第十九章电力电子技术
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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--电力电子技术概述及其在智能电网中的应用简介 ppt课件
之后，研究机构、信息服务商和设备制造商与电力 企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践
奥巴马将智能电网提升为美国国家 战略
年份
ppt课件
26
国外智能电网研究概况
欧洲智能电网发展里程碑
成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”
提出智能电网愿景，制定（1）《欧洲未来电网的 远景和策略》（2）《战略性研究议程》《战略部 署文件》报告
2）交通运输
ppt课件
18
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
ppt课件
SVC
19
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
ppt课件
微型计算机
20
3 电力电子技术的应用
5）家用电器
ppt课件
21
3 电力电子技术的应用
航天技术
大型计算机的UPS
一个分支。
ppt课件
10
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。
ppt课件
11
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
ppt课件
39
风轮机直接驱动的同步发电机系统
Us Is
Uc Ic
• 基于永磁同步发电机的变速风电机组通过全功率 变频器接入电网，由于变频器的解耦控制，使变
速同步风电机组与电网完全解耦，其特性完全取 决于变频器的控制系统和控制策略。
奥巴马将智能电网提升为美国国家 战略
年份
ppt课件
26
国外智能电网研究概况
欧洲智能电网发展里程碑
成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”
提出智能电网愿景，制定（1）《欧洲未来电网的 远景和策略》（2）《战略性研究议程》《战略部 署文件》报告
2）交通运输
ppt课件
18
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
ppt课件
SVC
19
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
ppt课件
微型计算机
20
3 电力电子技术的应用
5）家用电器
ppt课件
21
3 电力电子技术的应用
航天技术
大型计算机的UPS
一个分支。
ppt课件
10
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。
ppt课件
11
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
ppt课件
39
风轮机直接驱动的同步发电机系统
Us Is
Uc Ic
• 基于永磁同步发电机的变速风电机组通过全功率 变频器接入电网，由于变频器的解耦控制，使变
速同步风电机组与电网完全解耦，其特性完全取 决于变频器的控制系统和控制策略。
电力电子技术说课稿PPT课件精选全文
《电力电子技术》说课
说课内容
1 课程性质与作用
2 课程整体设计
3
教学内容
4 教学方法与手段
2
课程性质与作用
课程性质
自动化专业基 础课
针对岗位
企业生产第一线 产品装配、调试、 检验、维修、生 产管理、产品后 服务岗位
能力培养
识别电力电子器件 能力 掌握器件使用与保 护技术 相控整流电路分析 能力 单相相控整流电路 设计安装能力 故障排除能力
24
教学内容
教材
❖ 主教材：《电力电子技术》黄家善主编
机械工业出版社， 2005年1月第二版；
❖ 教学辅助教材：《电力电子器件及其应用》，李序葆.赵永健编， 机械工业出版社，2004年6月
动化系编
《可控整流装置》北京电机修理厂、清华大学自
科学出版社， 1971年6月
25
教学方法与手段
多媒体教学
课堂板书讲解
9
课程整体设计
课程教学实施思路： ❖ 理论教学主要结合在项目实验中进行。 ❖ 课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授，
每一个项目分解为若干个工作任务，通过每一个工 作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。 ❖ 大部分内容在实验室中进行理论实践一体化教学， 可先讲再实践，或先实践再分析理论知识，或边讲 边练，讲练结合，工学交替，理论教学与实践教学 同步进行。
“设计实验”根据敖教与学的客观实际并结会现有条件设计 一实用电路，以实现简单的调压或调速。
6
课程整体设计
项目设计（课程设计）
❖ 在项目实训中鼓励学生将课外活动或生活见到的 应用纳入教学设计活动中来，课内外学习相互结 合，使学生视野开阔、能力增强。
7
课程整体设计
说课内容
1 课程性质与作用
2 课程整体设计
3
教学内容
4 教学方法与手段
2
课程性质与作用
课程性质
自动化专业基 础课
针对岗位
企业生产第一线 产品装配、调试、 检验、维修、生 产管理、产品后 服务岗位
能力培养
识别电力电子器件 能力 掌握器件使用与保 护技术 相控整流电路分析 能力 单相相控整流电路 设计安装能力 故障排除能力
24
教学内容
教材
❖ 主教材：《电力电子技术》黄家善主编
机械工业出版社， 2005年1月第二版；
❖ 教学辅助教材：《电力电子器件及其应用》，李序葆.赵永健编， 机械工业出版社，2004年6月
动化系编
《可控整流装置》北京电机修理厂、清华大学自
科学出版社， 1971年6月
25
教学方法与手段
多媒体教学
课堂板书讲解
9
课程整体设计
课程教学实施思路： ❖ 理论教学主要结合在项目实验中进行。 ❖ 课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授，
每一个项目分解为若干个工作任务，通过每一个工 作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。 ❖ 大部分内容在实验室中进行理论实践一体化教学， 可先讲再实践，或先实践再分析理论知识，或边讲 边练，讲练结合，工学交替，理论教学与实践教学 同步进行。
“设计实验”根据敖教与学的客观实际并结会现有条件设计 一实用电路，以实现简单的调压或调速。
6
课程整体设计
项目设计（课程设计）
❖ 在项目实训中鼓励学生将课外活动或生活见到的 应用纳入教学设计活动中来，课内外学习相互结 合，使学生视野开阔、能力增强。
7
课程整体设计
电力电子技术课件
电力电子技术课件
汇报人： 202X-12-29
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子系统 • 电力电子技术的应用案例 • 电力电子技术的挑战与未来发展
01
电力电子技术概述
定义与特点
定义
电力电子技术是一门研究利用半导体电力电子器件进行电能 转换和控制的学科。它主要关注将电能从一种形式转换为另 一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一 个电压级别转换到另一个电压级别。
案例二：电动汽车驱动系统
总结词
电动汽车驱动系统是电力电子技术的另一个 应用领域，通过使用电力电子转换器实现电 池能量的高效利用和车辆的稳定运行。
详细描述
电动汽车驱动系统利用电力电子转换器将电 池能量转换为电机所需的交流电，驱动电机 运转，实现车辆的加速、减速和制动等功能 。电力电子技术在电动汽车驱动系统中发挥 着重要作用，提高了系统的效率和稳定性，
高效能转换
智能化控制
模块化设计
绿色能源应用
随着能源危机和环保意 识的提高，电力电子技 术在高效能转换方面的 研究将更加深入。通过 新材料、新工艺的应用 ，进一步提高电力电子 设备的转换效率。
随着人工智能技术的发 展，电力电子技术将与 人工智能技术深度融合 ，实现智能化控制。通 过智能化控制，可以进 一步提高电力电子设备 的运行效率和稳定性。
可再生能源系统
用于太阳能逆变器、风力 发电系统的能源转换与控 制，提高可再生能源的利 用效率。
电力电子技术的发展趋势
高效化
研究更高效的电力电子系统和 器件，提高电能转换效率。
智能化
结合人工智能和物联网技术， 实现电力电子系统的智能化控 制和优化。
汇报人： 202X-12-29
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子系统 • 电力电子技术的应用案例 • 电力电子技术的挑战与未来发展
01
电力电子技术概述
定义与特点
定义
电力电子技术是一门研究利用半导体电力电子器件进行电能 转换和控制的学科。它主要关注将电能从一种形式转换为另 一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一 个电压级别转换到另一个电压级别。
案例二：电动汽车驱动系统
总结词
电动汽车驱动系统是电力电子技术的另一个 应用领域，通过使用电力电子转换器实现电 池能量的高效利用和车辆的稳定运行。
详细描述
电动汽车驱动系统利用电力电子转换器将电 池能量转换为电机所需的交流电，驱动电机 运转，实现车辆的加速、减速和制动等功能 。电力电子技术在电动汽车驱动系统中发挥 着重要作用，提高了系统的效率和稳定性，
高效能转换
智能化控制
模块化设计
绿色能源应用
随着能源危机和环保意 识的提高，电力电子技 术在高效能转换方面的 研究将更加深入。通过 新材料、新工艺的应用 ，进一步提高电力电子 设备的转换效率。
随着人工智能技术的发 展，电力电子技术将与 人工智能技术深度融合 ，实现智能化控制。通 过智能化控制，可以进 一步提高电力电子设备 的运行效率和稳定性。
可再生能源系统
用于太阳能逆变器、风力 发电系统的能源转换与控 制，提高可再生能源的利 用效率。
电力电子技术的发展趋势
高效化
研究更高效的电力电子系统和 器件，提高电能转换效率。
智能化
结合人工智能和物联网技术， 实现电力电子系统的智能化控 制和优化。
《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
《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
《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。
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第10页
电力电子技术
电力电子技术(完整幻灯片PPT
1-3
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
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(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
13
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。
14
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。
11
03
整流与滤波技术
2024/3/26
电力电子技术(第二版)课件
电力电子技术的发展趋势
总结词
未来电力电子技术的发展趋势包括更高频率的电能转换、更高效的能量管理和系统集成、 以及更智能的控制策略。
详细描述
随着电力电子技术的不断发展，未来的电能转换将向更高频率的方向发展，这将有助于减小设备体积和重量， 提高系统效率。同时，随着能源危机和环境问题的日益严重，更高效的能量管理和系统集成成为电力电子技 术的重要发展方向。此外，人工智能和自动控制技术的不断发展，也将推动电力电子技术向更智能的控制策
VS
详细描述
交流调压电路主要由自耦变压器或接触器 组成，通过控制自耦变压器或接触器的通 断状态，改变交流电的电压波形，从而实 现交流电压的调节。交流调压电路广泛应 用于灯光调节、电机调速、加热器控制等 场合。
04
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统控制
分布式发电与微电网
利用电力电子技术实现对电力系统电 压、电流、频率等的精确控制，提高 电力系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术(第二版)课件
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的应用 • 电力电子技术的未来展望
01
电力电子技术概述
定义与特点
总结词
电力电子技术是利用半导体电力电子器件进行电能转换和控制的学科领域。
详细描述
电力电子技术主要研究将电能从一种形式转换为另一种形式，例如从交流（AC）转换为直流（DC），或从一个 电压级别转换到另一个电压级别。它涉及的半导体电力电子器件包括晶体管、可控硅整流器（SCR）、可关断晶 闸管（GTO）等。
节能控制
通过电力电子技术实现设备的节能控制，降低能耗，提高能源利用 效率。
智能家居与楼宇自动化
利用电力电子技术实现智能家居和楼宇自动化，提高居住环境的舒 适度和节能性。
《电力电子技术》PPT课件-2024鲜版
34
设置仿真参数
设置仿真时间、步长等参数，以满足仿真精度和速度的要求。
运行仿真并分析结果
运行仿真，观察仿真波形和数据，分析电力电子技术的性能。
2024/3/27
32
实验与仿真的比较与选择
实验的优点
实验的缺点
仿真的优点
仿真的缺点
选择依据
实验结果真实可靠，能 够反映实际电路的性能 。
2024/3/27
实验成本高，操作复杂 ，受实验条件和人为因 素影响较大。
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。
21
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。
2024/3/27
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
2024/3/27
6
02
电力电子器件
2024/3/27
7
不可控器件
工作原理
利用PN结的单向导电性
特点
结构简单、价格低廉、耐高压、耐大电流
2024/3/27
8
不可控器件
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
2024/3/27
9
不可控器件
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
2024/3/27
10
半控型器件
工作原理
门极可关断，但需要较大的关断电流
特点
开关速度快、耐压高、可关断
电力电子技术介绍课件
电机驱动：电力电子技术用于控制电机的转速、 转矩和位置，实现精确的电机控制。
过程控制：电力电子技术用于实现对工业过程的 精确控制，如温度、压力、流量等参数的控制。
能源管理：电力电子技术用于实现对能源的优化 管理，如节能、环保、高效等。
自动化生产线：电力电子技术用于实现自动化生 产线的控制和管理，提高生产效率和产品质量。
电力电子电路
01
电力电子电路是电力电子技 02
电力电子电路主要包括功率
术的核心部件，用于实现电
制。
和保护电路等部分。
03
功率器件是电力电子电路的核 04
驱动电路用于控制功率器件
心，用于实现电能的转换和控
的开关状态，实现对电能的
制，如IGBT、MOSFET等。
转换和控制。
低事故风险
谢谢
汇报人名字
05
控制电路用于实现对电力电 06
保护电路用于保护电力电子
子电路的控制和调节，如
电路免受损害，如过流保护、
PWM控制、相位控制等。
过压保护等。
电力电子系统
01
电力电子技术的核心部件包括：电
力电子器件、控制电路、驱动电路、
保护电路等。
02
电力电子器件是电力电子技术的基
础，包括：功率半导体器件、电力
电子开关器件、电力电子集成电路
电力电子技术在电动汽车中的应用
01
电力电子技术是电动汽 车的核心技术之一，用 于控制和调节电动汽车 的电机、电池和充电系
统。
02
电力电子技术在电动汽 车中用于实现电机驱动
控制、电池管理系统 （BMS）和充电系统 的高效、安全、可靠运
行。
03
电力电子技术在电动汽 车中实现了电机驱动系 统的高效、节能、低噪 声运行，提高了电动汽 车的驾驶舒适性和续航
过程控制：电力电子技术用于实现对工业过程的 精确控制，如温度、压力、流量等参数的控制。
能源管理：电力电子技术用于实现对能源的优化 管理，如节能、环保、高效等。
自动化生产线：电力电子技术用于实现自动化生 产线的控制和管理，提高生产效率和产品质量。
电力电子电路
01
电力电子电路是电力电子技 02
电力电子电路主要包括功率
术的核心部件，用于实现电
制。
和保护电路等部分。
03
功率器件是电力电子电路的核 04
驱动电路用于控制功率器件
心，用于实现电能的转换和控
的开关状态，实现对电能的
制，如IGBT、MOSFET等。
转换和控制。
低事故风险
谢谢
汇报人名字
05
控制电路用于实现对电力电 06
保护电路用于保护电力电子
子电路的控制和调节，如
电路免受损害，如过流保护、
PWM控制、相位控制等。
过压保护等。
电力电子系统
01
电力电子技术的核心部件包括：电
力电子器件、控制电路、驱动电路、
保护电路等。
02
电力电子器件是电力电子技术的基
础，包括：功率半导体器件、电力
电子开关器件、电力电子集成电路
电力电子技术在电动汽车中的应用
01
电力电子技术是电动汽 车的核心技术之一，用 于控制和调节电动汽车 的电机、电池和充电系
统。
02
电力电子技术在电动汽 车中用于实现电机驱动
控制、电池管理系统 （BMS）和充电系统 的高效、安全、可靠运
行。
03
电力电子技术在电动汽 车中实现了电机驱动系 统的高效、节能、低噪 声运行，提高了电动汽 车的驾驶舒适性和续航
电力电子技术概述
电真空器件 半导体器件
(汞弧整流器、闸流管) (采用的主要材料硅）
目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管
（电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率
半导体器件组成
32
1.4 电力电子器件
-----概念、分类、特征、损耗
同处理信息的电子器件相比的一般特征
☞能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器
☞飞机、船舶和电梯都离不开电力电子技术。
18
1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优
势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用
晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主要采用全 控型的IGBT器件。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器 （TSC）、静止无功发生器（SVG）、有源电力 滤波器（APF）等电力电子装置大量用于电力系统
☞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，从而开启了电子技术用于电
力领域的先河。
☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。
13
硬开关和软开关
☞硬开关：
开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。 电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导致
开关噪声。
14
硬开关和软开关
☞软开关：
在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开
关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。 降低开关损耗和开关噪声。
15
1.3 电力电子技术的应用
(汞弧整流器、闸流管) (采用的主要材料硅）
目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管
（电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率
半导体器件组成
32
1.4 电力电子器件
-----概念、分类、特征、损耗
同处理信息的电子器件相比的一般特征
☞能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器
☞飞机、船舶和电梯都离不开电力电子技术。
18
1.3 电力电子技术的应用
◆电力系统 ☞直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优
势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用
晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主要采用全 控型的IGBT器件。 ☞晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器 （TSC）、静止无功发生器（SVG）、有源电力 滤波器（APF）等电力电子装置大量用于电力系统
☞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，从而开启了电子技术用于电
力领域的先河。
☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。
13
硬开关和软开关
☞硬开关：
开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。 电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导致
开关噪声。
14
硬开关和软开关
☞软开关：
在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开
关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。 降低开关损耗和开关噪声。
15
1.3 电力电子技术的应用
电力电子技术概述 PPT课件
代化以巨大的推动力
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
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
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。
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PPT课件
➢ 控制方式: PWM控制技术成为主导
■
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
■
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
2024年电力电子技术课件
电力电子技术课件1.引言电力电子技术是现代电力系统的重要组成部分，涉及到电力电子器件、电路及其应用。
随着科技的不断发展，电力电子技术在能源、交通、工业等领域发挥着越来越重要的作用。
本课件旨在介绍电力电子技术的基本概念、原理和应用，帮助读者了解电力电子技术的相关知识。
2.电力电子器件电力电子器件是电力电子技术的基础，主要包括二极管、晶体管、晶闸管等。
这些器件具有开关速度快、控制精度高、效率高等优点，广泛应用于电力变换和控制领域。
2.1二极管二极管是一种具有单向导电特性的半导体器件，主要用于整流和隔离。
根据结构的不同，二极管可分为点接触二极管和面接触二极管。
点接触二极管具有高频性能好、反向电压高等特点，适用于高频和小功率的工作；面接触二极管具有反向电压低、电流容量大等特点，适用于低频和大功率的工作。
2.2晶体管晶体管是一种具有放大和开关功能的半导体器件，根据结构的不同，可分为双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。
双极型晶体管具有输入阻抗低、输出阻抗高、电流放大能力强等特点，适用于模拟信号放大和开关控制；场效应晶体管具有输入阻抗高、输出阻抗低、开关速度快等特点，适用于数字信号放大和开关控制。
2.3晶闸管晶闸管是一种具有双向导电特性的半导体器件，具有开关速度快、控制精度高、效率高等优点，广泛应用于电力变换和控制领域。
根据结构的不同，晶闸管可分为单向晶闸管（SCR）和双向晶闸管（TRIAC）。
单向晶闸管具有单向导电特性，适用于交流电源的整流和调节；双向晶闸管具有双向导电特性，适用于交流电源的开关和控制。
3.电力电子电路电力电子电路是电力电子技术的核心，主要包括整流电路、逆变电路、斩波电路等。
这些电路通过对电力电子器件的控制，实现电能的变换和控制。
3.1整流电路整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路，根据整流方式的不同，可分为半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。
半波整流电路具有结构简单、成本低等优点，但输出电压脉动较大；全波整流电路具有输出电压脉动小、效率高等优点，但结构复杂；桥式整流电路具有输出电压脉动小、效率高等优点，但需要使用四个二极管。
《电力电子技术》讲义资料
VT的 移相范围为180
➢ 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。
第30页
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
第14页
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
★
第16页
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 ）
第17页
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
➢ 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。
第30页
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
第14页
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
★
第16页
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 ）
第17页
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
《电工电子技术》课件——电力电子概述
电力电子技术应用
家用电器
变频空调
平板电视机
音响设备
电力电子技术应用
家用电器
洗衣机
电冰箱
微波炉
电力电子技术应用
手机LED照明Fra bibliotek 电力电子技术应用
笔记本电脑
投影仪
电力电子技术应用
汽车
地铁
高铁
电力电子技术应用
飞机
轮船
20世纪 70年代
后期
20世纪 80年代
以氮化镓和碳化硅 为代表的宽禁带功 率器件发展迅猛。
近10多 年来
水银整流器出现， 其性能和晶闸管已 经非常相似。
美国通用电气公司 研制出第一只晶闸 管，标志着电力电 子技术的诞生。
出现了绝缘栅双极 性晶体管。
电力电子技术应用
一般工业
电机调速
电化学工业
感应加热
图2 电力电子技术的发展时间轴
出现了电子管，它 能在真空中对电子 流进行控制，开启 了电子技术在电能 变换的先河。
美国贝尔实验室发 明了晶体管，引发 了电子技术的一场 革命。
1904年
1930年
1947年
1957年
以门极可关断晶闸 管、双极性晶体管、 金属氧化物半导体 场效应晶体管为代 表的全控型功率器 件快速发展。
电力电子变换器的基本要求
电力电子变换器最基本的要求就是电气性能好。
电力电子技术的发展经过了哪些阶段？
电力电子技术的发展阶段
电力电子技术涉及三个领域，即电力电子器件、电力电子变换技术和 控制技术。三者相辅相成、相互促进，共同推动了电力电子技术的发展。
电力电子技术发展史
电力电子器件的发展是电力电子技术发展的基础。因此，电力电子技 术的发展历史是以电力电子器件的发展历史为纲的。
电力电子技术
间加反相电压。
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3 . 伏安特性 (I f (U)曲线)
正向平均电流
I IF
+_
维持电流
UBR URRM
IH
反向转折电压
o U _+
反向特性
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UFRM UBO U
正向转折电压
共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
额定电压,用百位或千位数表示
取UFRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管
S --双向晶闸管
晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
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T2
EA
+ _
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β 1iC 2 12iG iB2
在极短时间内使两 个三极管均饱和导通，
K EA > 0、EG > 0
此过程称触发导通。
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2. 工作原理
形成正反馈过程
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为
a
T1
RL
D2
io
a
+
u
T1
T2 RL
++uo
–
–
D1
D2 –
b
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3 . 伏安特性 (I f (U)曲线)
正向平均电流
I IF
+_
维持电流
UBR URRM
IH
反向转折电压
o U _+
反向特性
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UFRM UBO U
正向转折电压
共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
额定电压,用百位或千位数表示
取UFRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管
S --双向晶闸管
晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
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T2
EA
+ _
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β 1iC 2 12iG iB2
在极短时间内使两 个三极管均饱和导通，
K EA > 0、EG > 0
此过程称触发导通。
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2. 工作原理
形成正反馈过程
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为
a
T1
RL
D2
io
a
+
u
T1
T2 RL
++uo
–
–
D1
D2 –
b
《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
电力电子技术全套课件
特点
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）
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）
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正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反馈，晶闸 管仍可维持导通状态。
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晶闸管关断的办法： (1) 使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持; (2) 将阳极电源断开; (3) 在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。
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（3）伏安特性
伏安特性: I f(U) 特性
I
IF 正向平均电流
维持电流
反向转折电压
UBR URRM
_
IH o U
+
反向特性
+_
表现出 晶闸管 的可控性
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UFRM UBO U 正向转折电压
正向特性
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（4）主要参数
主要靠自学！
UFRM:正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管 两端的正向峰值电压。
必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
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晶闸管型号及其含义
KP
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
一般UFRM 比UB0 低100V左右。 普通晶闸管 UFRM 为100V ～ 3000V。
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URRM：反向重复峰值电压 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰
值电压。 一般 URRM 比UBR低100V左右。 普通晶闸管 URRM为100V ～ 3000V。
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IF：正向平均电流 环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管处于全导
通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。
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如果正弦半波电流的最大值为Im, 则:
IF21 ππ 0Imsin td(t)Iπm
i
IF
2
t
普通晶闸管IF为1A～ 1000A。 实际工作电流≤IF 。
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+A
P
IA
P1
N1
N
N
P2 T1
G
P
P
IG
N1 P2 T2
N
N2
IK
_K
K
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（2）工作原理
① 当只在阳极和阴极之间 加反向电压
A
T1 G
R
_ T2 EA
+
晶闸管不能导通！
A 此2个结
反偏
P1 Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N1 _
G
P2
EA
+ N2
K
K
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② 当只在阳极和阴极之间 加正向电压
A
T1 G
K
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晶闸管导通实验电路 --- 进一步理解晶闸管的工作原理
S
(a) 灯不亮 S
仔细 体会
S
(b) 灯亮 S
(c) 灯仍亮
(d) 灯不亮
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总结 晶闸管导通的条件： (1) 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。 (2) 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或
T2
G
P2
EG
N2
K
K
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⑤ 当在控制极和阴极之间 加正向电压，同时又在 阳极与阴极之间加正向电压 形成正反馈过程
A
替代 iG
β 1β 2iG
iB1
T1
iG
iB 2
G
R
β 2iG
T2
EA + _
EG
iG iB2
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2 12iGiB2
在极短时间内使两个三极管 均饱和导通，此过程称触发 导通。
晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）是在晶体管基础上 发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由 弱电领域扩展到强电领域。
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导 通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。
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优点： 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作
IH: 维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态
所必须的最小电流。 一般IH为几十 ～ 一百多毫安。
UF: 通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、
阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
上一页 下一页
UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通所
方便、寿命长、 容量大（正向平均电流达千安、正向耐压 达数千伏）。
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（1）基本结构
A 阳极
P1
3 个PN结、
4 层半导体
N1
G
P2
G
控制极
N2
K 阴极
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结构及符号
A
G
K
G
(a) 外形
(b) 符号
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晶闸管的等效电路
A
P1
N1
G
P2
G
N2
K
相当于PNP 和NPN型两个 A 晶体管的组合
如可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管 （GTR）等。
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电力电子器件的主要性能指标是：电压、电流和工作频率。 如T有1KA/12KV,104HZ；GTO有6KA/6KV，104HZ；GTR有 400A/1.2KV,105HZ等。
符号： A
D
K
A
G
T
K
A G GTO
K
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1. 普通晶闸管（晶体闸流管、可控硅）
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19.1 电力电子器件
本节要求： 了解晶闸管的基本结构、 工作原理、特性和主要参数
上一页 下一页
电力电子器件的分类 根据开关特性的不同，电力电子器件分为三类： ➢ 不控器件：导通和关断无可控功能，如整流二极管（D）； ➢ 半控器件：通过控制信号只能其导通而不能控制其关断，
如普通晶闸管（T） ； ➢ 全控器件：通过控制信号既能其导通又能控制其关断，
K
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⑤ 当在控制极和阴极之间 加正向电压，同时又在 阳极与阴极之间加正向电压 形成正反馈过程
A
替代 iG
β 1β 2iG
iB1
T1
iG
iB 2
G
R
β 2iG
T2
EA + _
EG
iG iB2
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2 12iGiB2
晶闸管导通后，去掉 EG ， 依靠正反馈，仍可 维持导通状态。
R
T2 EA + _
晶闸管不能导通！
A 此结 反偏
P1 R
N1
G
+
P2
EA
_
N2
K
K
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③ 当只在控制极和阴极之间
加正向电压
没意义
A
A P1
T1 N1
G EG
T2
G
P2
EG
N2
K
K
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④ 当只在控制极和阴极之间 加反向电压
晶闸管不能导通！
A
A
也没意
义
P1
此结
T1
反偏
N1
G EG
第19章 电力电子技术
19.1 电力电子器件 19.2 可控整流电路 19.3 逆变电路 19.4 交流调压电路 19.5 直流斩波电路
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本章要求: 1. 了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数； 2. 理解可控整流电路的工作原理，掌握电压平均值与控
制角的关系； 3. 理解单结晶体管及其触发电路的工作原理。
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晶闸管关断的办法： (1) 使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持; (2) 将阳极电源断开; (3) 在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。
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（3）伏安特性
伏安特性: I f(U) 特性
I
IF 正向平均电流
维持电流
反向转折电压
UBR URRM
_
IH o U
+
反向特性
+_
表现出 晶闸管 的可控性
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UFRM UBO U 正向转折电压
正向特性
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（4）主要参数
主要靠自学！
UFRM:正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管 两端的正向峰值电压。
必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
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晶闸管型号及其含义
KP
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
一般UFRM 比UB0 低100V左右。 普通晶闸管 UFRM 为100V ～ 3000V。
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URRM：反向重复峰值电压 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰
值电压。 一般 URRM 比UBR低100V左右。 普通晶闸管 URRM为100V ～ 3000V。
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IF：正向平均电流 环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管处于全导
通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。
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如果正弦半波电流的最大值为Im, 则:
IF21 ππ 0Imsin td(t)Iπm
i
IF
2
t
普通晶闸管IF为1A～ 1000A。 实际工作电流≤IF 。
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+A
P
IA
P1
N1
N
N
P2 T1
G
P
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（2）工作原理
① 当只在阳极和阴极之间 加反向电压
A
T1 G
R
_ T2 EA
+
晶闸管不能导通！
A 此2个结
反偏
P1 Rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N1 _
G
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K
K
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② 当只在阳极和阴极之间 加正向电压
A
T1 G
K
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晶闸管导通实验电路 --- 进一步理解晶闸管的工作原理
S
(a) 灯不亮 S
仔细 体会
S
(b) 灯亮 S
(c) 灯仍亮
(d) 灯不亮
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总结 晶闸管导通的条件： (1) 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。 (2) 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或
T2
G
P2
EG
N2
K
K
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⑤ 当在控制极和阴极之间 加正向电压，同时又在 阳极与阴极之间加正向电压 形成正反馈过程
A
替代 iG
β 1β 2iG
iB1
T1
iG
iB 2
G
R
β 2iG
T2
EA + _
EG
iG iB2
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2 12iGiB2
在极短时间内使两个三极管 均饱和导通，此过程称触发 导通。
晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）是在晶体管基础上 发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由 弱电领域扩展到强电领域。
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导 通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。
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优点： 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作
IH: 维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态
所必须的最小电流。 一般IH为几十 ～ 一百多毫安。
UF: 通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、
阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
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UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通所
方便、寿命长、 容量大（正向平均电流达千安、正向耐压 达数千伏）。
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（1）基本结构
A 阳极
P1
3 个PN结、
4 层半导体
N1
G
P2
G
控制极
N2
K 阴极
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结构及符号
A
G
K
G
(a) 外形
(b) 符号
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晶闸管的等效电路
A
P1
N1
G
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G
N2
K
相当于PNP 和NPN型两个 A 晶体管的组合
如可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管 （GTR）等。
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电力电子器件的主要性能指标是：电压、电流和工作频率。 如T有1KA/12KV,104HZ；GTO有6KA/6KV，104HZ；GTR有 400A/1.2KV,105HZ等。
符号： A
D
K
A
G
T
K
A G GTO
K
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1. 普通晶闸管（晶体闸流管、可控硅）
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19.1 电力电子器件
本节要求： 了解晶闸管的基本结构、 工作原理、特性和主要参数
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电力电子器件的分类 根据开关特性的不同，电力电子器件分为三类： ➢ 不控器件：导通和关断无可控功能，如整流二极管（D）； ➢ 半控器件：通过控制信号只能其导通而不能控制其关断，
如普通晶闸管（T） ； ➢ 全控器件：通过控制信号既能其导通又能控制其关断，
K
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⑤ 当在控制极和阴极之间 加正向电压，同时又在 阳极与阴极之间加正向电压 形成正反馈过程
A
替代 iG
β 1β 2iG
iB1
T1
iG
iB 2
G
R
β 2iG
T2
EA + _
EG
iG iB2
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2 12iGiB2
晶闸管导通后，去掉 EG ， 依靠正反馈，仍可 维持导通状态。
R
T2 EA + _
晶闸管不能导通！
A 此结 反偏
P1 R
N1
G
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③ 当只在控制极和阴极之间
加正向电压
没意义
A
A P1
T1 N1
G EG
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④ 当只在控制极和阴极之间 加反向电压
晶闸管不能导通！
A
A
也没意
义
P1
此结
T1
反偏
N1
G EG
第19章 电力电子技术
19.1 电力电子器件 19.2 可控整流电路 19.3 逆变电路 19.4 交流调压电路 19.5 直流斩波电路
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本章要求: 1. 了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数； 2. 理解可控整流电路的工作原理，掌握电压平均值与控
制角的关系； 3. 理解单结晶体管及其触发电路的工作原理。