《电力电子技术》课件

《电力电子技术》本课程将深入探讨电力电子技术的核心原理和关键应用，为学生提供坚实的理论基础和实践技能。课程介绍课程目标1.掌握电力电子技术的理论基础2.了解电力电子器件的特性和应用3.熟悉电力电子变换电路的分析和设计4.掌握电力电子技术在不同领域的应用课程内容1.电力电子技术概述2.功率电子器件3.电力电子变换电路4.电力电子技术的应用电力电子技术的定义电力电子技术是研究利用电子器件控制和变换电能的技术，它涉及电子器件、电路、控制、系统、应用等多个方面。电力电子技术的应用领域电力系统无功补偿、FACTS设备、高压直流输电新能源汽车电动汽车、混合动力汽车新能源发电光伏发电、风力发电工业自动化电机驱动、焊接、加热功率电子器件的分类1二极管二极管是一种单向导电器件，广泛应用于整流、开关、保护等电路中。2晶体管晶体管是一种三端器件，可以用来放大信号或控制电流，是电力电子电路的核心器件。3MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管，具有高效率、低功耗、高速开关等特点，应用广泛。4IGBT绝缘栅双极型晶体管，兼具MOSFET的高效率和双极型晶体管的高电流能力，是电力电子应用的理想器件。二极管的特性和工作原理1单向导电正向电压下导通，反向电压下截止2整流作用将交流电转换为直流电3开关作用控制电路的通断4保护作用防止反向电流损坏电路晶体管的特性和工作原理1放大作用将微弱信号放大成较大的信号2开关作用控制电路的通断3电流控制通过控制基极电流，可以控制集电极电流电力电子换流器的基本拓扑结构整流电路将交流电转换为直流电斩波电路将直流电压变换成不同电压等级的直流电压逆变电路将直流电转换为交流电单相全控整流电路工作原理利用四个可控硅，通过控制触发角，实现对交流电压的整流。特点输出电压可调，但输出电流纹波大。单相半控整流电路工作原理利用两个可控硅，通过控制触发角，实现对交流电压的整流。特点输出电压可调，但输出电流纹波大。三相全控整流电路工作原理利用六个可控硅，通过控制触发角，实现对三相交流电压的整流。特点输出电压可调，输出电流纹波小。三相半控整流电路工作原理利用三个可控硅，通过控制触发角，实现对三相交流电压的整流。特点输出电压可调，输出电流纹波大。斩波器电路的工作原理1开关控制通过开关器件的通断，控制直流电压的输出。2占空比调节通过改变开关器件的导通时间，调节输出电压的大小。3电压变换实现直流电压的升压或降压。斩波电路的功率计算平均功率输出电压乘以输出电流瞬时功率开关器件导通时的功率PWM控制技术脉冲宽度调制控制技术是一种通过改变脉冲宽度来控制输出电压或电流的技术，广泛应用于电力电子电路中。正弦波PWM技术正弦波PWM技术是一种利用正弦波作为载波信号，通过比较三角波和正弦波来产生PWM信号的技术，可以生成接近正弦波的输出电压。基于DSP的PWM控制基于DSP的PWM控制技术利用数字信号处理器来实现PWM信号的生成和控制，可以实现更加精确和复杂的控制功能。逆变电路的基本拓扑结构单相逆变将直流电转换为单相交流电三相逆变将直流电转换为三相交流电单相逆变电路工作原理利用开关器件的通断，控制输出电压的极性和大小。应用UPS电源、太阳能逆变器、电机驱动三相逆变电路工作原理利用六个开关器件，控制三相交流电压的输出。应用电机驱动、风力发电、电力系统电动机驱动系统电动机驱动系统是一种利用电力电子技术控制电动机运行的系统，广泛应用于各种工业和民用领域。电机驱动中的功率电子技术功率电子技术在电机驱动系统中扮演着重要角色，它可以实现电机速度、转矩、位置等方面的精确控制。交流电机驱动原理交流电机驱动系统利用电力电子技术将直流电转换为交流电，并控制交流电的频率和电压，从而实现对交流电机的控制。直流电机驱动原理直流电机驱动系统利用电力电子技术控制直流电压和电流，从而实现对直流电机的控制。步进电机驱动原理步进电机驱动系统利用电力电子技术控制步进电机的相位，实现对电机位置的精确控制。磁悬浮列车技术磁悬浮列车利用电力电子技术实现磁悬浮，从而实现高速、低噪声、低能耗的列车运行。电力电子技术在新能源汽车中的应用电力电子技术在新能源汽车中应用广泛，包括电池管理系统、电机驱动系统、充电系统等。电力电子技术在光伏发电系统中的应用电力电子技术在光伏发电系统中应用广泛，包括逆变器、最大功率点跟踪器等，实现光伏电能的转换和利用。静止无功补偿装置静止无功补偿装置是一种利用电力电子技术实现无功补偿的装置，可以提高电力系统的功率因数，减少电力损耗。FACTS设备及其原理FACTS设备是一种利用电力电子技术实现灵活交流输电的设备，可以提高电力系统的稳定性和可靠性。高压直流输电技术高压直流输电技术是一种利用电力电子技术将交流电转换为直流电，进行远距离输电，然后在接收端再将直流电转换为交流电的技术。电力电子技术的未来发展趋势未来电力电子技术将朝着更高效、更智能、更环保的方向发展，并与人工智能、物联网等技术相结合，实现更广泛的应用。电力电子技术的应用案例分析本节将介绍一些电力电子技术的典型应用案例，如风力发电系统、电动汽车驱动系统等。本课程的重点与难点本课程的重点是掌握电力电子技术的理论基础和应用，难点在于理解和掌握各种电力电子器件的工作原理和特性。思考题及