华电研究生现代电力电子课件
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第6讲现代电力电子技术[1]
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等效电路及其波形图
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第6讲现代电力电子技术[1]
v 固定脉冲控制方式 VT1、VT4驱动信号同相，VT2、VT3驱动信号
同相，而VT1、VT4和VT2、VT3的驱动信号互补， 逆变器输出的交流电压和电流波形与半桥式逆变器 基本相同，区别是全桥式逆变器导通器件为对角桥 臂开关器件成对导通，因而负载输出电压幅值为直 流电压值，是半桥电路的2倍。
当电动机采用星型接法时，始终有一相绕组断开，
换流时该相绕组中会引起较高的感应电势，需采取
过电压保护措施。
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第6讲现代电力电子技术[1]
三相逆变电路及其等效电路
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第6讲现代电力电子技术[1]
希望的三相相电压波形
希望输出的三相 相电压波形如左图 所示。同一时间段， 只有两相有输出电 压。三相电压互差 120°。
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第6讲现代电力电子技术[1]
工作原理分析 每个工作周期有六种状态 ①U、V两相有电压，K1、K6导通
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第6讲现代电力电子技术[1]
②U、W两相有电压，K1、K2导通
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第6讲现代电力电子技术[1]
③ V、W两相有电压，K3、K2导通
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第6讲现代电力电子技术[1]
脉冲宽度调制 .
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第6讲现代电力电子技术[1]
1、180°导通型方波输出三相逆变器 希望输出的三相相电压波形
ห้องสมุดไป่ตู้
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第6讲现代电力电子技术[1]
从波形看，每个周期输出六种状态： UW高V低；U高VW低；UV高W低； UW低V高；U低VW高； UV低W高。 每个桥臂的导通角度为180°，同一相上 下两个桥臂交替导电，三相负载同时施加电 压，各相导电的角度依次相差120°。 设六个开关为K1~K6，其中K为VT和VD的 并联。六个开关的导通顺序为K1、K2、K3、 K4、K5、K6. 在同一时刻，有三个开关导 通，或者上桥臂一个下桥臂两，或者上桥臂两 开关下桥臂一个。
华电研究生现代电力电子课件.ppt
iG
K-
K
反向击穿
现代电力电子技术原理与应用
iA
导通态
反向 阻断区
0 反向击 穿电压
脉冲电流作用 下导通过程
关断态
vAK 正向转折
电压
符号
实际伏安特性
iA 导通态
理想伏安特性
导通过程
0
vAK
反向阻断
正向阻断
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第二章 电力电子器件
晶闸管
现代电力电子技术原理与应用
18
第二章 电力电子器件
螺栓型晶闸管外观
10
第二章 电力电子器件
现代电力电子技术原理与应用
功率半导体器件（实际电力电子开关）
F: Forward R: Reverse B: Bidirection C: Conducting B: Blocking
11
第二章 电力电子器件
功率半导体器件分类
现代电力电子技术原理与应用
• 不控型－整流二极管 • 半控型－晶闸管 • 全控型－GTO、BJT、IGBT、MOSFET ……
43
第二章 电力电子器件
现代电力电子技术原理与应用
单相整流器“抽象”电路模型
44
第二章 电力电子器件
现代电力电子技术原理与应用
三相整流器“抽象”电路模型
45
32
第二章 电力电子器件
现代电力电子技术原理与应用
IGBT功率模块外观（底面）
33
第二章 电力电子器件
GTO
现代电力电子技术原理与应用
• 电流控制器件（关断控制电流很大） • 用于（极）大功率场合（可至数十兆瓦） • 开关频率低（千赫兹以下） • 极大功率应用的（几乎）唯一选择
【PPT】现代电力电子技术原理与应用(精)
53
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
UPS中的蓄电池：充电控制
2018年9月15日
54
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
UPS中的逆变器：多电平输出电压
2018年9月15日
55
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
UPS中的逆变器：向多路负载供电
隔离变压器的铁芯：磁滞回线与温度
2018年9月15日
36
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
隔离变压器的铁 芯：磁通密度、 开关频率与损耗
2018年9月15日
37
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
隔离变压器的铁芯：输入电压与磁通振幅
双向励磁 单向励磁
2018年9月15日
isw 0 N1 Vo N 2 ˆ im (t ) I m (t ton ) Lm N1 iD (t ) im (t ) N2
2018年9月15日 14
第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
反激型换流器：开关峰值电流与电压
开关峰值电流：开关导通时
(1 D ) T N N 1 s 2 1 ˆ I I Vo sw o N1 1 D N 2 2Lm
单向脉动磁通
• 单向励磁
• 推挽式换流器
双向交变磁通
• 双向励磁
• 半桥换流器 • 全桥换流器
2018年9月15日
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第九章 在电源技术中的应用
现代电力电子技术原理与应用
隔离变压器的铁芯：铁芯损耗
Core loss density kf [(B )max ]
现代电力电子技术原理与应用(ppt 52页)(1)
2020/10/21
43
第一章 绪论
分析电力电子电路的方法
现代电力电子技术原理与应用
• 相对简单的主电路与相对复杂的控制电路
• 开关器件的多•样认性为控制器的工作是理想 • 开关器件特性•的在复电杂路性图中不画出
2020/10/21
44
第一章 绪论
分析电力电子电路的方法
现代电力电子技术原理与应用
2020/10/21
14
第一章 绪论
电能形态的多样性
现代电力电子技术原理与应用
2020/10/21
15
第一章 绪论
电能形态的多样性
现代电力电子技术原理与应用
2020/10/21
16
第一章 绪论
与电能形态转换有关的问题
现代电力电子技术原理与应用
• 电能总是与其它能量形式的相互转换 • 与几乎所有“电类”工程师从事的工作有关 • 不同的应用对不同电能形态的需求 • 广阔的应用领域 • 实现的可能性
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第一章 绪论
与电能形态转换有关的问题
现代电力电子技术原理与应用
• 电能总是与其它能量形式的相互转换
• 与几乎所有“电类”工程师从事的工作有关 遍及电力系统中发电、输电、配电、用电
• 不同各的环应节用对不同电能形态的需求
• 广阔的应用领域
• 实现的可能性
2020/10/21
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第一章 绪论
与电能形态转换有关的问题
现代电力电子技术原理与应用
控制器：换流器中几乎必不可少
2020/10/21
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第一章 绪论
换流器效率
现代电力电子技术原理与应用
• 高效率：低损耗的换流器
效率： • 低损耗：换流器体积小、重量轻
电力电子技术华电PPT课件
电流限制：控制环节框图（单环系统）
30.11.2020
5
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
现代电力电子技术原理与应用
• 固有的良好调速特性 • 可用于伺服驱动与调速驱动 • 结构负杂 • 维护困难 • 造价较高
30.11.2020
6
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
基本方程
现代电力电子技术原理与应用
9
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
稳态方程
现代电力电子技术原理与应用
vt Raia ea
Tm Beqm Teq
30.11.2020
10
第八章 电机驱动装置
直流电机驱动
基本方程
现代电力电子技术原理与应用
Tem kt f ia ea k e f m
30.11.2020
11
第八章 电机驱动装置
I2 a,rms
F I a ,rm s I a ,av
Tem Ia,av
30.11.2020
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第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
• 在所需象限运行的能力 • 电流限流能力 • 较硬的机械特性 • 尽可能好的波形因数 • 快速的响应特性
30.11.2020
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第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
伺服驱动装置
• 四象限运行 • 硬机械特性 • 快速响应特性
交接时间的影响
30.11.2020
DC/DC全桥换流器
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第八章 电机驱动装置
现代电力电子技术原理与应用
用于驱动直流电机的电力电子装置
《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。
现代电力电子技术课件Chapter3 part1
第三章 变换器的稳态分析 Converters in Equilibrium 3.1. Introduction 3.2. Inductor volt-second balance, capacitor charge balance, and the small ripple approximation 3.3. Boost converter example 3.4. Cuk converter example 3.5. Estimating the ripple in converters containing twopole low-pass filters 3.6. Summary of key points
22
3.3 Steady-state analysis of Boost converter in continuous current mode (CCM)
23
3.3 Steady-state analysis of Boost converter in continuous current mode (CCM)
18
The principle of inductor volt-second balance: Derivation
The principle of inductor volt-second balance:Derivation
19
The principle of inductor volt-second balance: Derivation
31
Capacitor current and voltage, buck example
32
Capacitor current and voltage, buck example
22
3.3 Steady-state analysis of Boost converter in continuous current mode (CCM)
23
3.3 Steady-state analysis of Boost converter in continuous current mode (CCM)
18
The principle of inductor volt-second balance: Derivation
The principle of inductor volt-second balance:Derivation
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The principle of inductor volt-second balance: Derivation
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Capacitor current and voltage, buck example
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Capacitor current and voltage, buck example
现代电力电子技术课件Basic Power Electronic Devices
big，withstand voltage high；
★ the channel between D-S is
short ,the U、R、C are all small；
★ the parallel junction resistance
RDS is small，it can be mΩ。
☆ no conductance modulating effect,
UCES = UBE+UD2+UD3 — UD1
= UBE + UD2
（general UCES = 0.7~3V)
make GTR reverse biased or zero biased反偏或零偏—
quasi-saturated
☆ D1 must be fast recovery diode，D2、D3 can be general diode
IB = (1.5 ~ 2)ICM / hFES
I BP = 3I B
3—excessive driven coefficient
Increasing IBP- can accelerate
turn-off，but the current
change rate will increase larger。
Normally choose：
I BP I BP
IBP+
< 0.5s
IB
2s
5s
IBP-
UCES IB=0.5A
1V
IB=1A
IC
30A
Basic driven circuit
E1
uB
E2
C1 R2 T1
R1 T2
★ the channel between D-S is
short ,the U、R、C are all small；
★ the parallel junction resistance
RDS is small，it can be mΩ。
☆ no conductance modulating effect,
UCES = UBE+UD2+UD3 — UD1
= UBE + UD2
（general UCES = 0.7~3V)
make GTR reverse biased or zero biased反偏或零偏—
quasi-saturated
☆ D1 must be fast recovery diode，D2、D3 can be general diode
IB = (1.5 ~ 2)ICM / hFES
I BP = 3I B
3—excessive driven coefficient
Increasing IBP- can accelerate
turn-off，but the current
change rate will increase larger。
Normally choose：
I BP I BP
IBP+
< 0.5s
IB
2s
5s
IBP-
UCES IB=0.5A
1V
IB=1A
IC
30A
Basic driven circuit
E1
uB
E2
C1 R2 T1
R1 T2
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。
现代电力电子技术课件Chapter1
年代后 全控型器件GTR、 MOSFET、 、 、 现代电力电子 80年代后 全控型器件 IGBT 高频变换 技术阶段
12
1.2 电力电子技术的发展历程 追求目标：
高效率、高性能、高功率密度、高可靠性、 高效率、高性能、高功率密度、高可靠性、低成本
采取的手段：
高频变换
1 V (或W) ∝ f
本科
SCR周波变换 周波变换 部分高频变换
4
课程大纲：
五、DC-AC逆变器及其控制
5.1 PWM控制的基本原理 5.2 单相桥式逆变电路的单极性和双极性控制方法 5.3 三相桥式逆变电路
六、电力电子控制技术
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 电压控制 电流控制 滞环控制 单周控制 其它非线性控制技术
5
课程大纲
七、磁性元件与电容元件 7.1 磁性材料的基本特征 7.2 磁性材料中磁芯的三种不同工作状态 7.3 磁性器件在功率电路使用中注意的问题 7.4 电容元件 八、电力电子技术的最新发展趋势
三、变换器的稳态分析 3.1变换器电路的分类 3.2 Buck变换器的CCM和DCM稳态分析 3.3 Boost变换器的CCM和DCM稳态分析 3.4 Buck-Boost、Cuk等变换器 四、变换器的组合运行 4.1 输入-输出功率的双向流动 4.2 级联运行 4.3 负载的不同连接 4.4 隔离型变换器 4.5 变换器的稳态设计
2
课程大纲：
一、绪论 1.1什么是电力电子技术？ 1.2电力电子技术的发展历程 1.3电力电子电路 1.4电力电子技术的应用 二、电力电子器件 2.1电力电子器件的特征及分类 2.2 Diode 2.3 GTR 2.4 GTO 2.5 MOSFET 2.6 IGBT 2.7 驱动及保护技术
《现代电力电子技术》课件
电力电子技术的未来发展方向
高效化
智能化
未来电力电子技术将更加注重能效的提高 ，不断推动能源转换和利用效率的提升。
随着人工智能和物联网技术的发展，电力 电子技术将更加智能化，能够实现自适应 控制和远程监控等功能。
集成化
绿色化
未来电力电子技术将更加注重集成化设计 ，实现多功能、高集成度的电力电子系统 。
05
CATALOGUE
电力电子技术的挑战与未来发 展
电力电子技术的挑战
01
02
03
技术更新换代快
随着科技的不断进步，电 力电子技术需要不断更新 换代，以满足更高的性能 和效率要求。
节能环保压力
随着能源危机和环境问题 的日益严重，电力电子技 术在节能环保方面面临更 大的压力。
市场竞争激烈
电力电子市场参与者众多 ，竞争激烈，企业需要不 断提升技术水平和产品创 新能力。
详细描述
在DC/DC转换电路中，开关电源的作用是通过控制开关 管的通断时间来调节输出电压的大小。当输入电压通过开 关管时，通过控制开关管的占空比，可以调节输出电压的 大小，从而实现将一种直流电压转换为另一种直流电压。
总结词
DC/DC转换电路的应用
详细描述
DC/DC转换电路广泛应用于各种需要不同电压等级的场 合，如通信设备、计算机、仪器仪表等。通过DC/DC转 换电路，可以将较高或较低的电压转换为所需的稳定直流 电压，满足各种设备的用电需求。
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统中的电力电子技术应用主要涉及发 电、输电和配电环节。通过使用电力电子设 备，如可编程逻辑控制器（PLC）和智能传 感器，可以实现电网的智能化控制和优化管 理，提高电力系统的稳定性和可靠性。
现代电力电子技术课件1Chapter4-part 1
inverting buck-boost
11
Reduction of number of switches:
inverting buck-boost
12
Discussion: cascade connections
• Properties of buck-boost converter follow from its derivation as buck cascaded by boost
• Single-input single-output converters containing two inductors.
The switching period is divided into two subintervals. Several of the more interesting members of this class are listed.
Chapter 4. Converter Circuits
• Where do the boost, buck-boost, and other converters originate? • How can we obtain a converter having given desired properties? • What converters are possible?
4.1 Circuit manipulations 4.2 A short list of converters 4.3. Transformer isolation 4.4. Converter evaluummary of key points
• How can we obtain transformer isolation in a converter?