，相控变换技术广泛应用；
20世纪70年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速发
展，PWM控制技术推广应用； 20世纪80年代后期，IGBT开始推广应用，大功率变换进
入以IGBT+PWM技术为主流的时代；
20世纪90年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推 广应用；
二、电力电子技术的发展与现状
进入21世纪以后
为了实现高频和低 EMI 的大功率变换，多电平变换 技术逐步推广应用；
船用操作变流器模块
配电模块
燃料电池
《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。
电力电子在电动汽车中的应用
电力电子在电动汽车中的应用电力电子是现代电动汽车中不可或缺的核心技术之一。
本文将从电力电子在电动汽车中的应用方面进行探讨，分析其作用和优势，以及对电动汽车性能和可持续发展的影响。
一、电力电子技术概述电力电子技术广泛应用于电动汽车的各个环节，包括能量转换、传输和控制等方面。
其主要功能是将电能转换为适合电动汽车使用的形式，并对电动汽车的供电系统进行调控和保护。
1. 电能转换：电力电子技术可以实现电能的直流与交流之间的相互转换，其中最重要的是通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电供电给电动机。
2. 能量传输：在电动汽车中，电力电子技术可以通过控制充电桩和电动汽车之间的直流或交流电能传输，实现电动汽车的充电和放电。
3. 系统控制：电力电子技术可以对电动汽车的供电系统进行控制和保护，例如通过控制器对电池的充放电进行管理，保证电池的使用寿命和安全性。
二、电力电子在电动汽车中的应用1. 电能转换系统电动汽车的核心部件之一是电动机，它需要将电能转换为机械能驱动车辆。
电力电子技术通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电，供给电动机使用。
逆变器中的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）功率器件能够实现高效的电能转换，提高电动汽车的整体能效。
2. 充电系统电力电子技术在电动汽车的充电系统中起到重要作用。
充电桩通过充电机和电力电子变流器对电网的交流电进行变换和调节，将适合电动汽车充电的电能输出。
同时，电力电子调节和控制充电过程，实现对电动汽车充电速度和充电方式的灵活控制。
3. 驱动控制系统电力电子技术还在电动汽车的驱动控制系统中发挥作用。
电动汽车的驱动控制系统包括电池管理系统（BMS）、电机控制系统和车辆控制系统。
BMS利用电力电子技术对电池进行监测和管理，确保电池的安全和寿命。
电机控制系统通过电力电子技术对电机的转速、转矩进行控制，实现对电动汽车的动力输出和行驶特性的调节。
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。
《电力电子技术》PPT课件
可控硅时代
通过控制电流导通角，实现电 压和功率的调节。
现代电力电子时代
以IGBT、MOSFET等为代表 ，实现高效、快速的电能转换
。
电力电子技术的应用领域
电力系统
用于高压直流输电、无 功补偿、有源滤波等， 提高电力系统的稳定性
和效率。
电机驱动
用于电动汽车、电动自 行车、电梯等电机驱动 系统，实现高效、节能
照明控制
通过电力电子技术可实现 对照明设备的调光和调色 ，提高照明质量和节能效 果。
加热与焊接
电力电子技术可用于控制 加热设备的功率和温度， 实现精确控温和高效能焊 接。
交通运输应用
电动汽车驱动
电力电子技术是电动汽车 驱动系统的核心，可实现 高效能、低排放的驱动控 制。
轨道交通牵引
通过电力电子技术可实现 轨道交通车辆的牵引控制 和制动能量回收。
交流-交流变流电路的工作原理
通过电力电子器件的开关作用，改变输入交流电 的电压和频率，得到所需的输出交流电。Fra bibliotekABCD
交流-交流变流电路的分类
变频电路、变压电路等。
交流-交流变流电路的应用
电机调速、风力发电、太阳能发电并网等。
一般工业应用
01
02
03
电机驱动
电力电子技术可用于控制 电机的速度和转矩，提高 电机的效率和性能。
通过求解系统微分方程或差分方程，得到系统输 出与输入之间的关系，进而分析系统性能。
频域分析法
利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，通 过分析系统频率响应特性来评估系统性能。
3
状态空间分析法
通过建立系统状态空间模型，分析系统状态变量 的变化规律，从而研究系统的稳定性和动态性能 。
《电力电子》课件
智能控制是一种基于人工智能的控制 方法，其工作原理是通过人工智能算 法实现电力电子设备的智能控制。
数字控制
数字控制是一种现代的控制方法，其 工作原理是通过数字电路和微控制器 实现电力电子设备的控制。
03
电力电子系统设计
系统设计方法
确定系统目标
明确电力电子系统的功能要求，如电压转换、功 率控制等。
电力电子的发展历程
1940年代
1950年代
1960年代
1970年代
1980年代至今
开关管和硅整流器的出 现，开始应用于信号放 大和处理。
晶体管的发明，开始应 用于信号放大和处理以 及无线通信等领域。
可控硅整流器（SCR） 的出现，开始应用于电 机控制和电力系统等领 域。
出现了可关断晶闸管（ GTO）等更加高效的电 力电子器件。
• 高效性：电力电子技术可以实现高效地转换和控制电能，从而提高能源利用效率。 • 灵活性：电力电子器件具有较小的体积和重量，可以方便地集成到各种系统中，实现灵活的电能转换和控制。 • 应用广泛：电力电子技术在能源转换、电机控制、电网管理和可再生能源系统中有着广泛的应用。
电力电子的应用领域
电机控制
电网管理
05
电力电子技术技术
随着电力电子器件性能的不断提 升，电力电子系统的频率逐渐提 高，实现了更高的转换效率和更 小的体积。
高效化技术
为了降低能源消耗和减少环境污 染，电力电子系统正在不断追求 更高的效率。高效化技术包括拓 扑结构优化、控制策略改进等。
电力电子在智能电网中的应用前景
THANK YOU
感谢观看
IGBT是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器 件，其工作原理是通过控制栅极电压来调节漏极 和源极之间的电流。
电力电子技术知识总结
电力电子技术知识总结电力电子技术是一个研究电力系统中能量的电子转换和控制的学科，它在电力系统的输配电过程中发挥着关键作用。
下面将对电力电子技术的基本原理、常用器件和应用领域进行总结。
电力电子技术的基本原理主要涉及能量的转换、控制和变换等方面。
其中，能量转换指的是将电力系统中的电能转换为其他形式的能量，例如机械能或热能；能量控制则是对电力系统中能量的流动进行控制，以保证系统的稳定和可靠运行；能量变换则是将电力系统中的电流和电压进行变换，以满足不同设备的工作需求。
在电力电子技术中，常用的器件有晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。
其中，晶闸管是一种具有可控导通能力的开关元件，广泛应用于直流电力传输和交流电功率控制系统中；可控硅是一种三层结构的半导体器件，具有可控导通和导通角的特点，常用于电力系统的调压和调速控制；IGBT是一种由双极性晶体管和MOSFET组成的器件，结合了二者的优点，适用于高压和高频应用；MOSFET则是一种最常用的功率开关管，具有速度快、损耗小和驱动电压低等特点。
电力电子技术在诸多领域有着广泛的应用，其中最常见的是电力变换和传输系统。
例如，直流输电系统中，电力电子技术可以实现高压直流输电，提高输电效率；交流输电系统中，电力电子技术可以实现交流电压和频率的调整，以适应不同工况。
此外，电力电子技术还应用于电力工具、家用电器、工业自动化、电动汽车等领域，提高了系统的效能和可靠性。
此外，电力电子技术还与能源转换和储能技术密切相关。
例如，太阳能光伏系统中，电力电子技术可以对光伏阵列产生的直流电进行变换和控制，以满足不同负载的需求；同时，电力电子技术还可以应用于储能系统，例如电动汽车的电池组和储能电站中，对电能的储存和释放进行控制。
总结来说，电力电子技术在电力系统中的应用十分重要。
它通过能量的转换、控制和变换，实现了电力系统的高效运行和灵活控制。
而晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等器件则为电力电子技术的实现提供了基础。
电力电子试题及答案
电力电子试题及答案（注：此部分为标题）【试题一】1. 请简要说明电力电子的定义和作用。
【答案一】电力电子是以电力为能源，利用电力半导体器件进行能量转换、控制和调节的一门学科。
其作用主要包括将电力从一种形式转换为另一种形式，如直流到交流、交流到直流、改变电压和频率等。
同时，电力电子在各个领域中起到了电能传输和控制的关键作用，例如在电力系统中实现高效能源转换和配电控制，在电动汽车中驱动电动机等。
【试题二】2. 请简要介绍电力电子中常用的电力半导体器件有哪些，并简要说明其工作原理。
【答案二】常用的电力半导体器件包括：可控硅（SCR）、晶闸管（Thyristor）、功率晶体管（Power Transistor）、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
- 可控硅（SCR）：通常由四个独立的、可相互控制的结区组成。
其工作原理是由控制极施加适当的触发脉冲后，使得电流能够从阳极开始导通，并在失去触发脉冲后一直保持导通。
- 晶闸管（Thyristor）：与可控硅相似，是一种双向可控硅。
其工作原理与可控硅相同。
- 功率晶体管（Power Transistor）：它与普通晶体管相比，能够承受较大的电流和功率。
其工作原理是通过控制输入的电压和电流来控制输出的电流。
- 金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）：通过控制栅极上的电压来控制源-漏极间的电流。
其工作原理是栅极电压的变化可以改变沟道上电子的浓度，从而影响导电能力。
- 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）：综合了MOSFET和双极型晶体管的优点，在工作时既有MOSFET的高输入电阻和低控制功率，又有双极型晶体管的低导通压降。
【试题三】3. 请简要说明电力电子在可再生能源领域中的应用，并阐述其意义。
【答案三】电力电子在可再生能源领域中有着重要的应用。
常见的应用包括风力发电、光伏发电和可再生能源储能系统等。
- 风力发电：电力电子器件用于将风力发电机输出的交流电转换为适用于电网的交流电，并进行协调控制；同时，在风速变化较大的情况下，电力电子器件还能够进行功率调节，以维持电力系统的稳定运行。
电力电子技术
拓扑结构
常见的升降压型DC/DC变换器拓 扑结构包括Buck-Boost电路、
Zeta电路等。
应用领域
升降压型DC/DC变换器在需要宽 范围电压输入的场合中得到了广 泛应用，如电动汽车充电桩、工
业自动化设备、通信设备等。
2024/1/28
19
05交流-Leabharlann 流变换技术2024/1/28
20
交流调压电路原理及分类
分类
根据控制信号的性质，交流调功电路可分为 模拟控制交流调功电路和数字控制交流调功 电路。
2024/1/28
22
交流电力电子开关及应用
交流电力电子开关
是一种能够控制交流电通断的开关器件，具 有快速、可靠、节能等优点。常见的交流电 力电子开关有晶闸管、双向晶闸管、可关断 晶闸管等。
2024/1/28
拓扑结构
应用领域
升压型DC/DC变换器在太阳能发电、 风力发电等新能源领域，以及电动汽 车、电动自行车等交通工具中得到了 广泛应用。
常见的升压型DC/DC变换器拓扑结构 包括Boost电路、Sepic电路等。
2024/1/28
18
升降压型DC/DC变换器
工作原理
升降压型DC/DC变换器结合了降 压型和升压型变换器的特点，可 以实现输入电压的升降压转换。
电力电子技术
2024/1/28
1
目录 CONTENTS
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 整流与逆变技术 • 直流-直流变换技术 • 交流-交流变换技术 • 电力电子技术应用实例分析
2024/1/28
2
01
电力电子技术概述
2024/1/28
3
定义与发展历程
电力电子技术概述
电力电子技术概述电力电子技术是指在电力系统中应用电子元器件和电子技术，从而实现对电能的调节、变换和控制的一门技术。
它在现代电力系统中扮演着重要的角色，对于提高电力传输、转换和利用效率起到至关重要的作用。
本文将概述电力电子技术的基本原理、应用领域和未来发展趋势。
一、基本原理电力电子技术的基本原理是通过应用晶体管、二极管、开关等电子元件，实现对电能的调节和控制。
通过改变电压、电流的形状、频率和幅值来实现对电能的变换。
电力电子技术的核心是开关技术和变换技术。
1. 开关技术：开关技术是指通过控制开关的通断状态，来控制电流和电压的变化。
常见的开关元件有晶体管、功率开关管等。
通过合理的开关控制，可以实现电流的调节、电压的变换等功能。
2. 变换技术：变换技术是指通过变换电流和电压的形状、频率和幅值，将电能从一种形式转换为另一种形式。
常见的变换技术有直流-直流变换、直流-交流变换等。
通过变换技术，可以将电能从电网中提取出来，或者将直流电能转换为交流电能。
二、应用领域电力电子技术在多个领域广泛应用，其中包括能源转换、电力传输和利用、电动汽车等。
1. 能源转换：电力电子技术在可再生能源领域发挥着重要作用。
通过电力电子技术，可以将太阳能、风能等可再生能源转换为电能，从而实现清洁能源的利用。
2. 电力传输和利用：电力电子技术在电力系统中的传输和利用环节起着关键作用。
通过电力电子技术，可以实现高压交流输电与变频无级调速控制，提高电力传输效率和系统稳定性。
3. 电动汽车：电力电子技术在电动汽车领域的应用不断增加。
通过电力电子技术，可以实现电动汽车的充电与放电控制、能量回馈、效率提升等功能，推动电动汽车的发展与普及。
三、未来发展趋势随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，电力电子技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
1. 高效能源转换：未来电力电子技术将更加注重能源转换的高效率。
通过研究和改进电力电子器件的性能，提高能源转换效率，减少能源损失，从而推动清洁能源的大规模利用。
电力电子
1.电力变换的种类整流 AC-DC ； 直流斩波 DC-DC;逆变 DC-AC; 交流电力控制、变频、变相 AC-AC; 第二章 电力电子器件 2.1、器件分类按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为 不可控型：二极管半控型：晶闸管及大部分派生器件全控型：IGBT 、MOSFET 、GTO 、GTR/BJT （电力晶体管） 按驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质 电流驱动型：晶闸管、GTO 、GTR电压驱动型：IGBT 、MOSFET 、SITH(静电感应晶闸管) 按驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的波形 脉冲触发型： 晶闸管、GTO 电平触发型：GTR 、MOSFET 、IGBT按器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况 单极型器件：肖特基二极管、MOSFET 、SIT双极型器件：基于PN 结的电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR 复合型器件：IGBT 、SITH 、MCT注意：电压驱动型器件都是电平控制型器件，而电流驱动型器件则有的是电平控制型器件。
简答题：1.按驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，电力电子器件可分为哪几种？并每种举两个器件例子。
答：电流驱动型 电压驱动型2.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。
答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。
一个周期内的平均电压U o ＝Et t t ⨯+offon on。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用。
3.什么是软开关技术？答：它应用谐振的原理, 使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，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，从而大大减小甚至消除开关损耗。
电力电子技术
交直流电流变换器
功率调节器
返回 上页 下页 第十三页，共五十二页。
变流技术
第一章电力电子技术的发展
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
表1 电力变换的种类
输出
直流
交流
整流
交流
交流电力控制 变频、变相
返回 上页 下页 第三页，共五十二页。
第一章电力电子技术的发展
电力电子类似于微电子学技术，都是基于硅材料应用 科学的一个分支，采用硅分子渗透技术。
交流电 脉冲
电磁辐射
电能量 激光束
直流电
返回 下 页 第四页，共五十二页。
第一章电力电子技术的发展
电力电子技术市场取决于它的成本、可靠性，以及电力应 用中新技术有效性。
二者同根同源。
返回 上页 下页 第九页，共五十二页。
第一章电力电子技术的发展
※ 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
返回 上页 下页 第三十三页，共五十二页。
第一章电力电子技术的发展
静电感应式晶体管（SIT） 静电感应式晶闸管（SITH） MOS晶闸管（MCT）
开关频率高
耐压性高 电流容量大
可以构成大功率、高频的电力电子电路。
IGBT开关频率比BJT高很多，在正向偏置安全工作 区内可以不需要缓冲器。
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。
电力电子课程设计完整版
电力电子课程设计完整版一、教学目标本课程旨在电力电子领域提供一个全面的学习框架，通过深入理解电力电子的基本原理、关键技术和应用实践，使学生能够：1.知识目标：–描述电力电子的基本概念、发展和分类。
–解释电力电子器件的工作原理和特性，包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT等。
–阐述电力电子电路的控制策略和设计方法。
–分析电力电子系统的效率、损耗和稳定性问题。
2.技能目标：–能够识别和分析不同类型的电力电子器件和电路。
–设计简单的电力电子转换电路，如AC-DC、DC-DC和DC-AC 转换器。
–运用仿真软件对电力电子系统进行模拟和优化。
–进行电力电子设备的故障诊断和维护。
3.情感态度价值观目标：–培养对电力电子技术在现代社会应用重要性的认识。
–强化节能减排和绿色技术的意识，在设计中考虑可持续性。
–激发对电力电子领域创新的兴趣，以促进技术进步和社会发展。
二、教学内容本课程的教学内容围绕电力电子的基本理论、器件结构、电路设计及其应用展开，具体包括：1.电力电子导论：电力电子的历史、发展趋势和其在现代电力系统中的应用。
2.电力电子器件：各类电力电子器件的结构、工作原理和特性分析。
3.电力电子电路：常用电力电子电路的拓扑结构、控制策略及其性能分析。
4.功率因数校正：功率因数的概念、功率因数校正电路的设计与应用。
5.变频技术：变频器的工作原理、变频技术的应用领域。
6.电力电子仿真：使用仿真工具对电力电子电路进行模拟和分析。
三、教学方法为了提高学生的综合能力和实践技能，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：用于基础理论知识和关键概念的传授。
2.案例分析法：分析具体的电力电子应用案例，加深对理论的理解。
3.实验法：通过实验操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
4.讨论法：分组讨论，促进学生之间的交流与合作，激发创新思维。
四、教学资源为确保高质量的教学效果，将充分利用以下教学资源：1.教材：《电力电子学》及相关辅助教材。
电子行业电力电子-
电子行业电力电子电子行业电力电子是指应用于电力系统中的电子器件、电路和控制技术。
它是电力系统的重要组成部分，用于改善电力质量、提高电能利用效率，并实现能源的安全、可靠、高效利用。
1. 电力电子的概述电力电子是电气工程的核心技术之一，它是将电力与电子技术相结合的产物。
电力电子技术通过电子器件和电路来实现对电力的转换、控制和调节。
它可以将电力从一种形式转换成另一种形式，例如将交流电转换成直流电，或是改变电力的频率、电压和电流等参数。
电力电子广泛应用于各个领域，包括发电、输电、配电、工业、交通、航空航天等。
它不仅可以实现电力的高效、稳定传输，还可以实现电力系统的自动化控制和智能化管理。
2. 电力电子的应用领域2.1 电力系统在电力系统中，电力电子主要用于电力的转换、传输和分配。
它可以实现高压直流输电、电网稳定控制、电力质量调节等功能。
电力电子技术还可以应用于可再生能源发电系统，如风力发电系统和太阳能发电系统，实现电能的高效利用。
2.2 工业控制在工业生产中，电力电子技术广泛应用于电机驱动、变频调速和电能节约等方面。
通过使用先进的电力电子器件和控制算法，可以实现对工业设备的精确控制和高效运行。
2.3 交通运输电力电子技术在交通运输领域有着重要应用，如电动汽车、高速列车、地铁等都使用了电力电子技术。
电力电子技术可以实现电能的高效转换和控制，提高交通工具的能效和运行稳定性。
2.4 新能源领域随着可再生能源的快速发展，电力电子在新能源领域的应用日益广泛。
太阳能光伏系统和风力发电系统都需要电力电子技术来实现电能的转换和调节。
3. 电力电子的发展趋势3.1 高功率密度随着电子器件技术的不断进步，电力电子设备的功率密度越来越高。
高功率密度可以实现更小体积的电子设备，提高能源利用效率和节约空间。
3.2 高效率和低损耗电力电子设备的高效率和低损耗是其发展的重要趋势。
通过改进电子器件的材料、结构和工艺，可以提高能量转换效率，减少能量损耗，并降低对环境的影响。
电力电子技术与应用
电力电子技术与应用电力电子技术是指利用半导体器件和电磁元件等电子器件，对电力进行高效、稳定的转换与控制的技术领域。
它在现代电力系统和电力设备中扮演着至关重要的角色。
本文将从电力电子技术的定义、应用、发展趋势等方面进行探讨。
一、电力电子技术的定义电力电子技术是指利用电子器件对电能进行调节、变换、控制的技术。
电力电子器件一般具有高功率、高频率、高唯一性和高可靠性等特点，主要包括晶体管、可控硅、IGBT等。
电力电子技术通过改变电路的开关状态和电源工作方式，实现电能的调整和转换，从而满足电力系统对不同形式电能的需求。
二、电力电子技术的应用1. 高压直流输电技术高压直流输电是电力电子技术的一项重要应用。
通过将交流电能转换为直流电能，再进行输送，可以有效降低输电损耗，提高电网稳定性。
高压直流输电技术在远距离、大容量输电方面具有明显优势，已广泛应用于长距离跨区域输电工程。
2. 可再生能源发电技术电力电子技术在可再生能源发电中起到了关键作用。
风力发电、光伏发电等可再生能源具有不稳定性和间歇性，而电力电子技术可以实现对可再生能源的有效调节和控制，使其能够稳定地并入电力系统。
此外，电力电子技术还可以实现电能的质量改善和功率因数校正。
3. 变频调速技术变频调速技术是电力电子技术在电机控制领域的应用。
通过电力电子器件对电机进行调节，可以实现电机转速的连续调整和转矩的精确控制。
变频调速技术广泛应用于电力、化工、交通等行业，可以实现能量的高效利用和运行的平稳可靠。
4. 无功补偿技术无功补偿是电力电子技术在电力系统中的重要应用之一。
通过电力电子器件对无功功率的生成和吸收进行调节，可以实现电网的无功功率平衡和电压稳定控制。
无功补偿技术对提高电力系统的电能质量和稳定性具有重要意义。
三、电力电子技术的发展趋势1. 高功率、高可靠性随着电力需求的增长和电力器件技术的不断进步，电力电子技术将朝着高功率、高可靠性方向发展。
电力电子器件的集成化和可靠性的提升将进一步推动电力电子技术的发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计说明书题目直流电机开环调速系统设计（院）系电气信息学院专业自动化班级 0802 学号 200801020232 学生姓名叶琴指导老师姓名赵葵银刘星平完成日期 2011年 6月13日至 2011年6月24日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：直流电机开环调速系统设计（晶闸管整流）专业班级：自动化0802学生姓名：叶琴学号：200801020232 指导老师：刘星平赵葵银审批：李晓秀任务书下达日期2011 年6月13 日设计完成日期2011 年6月24 日目录第1章概述 (1)第2章总体方案确定 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2 系统原理框图 (3)第3章主电路设计 (4)3.1 主电路设计思路 (4)3.2 主电路图 (5)3.3 各单元电路设计 (5)3.4 主电路元件计算及选型 (7)第4章控制电路设计 (8)4.1 控制电路设计思路 (8)4.2 控制电路图 (8)4.3 各单元电路设计 (9)第5章硬件调试 (11)第6章总结 (12)参考文献 (13)第1章概述电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，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，一般认为，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，晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件，对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。
晶闸管是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器SCR，以前被简称为可控硅。
整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机、电镀、电解电源等。
三相桥式全控整流电路是目前应用最广泛的一种整流电路，电路有6个晶闸管，分为共阳极组和共阴极组，习惯上晶闸管是从1到6的顺序导通，每个时刻均需两个晶闸管同时导通，六个晶闸管的脉冲相位依次差60度，整流输出电压一周期脉动六次，每次脉动的波形一样，故称为六脉波整流电路。
直流电机控制系统开环调速系统电路分为主电路和控制电路两大部分，主电路包括整流电路及保护电路，控制电路包括触发电路、驱动电路及检测与故障保护电路等。
利用触发电路调节晶闸管整流电路中触发延迟角α的大小来调整直流电机两端的直流电压大小，进而改变电机的转速。
第2章总体方案确定2.1 总体方案设计直流电机调速系统由两大部分组成，主电路和控制电路，主电路主要环节：整流电路及保护电路，控制电路主要环节：触发电路、驱动电路、检测与故障保护电路。
直流电动机可以有三种调速方法，电枢电路串电阻调速、弱磁调速和降低电枢电压调速。
该课程设计要求是单向无极调速，即单方向转速是连续可调的，故只能采用减压调速的方法进行设计。
直流电动机的工作电压不能大于额定电压，因此只能向小与额定电压的方向改变，降压调速需要有专用的可调直流电源，所以采用三相桥式全控整流电路将电网电压转换为大小可变的直流电压，供给电动机工作。
晶闸管串联一般存在电压分配不均的问题，可以用RC并联支路作动态均压，电力电子电路中需要采用合适的过电压、过电流保护电路，采用RC电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护，交流变换为直流之后难免存在电压小幅度波动问题，设计利用大电容滤波稳压。
控制电路利用集成触发器作触发电路，只需要3片KJ004和1片KJ041芯片即可形成六路双脉冲。
驱动电路提供控制电路与主电路之间的电气隔离，这里采用光隔离，一般采用光耦合器。
2.2 系统原理框图如图2.1所示：图2.1 系统框图第3章主电路设计3.1 主电路设计思路主电路主要是对电动机电枢和励磁绕组进行正常供电及短路保护。
采用晶闸管可控整流电路给直流电动机供电，通过移相触发，改变直流电动机电枢电压，实现直流电动机的速度调节。
触发电路采用集成触发电路，脉冲送给六个晶闸管。
电网送电给主电路之前应进行一系列保护措施，三相输入端串快速熔断器FUSE防止过载电流突变或短路造成的危害，利用RC电路或压敏电阻进行外因过电压和内因过电压保护。
目前整流电路的应用十分广泛，最为广泛的是三相桥式全控整流电路，电路利用六个晶闸管和足够大电感将三相交流电转换为直流电供给发动机使用的，它可以通过调节触发电路的控制电压来确定触发角的大小，进而改变直流侧电压和电流大小。
整流电路在接入电网时变压器一次侧电压是380v，一般大于负载的额定电压，采用降压变压器，为得到零线，变压器二次侧必须接成y形，而一次侧采用三角形连接以避免三次谐波流入电网对电源产生干扰。
3.2 主电路图图3.1 主电路原理图3.3 各单元电路设计3.3.1 过压保护电路电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
由分闸、合闸等开关操作一起的过电压和由雷击引起的过电压叫做外因过电压。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括换相过电压和关断过电压，由于晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，而当恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生或电压叫做换相过电压。
全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压叫做关断过电压。
具体的图形如图3.2所示：图3.2 RC过电压抑制电路3.3.2 过电流保护电路过电流分过载和短路两种情况，采用快速熔断器是电力电子装置中最有效，应用最广的一种过电流保护措施。
此设计利用快熔进行电路全保护，如图3.3所示：图3.3 过电流保护措施3.3.3 滤波电路电容滤波电路利用电容充、放电作用，使输出电压趋于平滑，滤波电路好坏取决于电容充放电常数，电容C愈大，电阻R愈大，充放电时间愈长，那么电压趋于一恒定值，其电路图如图3.4所示：图3.4 滤波电路图3.4 主电路元件计算及选型选取直流电动机型号为Z4-100-1，Pn=4KW,Un=400V,In=12A,Nn=2630r/min,电枢回路总电阻R=2.82Ω，给定输入输出电压：AC 220V（+-15%波动）,DC 0-230V可调3.4.1 变压器的设计Ud=2.34U2cosα，假设α=0，其中Ud=400V，U2是变压器二次侧相电压，则U2min=400/2.34=171V,U2存在15%的波动，U2=171/0.85=200V，二次电流I2=(1.414/1.732)Id=0.816Id，其中Id=In=12A，I2=0.816*12=10A于是S2=3U2I2=3*200*10=6KVA三相桥式整流电路有S1=S2，一次电流I1=U2I2/U1=200*10/380=5.2A3.4.2 晶闸管的设计晶闸管电流的有效值Ivt=（1/1.732）Id=1/1.732*12=7A,晶闸管的额定电流Ivt（av）=Ivt/1.57=4.5A,考虑安全裕量1.5-2倍，选取额定电流值为9A的晶闸管。
由于负载电流连续，晶闸管承受的最大反向电压为根号6倍的U2即2.45*200=490V，考虑安全裕量2-3倍，晶闸管的额定电压为980V。
3.4.3 滤波电容的设计该系统负载不大，取C=2200uf，耐压1.5倍的晶闸管的额定电压即1470V。
第4章控制电路设计4.1 控制电路设计思路控制电路包括：触发电路，驱动电路，保护电路。
触发电路采用集成触发器，是整个控制电路的核心，它的作用是产生晶闸管的触发脉冲，同时通过控制触发角的大小来调节电动机两端的电压电流大小，进而达到调速的效果。
驱动电路主要作用是放大触发脉冲来驱动晶闸管的导通，进行主电路和控制电路的电气隔离。
4.2 控制电路图图4.1 控制电路原理图4.3 各单元电路设计4.3.1 触发电路集成触发电路可靠性高、技术性能好、体积小、功耗低、调试方便，诸多优点已经使晶闸管触发电路逐步取代分立式电路，分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节，只需要用三个KJ004集成块和一个KJ041集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的三相全控桥整流电路的集成触发电路。
触发电路图如图4.1所示，KJ004集成块1引脚输出正脉冲，15引脚输出负脉冲，相位相差180度，正好形成三相桥式整流电路的同一相上下的上下两个桥臂，Uco叫做控制电压，调节触发角α大小，Up叫做偏移电压，目的是为了确定控制电压等于0时脉冲的初始相位，Usa、Usb、Usc叫做变压器同步电压，KJ041集成块引脚1-6为六路单脉冲输入，引脚10-15为六路双脉冲输出，接至整流电路的六个晶闸管控制端，驱动主电路工作。
触发电路是调速系统的核心内容，脉冲的好坏直接影响调速的连续性，要实现开环无极调速，即转速单方向连续可调，触发电路一定要正确。
4.3.2 驱动电路电力电子系统是由主电路和控制电路组成的，主电路的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路和检测电路的连接处，一般要进行电气隔离，而通过其他手段如光、磁等来传递信号。
此次设计利用驱动电路提供了主电路与控制电路之间的电气隔离，利用光耦合器进行光隔离。
电路图如图4.2所示：图4.2 光耦合器4.3.3 电压电流检测单元课程设计的课题为直流电机控制系统开环调速系统，无反馈环节的设计，只有给定的输入电压电流信号，没有反馈的。
调节给定输入信号可使触发器的脉冲控制角及整流电压改变，n=（U-Ia*R）/Ce*Φ，相应改变电动机转速。
第5章硬件调试电机是电阻性负载，采用三相桥式全控整流电路将电网的交流电转换为直流电供给电机，实验室操作面板上有触发电路模块，按钮打到双窄脉冲，提供给六个晶闸管，示波器两端接在U 相和脉冲观察孔，调节α角的大小和初始相位角，电压表并联在负载两端，测量直流电压大小，负载是直流电机，试验台上有电机，电枢绕组一端接vt5阴极，一端接vt2阳极，励磁绕组一端接电枢部分，一端接励磁电源，同步电源分别接到u、v、w各相，根据公式Ud=2.34U2cosα（α<=60），Ud=2.34U2[1+cos(π/3+α)],将控制电压旋钮旋转到底，调节示波器使双窄脉冲与U相电压夹角为120到150度之间某值，旋转偏移电压旋钮使电压表示数为0，调节控制电压电位器旋钮，使α角从140到0一次减小，电动机旋转速度逐步加快，记录数据如表5.1所示：表5.1 数据表第6章总结本次电力电子课程设计，综合运用所学的电力电子技术和电机及电力拖动课程的相关知识，培养应用所学知识，发现、提出、分析、解决问题的能力。