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华电电力电子技术课件

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目录

电力电子基础

01

电力电子变换技术

03

电力电子系统设计

05

电力电子器件

02

电力电子控制策略

04

电力电子实验与实践

06

电力电子基础

01

电力电子定义

电力电子技术是研究电力变换和控制的学科，涉及电力系统与电子技术的交叉应用。

电力电子技术概念

电力电子技术广泛应用于变频器、UPS、电动汽车充电等领域，是现代电力系统的重要组成部分。

电力电子应用领域

电力电子器件包括二极管、晶闸管、IGBT等，它们是实现电能转换的关键组件。

电力电子器件分类

01

02

03

基本电路元件

二极管

电感器

电容器

晶闸管（SCR）

二极管是电力电子中的关键元件，它允许电流单向流动，广泛应用于整流和开关电路。

晶闸管是一种可控硅器件，能够控制大电流的开关，是变频器和调光设备中的核心元件。

电容器在电力电子中用于储存和释放电能，常用于滤波和功率因数校正，改善电路性能。

电感器用于存储磁场能量，它在电路中起到滤波、稳流和抑制电磁干扰的作用。

电力电子应用领域

电力电子技术在风能、太阳能等可再生能源转换和并网中发挥关键作用，提高能源利用效率。

可再生能源系统

01

随着电动汽车的普及，电力电子技术被广泛应用于充电桩和充电站的设计与优化。

电动汽车充电设施

02

电力电子设备如变频器和伺服驱动器在工业自动化领域中用于精确控制电机速度和位置。

工业自动化控制

03

电力电子技术是构建智能电网的基础，通过先进的电力转换和管理，实现电网的高效和智能化。

智能电网技术

04

电力电子器件

02

常用器件分类

晶闸管是一种可控硅器件，通过控制门极信号来开启和关闭大电流，常用于高压直流输电和电机控制。

晶闸管（SCR）

IGBT结合了MOSFET的高输入阻抗和双极晶体管的大电流处理能力，广泛应用于变频器和UPS系统。

绝缘栅双极晶体管（IGBT）

二极管是电力电子中常用的器件，它允许电流单向流动，广泛应用于整流和开关电路。

二极管

01、

02、

03、

常用器件分类

功率MOSFET具有快速开关特性和低导通电阻，适用于开关电源和汽车电子等领域。

功率MOSFET

01

整流桥由四个或更多的二极管组成，用于将交流电转换为直流电，常见于电源适配器和充电器中。

整流桥

02

器件工作原理

电力电子器件如晶闸管和IGBT通过控制半导体内部载流子的开关状态来实现电能的转换。

半导体开关原理

01

02

器件通过内部的半导体结构实现电能与磁能、热能等其他形式能量之间的高效转换。

能量转换机制

03

电力电子器件的驱动电路设计和控制策略决定了其开关速度、效率和可靠性。

驱动与控制策略

器件选型与应用

在器件选型时考虑集成必要的保护电路，如过流、过压保护，以提高系统的稳定性和安全性。

保护电路的集成

散热设计是电力电子器件应用中的关键，需根据器件的热特性进行散热器选型和设计。

器件散热设计

根据应用需求选择合适的功率半导体器件，如IGBT或MOSFET，以确保电路效率和可靠性。

功率半导体器件的选择

电力电子变换技术

03

直流-直流变换

直流-直流变换通过电力电子开关器件，实现直流电压的升高或降低，广泛应用于电源管理。

直流-直流变换的原理

升压变换器通过调整开关的占空比，将较低的直流电压转换为较高的直流电压，用于电动车充电。

升压变换器（BoostConverter）

直流-直流变换

降压变换器（BuckConverter）

降压变换器通过控制开关的导通时间，将较高的直流电压转换为较低的直流电压，常见于笔记本电脑电源适配器。

01

02

升降压变换器（Buck-BoostConverter）

升降压变换器能够实现输出电压高于、低于或等于输入电压，适用于需要灵活电压输出的场合，如便携式医疗设备。

直流-交流变换

01

逆变器的基本原理

逆变器将直流电转换为交流电，广泛应用于太阳能发电系统和不间断电源中。

03

逆变器的分类与应用

根据不同的应用场景，逆变器分为单相逆变器和三相逆变器，应用于家庭和工业电力系统。

02

PWM技术在逆变中的应用

脉宽调制（PWM）技术通过调整开关器件的导通时间来控制输出电压的频率和幅度。

04

逆变器效率与散热设计

逆变器的效率直接影响能源转换的经济性，散热设计是提高效率和延长设备寿命的关键。

交流-直流变换

整流器通过二极管或晶闸管将交流电转换为脉动直流电，是交流-直流变换的基础。

整流器的工作原理

滤波器用于平滑整流后的脉动直流电，减少输出电压的纹波，提高直流电的质量。

滤波器的作用

脉宽调制（PWM）技术通过调整开关元件的导通时间来控制输出直流电压的大小和稳定性。

PWM技术在变换中的应用

电力电子控制策略

04

开环控制技术

开环控制技术不依赖于系统的反馈信息，