电力电子技术的发展史与应用(ppt 25页)
电力电子技术概述PPT课件
电力电子技术概述PPT课件•电力电子技术基本概念•电力电子器件•电力电子变换技术•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析•发展趋势与挑战01电力电子技术基本概念它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要组成部分。
电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
电力电子技术定义从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶段。
发展历程目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
现状随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。
未来趋势发展历程及现状工业领域电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。
电动汽车、高速铁路、航空航天等。
通信电源、数据中心、云计算等。
变频空调、LED照明、智能家居等。
随着新能源技术的不断发展，电力电子技术在太阳能、风能等领域的应用将更加广泛；同时，智能电网的建设也将为电力电子技术的发展提供新的机遇。
交通领域家电领域前景展望通信领域应用领域与前景02电力电子器件电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠导通和关断不可控主要用于整流电路晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路可关断晶闸管（GTO）通过门极负脉冲可使其关断关断时间较长，需要较大的关断电流主要用于大容量场合电力晶体管（GTR）电流驱动的双极型晶体管导通和关断可控，但驱动电路复杂主要用于中等容量场合电力场效应晶体管（Power MOSFET ）电压驱动的单极型晶体管导通电阻小，开关速度快01主要用于中小容量场合02绝缘栅双极型晶体管（IGBT）03结合了MOSFET和GTR的优点01电压驱动，大电流容量，快速开关02目前应用最广泛的电力电子器件之一03电力电子变换技术整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用将交流电转换为直流电。
电力电子技术在电力系统中的应用PPT幻灯片课件
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3.能源互联网全景展望图
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3.电力电子技术对能源互联网的支撑
电网运行安全关键技术 支撑 建设调相机解决无功与电压问题 支撑 建设抽蓄电站解决有功与频率问题 突破 跨洲际互联的特高压输变电技术 突破 特殊环境下特高压核心装备制造及应用 突破 交流半波长输电技术 突破 适应复杂电网结构和大规模清洁能源接入的先进控制保护技术 突破 风电、光伏等清洁能源发电自同步技术
在中低压电力系统中，电压暂降可引起企业的生产中断、设备损坏和产品报废。 动态电压恢复器（DVR）是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器，可 以动态补偿正序、负序和零序电压，抑制不平衡的电压暂降。目前，采用从电网提 取能量、无串联变压器的多电平逆变器方案是动态电压恢复器的发展方向。
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3.电力电子技术的发展趋势
18
3.电力电子技术的发展趋势
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3.电力电子器件的发展趋势
高频化、集成化、标准模块化和智能化是电力电子器件未来的主要发展方向。
（1）随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的 要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工 作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间， 而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。特别是 航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上 要求更为迫切。
随着电力电子技术的发展，出现了更多应用于增强电网稳定性和电能质量 问题治理的功率变换装置，比如用于输电等级的静止同步补偿器(staticsynchronous-compensator，STATCOM)、统一潮流控制器(unified-power-factorcontroller，UPFC)等。
电力电子技术的发展与应用
电力电子技术的发展与应用电力电子技术是电气工程领域中的一个重要分支，它涉及到电力转换、控制和调节等方面的研究与应用。
随着科技的不断进步和社会的不断发展，电力电子技术在能源转换、电力传输和工业自动化等领域的应用日益广泛，对于提高能源利用效率、改善电力质量和保障电力系统的稳定运行起到了关键作用。
一、电力电子技术的发展历程电力电子技术的发展可以追溯到20世纪60年代，当时主要用于直流输电和高压直流变压器的研究。
随着功率半导体器件的发展，如晶闸管、功率MOSFET和IGBT等，电力电子技术得以迅速发展。
在20世纪80年代，随着功率半导体器件的性能不断提高，电力电子技术逐渐应用于交流输电、电力变换和电机控制等领域。
到了21世纪，随着新型功率半导体器件的出现，如SiC和GaN等，电力电子技术迎来了新的发展机遇。
二、电力电子技术的应用领域1. 可再生能源发电系统随着可再生能源的快速发展，如风能、太阳能和潮汐能等，电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用越来越重要。
电力电子技术可以实现可再生能源的高效转换和稳定输出，提高发电系统的可靠性和稳定性。
2. 电力传输与配电系统电力电子技术在电力传输与配电系统中的应用主要包括柔性交流输电、高压直流输电和智能配电网等。
柔性交流输电技术可以提高电力系统的稳定性和可靠性，高压直流输电技术可以实现长距离大容量的电力传输，智能配电网可以实现电力系统的自动化和智能化管理。
3. 电机控制与驱动系统电力电子技术在电机控制与驱动系统中的应用主要包括变频调速技术和电力电子变压器技术等。
变频调速技术可以实现电机转速的无级调节和高效能量转换，提高电机的运行效率和控制精度。
电力电子变压器技术可以实现电力系统的电压和频率调节，提高电力系统的稳定性和可靠性。
三、电力电子技术的未来发展趋势1. 高效能量转换技术随着能源短缺和环境保护的要求，电力电子技术将继续朝着高效能量转换的方向发展。
新型功率半导体器件的应用和拓扑结构的优化将进一步提高电力电子系统的能量转换效率。
《电力电子技术》 ppt课件
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
36
08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
37
新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
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可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
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滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
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03
整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术的发展与应用
电力电子技术的发展与应用电力电子技术是指利用电力电子器件和电力电子系统来转换和控制电能的技术。
随着科技的发展和人们对电力需求的不断增长，电力电子技术在能源转换、电力传输、能效提升等方面起着重要的作用。
本文将详细介绍电力电子技术的发展与应用，并分点列出相关步骤。
一、电力电子技术的发展历程1. 从早期的整流器到现代的逆变器- 20世纪初，电力电子技术主要用于电力系统中的整流器，将交流电转换成直流电；- 随着电力电子器件的发展，逆变器成为新的研究方向，可以将直流电转换成交流电。
2. 电力电子器件的发展- 二极管、晶闸管、可控硅等电力电子器件的问世，为电力电子技术的应用提供了重要基础；- 随着半导体材料和工艺的不断改进，新型电力电子器件的性能得到提升，如功率场效应管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等。
3. 电力电子系统的发展- 从单个电力电子器件到集成电路的应用，电力电子系统的规模不断扩大；- 电力电子技术在交通运输、工业生产、能源管理等领域得到广泛应用。
二、电力电子技术的应用1. 新能源发电系统- 光伏发电系统：光伏逆变器将光能转换成电能，并通过电网馈送；- 风力发电系统：风力逆变器将风能转换成电能，实现风电接入电网。
2. 电动交通工具- 电动汽车：电力电子技术用于电动汽车的驱动系统，实现电能转化和控制；- 城市轨道交通：地铁、轻轨等城市轨道交通系统中广泛应用电力电子技术。
3. 变频调速控制- 工业生产中的电机控制：电力电子变频器用于控制电机的转速和运行状态，提高能源利用效率和生产效率；- 家电领域：变频空调、洗衣机等家电产品通过电力电子技术实现节能和控制。
4. 电力传输与配电- 高压直流输电技术：通过高压直流逆变器实现交流与直流电能的互相转换；- 电力系统中的谐波控制：电力电子技术用于控制电网中的谐波，确保电力质量。
三、电力电子技术的应用步骤1. 系统需求分析- 根据电力应用的需求，确定需要进行能量转换和控制的电路系统。
电力电子技术的发展史与应用(ppt 25页)
绪－18
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
绪－19
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。
电子学
电力学
电力 电子学
连续、离散
控制 理论
描述电力电子学的倒三角形
绪－6
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；
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。
绪－7
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。
助于把握未来
绪－11
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
电力电子技术的发展史与应用.pptx
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代 ☞晶闸管凭借其优越的电气性能和控制性能，很快就取
代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅 速扩大。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。 ☞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。 ☞晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。 这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
第1章 绪论
1.1 什么是电力电子技术 1.2 电力电子技术的发展史 1.3 电力电子技术的应用 1.4 本教材的内容简介
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子技术的概念 ◆电力电子技术就是应用于电力领域的电子技 术。 ☞电力电子技术中所变换的“电力” 有区别 于“电力系统”所指的“电力” ，后者特指电 力网的“电力” 。 ☞电子技术包括信息电子技术(模拟电子技术 和数字电子技术)和电力电子技术两大分支。
11
1.2 电力电子技术的发展史
☞把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在
一起，构成电力电子集成电路（PIC），这代表了 电力电子技术发展的一个重要方向。电力电子集成 技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成 技术以及系统集成技术。
☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子
电路的工作频率也不断提高。与此同时，软开关技 术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗 降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
7
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆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。
电力电子技术概述 PPT课件
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统 的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电 和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动 化技术的基础元件和重要支撑技术
➢ 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电 源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置
1.3 电力电子技术的应用
4) 电子装置用电源
➢ 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信 设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源， 现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需 的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电 源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由 于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了 线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电 源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
➢ 电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和 驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。 一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠 变频器和斩波器驱动并控制
➢ 飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空 和航海都离不开电力电子技术
➢ 如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力 电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统， 而近年来交流变频调速已成为主流
1.3 电力电子技术的应用
➢ 传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来 兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可 再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中 太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更 是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制 约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲， 需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当
电力电子技术完整版全套PPT电子课件
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半 导体器件对电能进行变换和控制 的科学。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
《电力电子技术综述》课件
电力电子技术的应用实例
电力电子技术在各行各业都有广泛的应用。 1. 高速列车牵引控制 电力电子技术在高速列车的牵引控制中起到了关键作用，通过电力电子器件实现对列车的高效率驱动和 制动控制。 2. 风力发电控制 电力电子技术在风力发电控制系统中被广泛应用，通过变频器和逆变器等装置实现对风机和电网之间的 能量转换和调节。 3. 数字变电站电缆降压 数字变电站电缆降压是一种利用电力电子技术实现对高压输电线路进行降压的装置，能够减少输电线路 损耗，并提高输电效率。
电力电子应用
电力电子技术在电力系统的能量转换、控制和调节中有着广泛的应用。 1. 交流变直流电源 交流变直流电源是利用电力电子技术实现将交流电转换为直流电供应给各种设备和系统的一种装置， 常见于电信、工业控制和电力系统等领域。 2. 直流变直流电源 直流变直流电源是利用电力电子技术实现对直流电进行调节和变换的一种装置，常见于能源储备和 新能源发电系统等领域。 3. 交流变交流变频器 交流变交流变频器是利用电力电子技术实现对交流电进行频率和电压调节的一种装置，常见于工业 控制、电机驱动和节能环保等领域。 4. 电动汽车充电器 电动汽车充电器是利用电力电子技术实现对电动汽车进行充电的一种装置，具有快速充电、高效率 和智能控制等特点，是未来电动交通的重要组成部分。
电力电子技术的发展趋势
电力电子技术在未来的发展中面临着一些挑战和机遇。 1. 绿色环保和能源转型 未来电力电子技术需要更加注重绿色环保和能源转型，通过提高能源利用效率、减少能耗和排放等方式 促进可持续发展。 2. 高功率、高效率、高可靠性和高密度 随着电力电子应用的不断扩大，对功率、效率、可靠性和密度等方面的要求也越来越高，未来的发展需 要技术的不断创新和突破。 3. 智能化和自动化发展 随着信息技术的快速发展，电力电子技术也需要向智能化和自动化方向发展，实现对能源的智能控制和 管理。
电力电子技术的应用幻灯片PPT
'增大方向
'增大方向
n 反组变流器
' 1
' 2
' 3
' 4
'= '=
2
' 4
' 3
' 2
' 1 =' ;' = 1 1 11 =' ;' = 2 2 22
正组变流器
1
2
3
4
=
=
2
I
d
4
3
2
1
图10-5 电动机在四象限中的机械特 性
10/70
增大方向
10.1.3 直流可逆电力拖动系统
+ EM M
-
电能
+
+
电网 电网
电能
Ud - 反组
正组 - Ud
+ M EM
-
发电运行
电动运行
反转整流 Id
Id 反转逆变
反组 +T
EM M
+
电能
电网
+ Ud
反组
电网
电能
正组 + Ud
M EM
+
反组
电动运行 -n
发电运行
c)
图10-6 两组变流器的反并联可逆线路
12
10.1.3 直流可逆电力拖动系统
◆直流可逆拖动系统，能方便地实现
正反向运转外，还能实现回馈制动。
正转逆变 Id
Id 正转整流
☞由正转到反转的过程
+
+
√从1组桥切换到2组桥工作，
+ 电能
电网 电网
2024版《电力电子技术》PPT课件
电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等，提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统，实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统，实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备，实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展，电力电子技术将实现数字化和智能化，提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展，电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高，电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念，降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通，无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电，减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
电力电子技术ppt课件
05
交流-交流变换器
交流调压器
工作原理
通过控制晶闸管的导通角来调节输出电压的大小。
优点
结构简单，控制方便，效率高。
缺点
输出电压波形畸变较大，谐波含量高。
应用领域
灯光控制、电机软启动等。
交流调功器
01
工作原理
通过控制晶闸管的通断时间来调节 负载功率的大小。
缺点
晶闸管关断时会产生较大的电压尖 峰，需要采取保护措施。
压的降压变换。
电路结构
降压型变换器主要由输入滤波 电路、开关管、输出滤波电路 和控制电路组成。
控制方式
常见的控制方式有脉冲宽度调 制（PWM）和脉冲频率调制（ PFM）两种。
应用领域
广泛应用于电子设备中，如手 机、笔记本电脑等便携式设备
的电源管理。
升压型变换器
工作原理
通过控制开关管的导通和关断时间，实 现输入电压到输出电压的升压变换。
控制方式
可采用PWM、PFM或滞环控制等非线性控制方法，实现 输出电压的稳定调节。
电路结构
升降压型变换器主要由输入滤波电路、开关管、储能元件 （如电感或电容）和输出滤波电路组成，与升压型变换器 类似，但增加了降压功能。
应用领域
应用于需要宽范围电压输出的场合，如太阳能逆变器、不 间断电源（UPS）等。
03
02
优点
能够实现快速、无级调节负载功率 。
应用领域
电加热、电焊机等。
04
周波变换器
工作原理
将输入交流电的周波进行分割和重组，从而 得到所需频率和电压的交流电。
缺点
需要使用大量的电力电子器件，成本高，效 率低。
优点
能够实现频率和电压的灵活变换，输出波形 质量好。
电力电子技术PPT课件
■
绪论第15页
复合型器件和功率集成电路
➢ 80年代后期开始
复合型器件：以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)
为代表
➢IGBT是MOSFET和BJT的复合
它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的 优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于 一身，性能十分优越，使之成为现代电力电 子技术的主导器件
绪论第10页
2. 电力电子技术的发展史
1958年美通用电气公司制造的第一只晶闸管 标志电力电子器件和技术的诞生。
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就是电 力电子器件的发展史。
■
绪论第11页
2. 电力电子技术的发展史
〔四个阶段〕
➢ 史前期（1957年以前）： 使用水银整流器（汞整流器），其性能和晶闸管类似。 这段时间，各种整流、逆变、周波变流的电路和理论已经成熟并广泛应用。
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、 水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源 等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也
被称为是节能技术。
■
绪论第23页
4. 本课程的内容简介
分为三大部分
➢ 第一部分：电力电子器件
主要介绍各种电力电子器件的基本结构、工作原理、主要 参数、应用特性，以及驱动、缓冲、保护、串并 联等器 件应用的共性问题和基础性问题
1.什么是电力电子技术
➢ 定义:
电力电子技术（power electronics）： 是电子技术的分支
电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术
电力电子技术ppt课件
② 按照内部载流子的工作性质分： 单极型器件：导通时只有空穴或电子一种载流子导电的器件。功率场
效应晶体管，器件的特点主要是工作频率高、导通压降较大，单个器 件容量较小。 双极型器件：导通时的载流子既有空穴也有电子导电的器件。功率二 极管、晶闸管及派生器件、可关断晶闸管、双极型功率晶体管等。器 件的特点主要是功率较高、而工作频率较低。 复合型器件：复合型既含有单极型器件的结构，又有双极型器件的结 构，通常其控制部分采用单极性结构，主功率部分采用双极型结构。 绝缘栅双极型晶体管、MOS控制晶闸管等。结合了两者的优点，具有 卓越的电气性能，是电力电子器件的发展方向。
电力电子技术
（第3版）
绪论
1. 电力电子技术的内容 2. 电力电子技术的发展 3. 电力电子技术的应用 4. 电力电子技术课程的学习要求
1. 电力电子技术的内容
电力电子学 , 又 称 功 率 电 子 学 (Power Electronics)。它主要 研究各种电力电子器件，以及由 这些电力电子器件所构成的各式 各样的电路或装置，以完成对电 能的变换和控制。
4. 电力电子技术课程的学习要求
熟悉和掌握常用电力电子器件的工作机理、特性和参数，能正确选 择和使用它们。
熟悉和掌握各种基本变换器的工作原理，特别是各种基本电路中的 电磁过程，掌握其分析方法、工作波形分析和变换器电路的初步设 计计算。
了解各种开关元件的控制电路、缓冲电路和保护电路。 了解各种变换器的特点、性能指标和使用场合。 掌握基本实验方法与训练基本实验技能。
电力电子器件的电压、电流、开关频率是影响它们使用的关键参数 ➢电压容量从低到高的顺序依次为功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体 管、双极型功率晶体管、可关断晶闸管、晶闸管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管电压容量接近，可关断晶闸管、晶闸管电压容 量接近。 ➢电流容量从低到高的顺序依次为功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体 管、双极型功率晶体管、可关断晶闸管、晶闸管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管电流容量接近。 ➢开关频率从低到高的顺序依次为晶闸管、可关断晶闸管、双极型功率晶 体管、绝缘栅双极型晶体管、功率场效应晶体管，其中绝缘栅双极型晶 体管、双极型功率晶体管的开关频率接近。
《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
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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
绪－21
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
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。
绪－4
1.2 两大分支(器件和应用)
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）
5）家用电器
绪－18
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
绪－19
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。
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。
绪－7
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。
电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。
电力变换的种类
输出 输入
交流
直流 整流
交流
交流电力控制 变频、变相
直流
直流斩波
逆变
绪－5
1.3 与相关学科的关系
电力电子学 (Power Electronics)名称60年代 出现。
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。
绪－13
3 电力电子技术的应用
1）一般工业
轧钢机
电解铝
数控机床的应用
2）交通运输
绪－15
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
绪－16
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
绪－17
3 电力电子技术的应用
助于把握未来
绪－11
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
IGBT及功率
集成器件出现 和发展时代
计算机
人脑
电力电子技术技术
消化系统和循环系统
电力电子＋运动控制
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
电力电子技术将青春永驻
绪－10
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
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
绪－2
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
绪－3
1.1 电力电子与信息电子
第三部分 全书的深入
第6章 PWM控制技术
第7章 软开关技术
绪－22
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。
课时分配：课内教学学时为80学时（包含8 个实验，每个实验2学时）。
和其他课程的关系：
电路 电子技术基础
电力电 子技术
电力拖动自 动控制系统
绪－23
结束语
希望同学们好好学习这门课程
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。
绪－12
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
其他：
UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
绪－8
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。
绪－9
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。
绪－24
不知道自己缺点的人，一辈子都不会想要改善。成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初她的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。成功的条件在于勇气和 信乃是由健全的思想和健康的体魄而来。成功了自己笑一辈子，不成功被人笑一辈子。成功只有一个理由，失败却有一千种理由。从胜利学得少，从失败学得多。你生而有 前进，形如蝼蚁。你一天的爱心可能带来别人一生的感谢。逆风的方向，更适合飞翔。只有承担起旅途风雨，才能最终守得住彩虹满天只有创造，才是真正的享受，只有拚 活。知识玩转财富。志不立，天下无可成之事。竹笋虽然柔嫩，但它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。阻止你前行的，不是人生道路上的一百块石头，而是你鞋子里的那一 爱，不必呼天抢地，只是相顾无言。最值得欣赏的风景，是自己奋斗的足迹。爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。生活不可能像你想 不会像你想的那么糟。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。实现梦想往往是一个艰苦的坚持的 到位，立竿见影。那些成就卓越的人，几乎都在追求梦想的过程中表现出一种顽强的毅力。世界上唯一不变的字就是“变”字。事实胜于雄辩，百闻不如一见。思路决定出 细节决定成败，性格决定命运虽然你的思维相对于宇宙智慧来说只不过是汪洋中的一滴水，但这滴水却凝聚着海洋的全部财富；是质量上的一而非数量上的一；你的思维拥 所有过不去的都会过去，要对时间有耐心。人总会遇到挫折，总会有低潮，会有不被人理解的时候。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希 个人不知道他要驶向哪个码头，那么任何风都不会是顺风。沙漠里的脚印很快就消逝了。一支支奋进歌却在跋涉者的心中长久激荡。上天完全是为了坚强你的意志，才在道 碍。拥有资源不能成功，善用资源才能成功。小成功靠自己，大成功靠团队。炫耀什么，缺少什么；掩饰什么，自卑什么。所谓正常人，只是自我防御比较好的人。真正的 防而又不受害。学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来态度决定高度。外在压力增加时，就应增强内在的动力。我不是富二代，不能拼爹，但为了成功，我可 站在万人中央成为别人的光。人一辈子不长不短，走着走着，就进了坟墓，你是要轰轰烈烈地风光下葬，还是一把骨灰撒向河流山川。严于自律：不能成为自己本身之主人 他周围任何事物的主人。自律是完全拥有自己的内心并将其导向他所希望的目标的惟一正确的途径。生活对于智者永远是一首昂扬的歌，它的主旋律永远是奋斗。眼泪的存 伤不是一场幻觉。要不断提高自身的能力，才能益己及他。有能力办实事才不会毕竟空谈何益。故事的结束总是满载而归，就是金榜题名。一个人失败的最大原因，是对自 的信心，甚至以为自己必将失败无疑。一个人炫耀什么，说明内心缺少什么。一个人只有在全力以赴的时候才能发挥最大的潜能。我们的能力是有限的，有很多东西飘然于 之外。过去再优美，我们不能住进去；现在再艰险，我们也要走过去！即使行动导致错误，却也带来了学习与成长；不行动则是停滞与萎缩。你的所有不甘和怨气来源于你 你可以平凡，但不能平庸。懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。平静的湖
电子学
电力学
电力 电子学
连续、离散
控制 理论
描述电力电子学的倒三角形
绪－6
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；