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电力电子技术双语课件第3-4章

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电力电子技术第4章PPT课件

电力电子技术第4章PPT课件

如上图所示，输出电压的平均值Uo为
U o T 1 s0 toU nd d ttT o s0 n d ttT o sU nd D U d
(4-1)
式中 Ts—开关周期 D—开关占空比， D t on
Ts
9
Uo DUd
D ton Ts
改变负载端输出电压有3种调制方法：
1．开关周期Ts保持不变，改变开关管导通时
15
4.3 降压变换器
16
降压变换器也称为Buck变换器，正如名字 所定义的，降压变换器的输出电压Uo低于 输入电压Ud。
在实际应用中，有如下问题：
1．实际的负载应该是感性的。即使是阻性负载，也总有 线路电感，电感电流不能突变，因此，图4-1的电路可 能由于电感上的感应电压毁坏开关管。采用图4-3的电 路，则电感中储存的电能可以通过二极管续流释放给 负载；
11
12
图4-2(a)是脉宽调制方式的控制原理图。给定电压与实 际输出电压经误差放大器得到误差控制信号uco，该信 号与锯齿波信号比较得到开关控制信号，控制开关管 的导通和关断，得到期望的输出电压。
图4-2(b)给出了脉宽调制的波形。锯齿波的频率决定 了变换器的开关频率。一般选择开关频率在几千赫兹
第4章 直流-直流变换器
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
主要内容：
降压变换器、升压变换器、降压-升压变换器的 拓扑结构、工作原理、在电流连续和断续模式 下的各物理量之间的函数关系；
21
❖ 降压变换器的可能运行情况：
电感电流连续模式

电力电子技术第3章(313.23)1精品PPT课件

电力电子技术第3章(313.23)1精品PPT课件
当a = 0°时，整流输出直流电压平均值最大，用Ud0
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：

电力电子技术(3)PPT课件

电力电子技术(3)PPT课件

0.707Id
O
晶闸管承受的最大正反向电压均为 2 U 2 。
t
Id Id
b)
Id Id
t Id
t t t t
t
2021
为了扩大移相范围，且去掉输出电压的负值，提高的Ud 值，也可以在负载两端并联续流二极管，如图3-11所示。接 了续流二极管后， 的移相范围可以扩大到0-180°。下面通 过一个例题来说明全控桥电路接了续流二极管后的数量关系 。
分析可以看到以下几点。
(1) 任一时刻，均有两个二极管同时导通，其中电位最高相的
共阴极组的二极管和电位最低相的共阳极组的二极管导通，每个
二极管导通120。
(2) 6个二极管的导通顺序为VDl-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6。共阴 极组换流顺序为VDl-VD3-VD5-VDl，自然换流点为图3-5中的d、e 、f等点；共阳极组换流顺序为VD2、VD4、VD6，自然换流点为 图3-5中的g、h、i等点。
2021
u2
O
t
ud
O id
i VT
O
1,4
i VT
O
2,3
O i2
O u VT 1,4
O
Id Id
Id Id
t Id
t
t t t
t
b)
图3-10 单相桥式相控整流电路 带电感性负载原理图及工作波形
数量关系
直流输出电压平均值
a a U d 1 a a2 U 2 sitd n (t) 22 U 2 co 0 s .9 U 2 cos
2021
2) 主要数量关系
直流输出电压平均值
a 1
1 c o s
U d 2a2 U 2 s intd (t) 0 .4 5 U 2 2

电力电子技术第四章ppt课件

电力电子技术第四章ppt课件

❖ 主要应用

▪ 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源 等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。
❖ 本章主要内容：
▪ 逆变电路的结构和工作原理（单相桥式、三相桥式逆 变电路）
可编辑课件PPT
2
4.1 逆变电路概述
1.逆变电路的基本工作原理 ❖ 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
▪ S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电 路组成。
可编辑课件PPT
5
2. 逆变电路的分类 逆变电路的分类 1 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源 电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路 (并联电容） Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源 电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电 （串连电感） 路Current Source Type Inverter-VSTI
▪ 利用全控型器件的自关断能力进行换流。
▪ 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器
件的电路中的换流方式是器件换流。
2. 电网换流（Line Commutation）
▪ 电网提供换流电压的换流方式。 ▪ 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需
要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源 逆变电路。
两者电压均衡。
❖ 应用： ▪ 用于几kW以下的小功率逆变 电源。 ▪ 单相全桥、三相桥式都可看成 若干个半桥逆变电路的组合。
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t 2
t4
t5 t6
t
ON
V1 V 2

《电力电子技术》PPT 第3章

《电力电子技术》PPT 第3章

2
2
2
U
(sin
t
1 3
sin
3t
1 5
sin
5t
22
2
U
1
sin(2m 1)t
m12m 1
（3-11）
基波有效值
U1
2
2U
（3-12）
全高次波有效值
UH
U2 ds
U
2 1
U
2 0
U
2 n
n2
（3-13）
则图3-2(b)的波形为矩形波时，其直流成份和有效值可计算出 =0，U 0 =UU（ds 据本章习题1的数据），则总的有效值为
（3-1）
图3-1 正弦电压波形
交流电压的有效值（RMS）、平均值，波形系数和波 高系数定如下：
有效值=
最大值
2
2U U 2
平均值=
2最大值
2
2U π
0.9U
波形系数=
有效值 平均值
U 0.9U
1.11
波高系数=
最大值 有效值
2U 1.41 U
（3-2） （3-3） （3-4） （3-5）
（3-8）
在（3-8）式中， 2，f f 1设T ，t 则
a0
V0
1 T
0Tu (t )dt
1
2
02
u( )d
an
2 T
0Tu(t) cos ntdt
1
02
u( ) cos nd
bn
2 T
0Tu (t )
sin
ntdt
1
02
u(
)
sin
nd
Un
a2 n

电力电子技术Power Electronics 22页PPT文档

电力电子技术Power Electronics 22页PPT文档
docin/sundae_meng
1.1 电力电子与信息电子
电子技术
电力电子器件制造技术
信息电子技术
电力电子技术
目前电力电子器件均用半导体 制成，故也称电力半导体器件。
模拟电子技术 数字电子技术
变流技术 ！！！
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(定义)：使用电力
用电力电子器件构成电力变换 电路和对其进行控制的技术， 以及构成电力电子装置和电力 电子系统的技术。
微型计算机
3 电力电子技术的应用
5）家用电器
docin/sundae_meng
3 电力电子技术的应用
6）其他
大型计算机的UPS
新型能源
docin/sundae_meng
航天技术
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
docin/sundae_meng
4.1 教材的内容简介
电力电子技术 Power Electronics
docin/sundae_meng
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
docin/sundae_meng
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
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。
电力电子技术变换的“电力”， 可大到数百MW甚至GW，也 可小到数W甚至mW级。
docin/sundae_meng
1.2 两大分支
变流技术
电力电子器件 电力电子变流技术

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。

电力电子技术双语课件第3-4章


VT
VT
Power
L
L
u2
u2
R
R
a)
b)
L did dt
Rid
2U2 sin t
(3-2)
ωt = ，id= 0
id
2U 2
sin(
R (t )
)e L
Z
2U2 sin(t ) Z
(3-3)
6
Single-phase half-wave controlled
rectifier with freewheeling diode
2 d
d
(t
)
2 Id
(3-7)
O uVT
t
g)
IVDR
1 2
2
Id2d (t)
2
Id
(3-8)
O
t
Maximum forward voltage, maximum reverse voltage
Disadvantages:
– Only single pulse in one line cycle
The time-domain behavior of a power electronic
circuit is actually the combination of consecutive
transients of the different linear circuits when the
power semiconductor devices are in different states.
VT3
VT1
Power
T i2 a
u1
u2
b
L ud

电力电子技术 第3版课件第4章


（2）交流调功电路或无触点开关电路对交流电源实现 通断控制，电路结构与相控交流调压类似。区别在于 调功电路仅在交流电过零时刻开关。在接通期间，负 载上承受的电压与流过的电流均是正弦波，仅仅表现 为负载通断。
交流调压和交流调功技术统称为交流开关控制技术 或交流电力控制技术。 （3）交-交变频电路也称直接变频电路（或周波变流 器），它不通过中间直流环节把电网频率的交流电直 接变换成不同频率的交流电的变换电路，包括相控式 交-交变频和矩阵式交-交变频。
4.2、交流调压电路
交流调压就是把固定幅值、频率的交流电变成幅值 可调的交流电。 （1）自耦变压器调压：输入输出电压波形如图4-1(a) 所示。 （2）相控式交流调压：用两只反并联晶闸管实现可 控双向开关，通过改变触发脉冲相位来调节输出电压， 如图4-1(b) 。 （3）斩控式交流调压：用全控型器件实现可控双向 开关，在图中阴影部分的时间内关断开关，在其他时 间内接通开关，如图4-1(c) 。
u
uu
uv
uw
(a) 0
t1 t 2 π
2π
t
ug (b)
61 2345
0
VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
(d)
VT1 VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
（e）uRU
t
uu
0
u RU
t
u
uu
uv
(a) 0 图43 /-π9 π
uw 2π
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
0
VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u
uu
uv
uw
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– DC component in the transformer current
7
3.1.2 Single-phase bridge fully-controlled rectifier
Resistive load
ud ud(id) id
b)
T
i2 a
VT 1 VT 3
id
0
t
uVT1,4
u1
Inductive (resistor-inductor) load
u2
T
VT
id
a) u1
uVT
u2
ud
b)
0 t1
ug
c) 0
ud
+
d) 0 id
e)
0
uVT
f) 0
2
t
t +
t
t
t
5
Basic thought process of time-domain analysis for power electronic circuits
3
Power
3.1.1 Single-phase half-wave controlled rectifier
Resistive load
u2
b) 0 t1 ug
2
t
T
VT
c) 0
t
uVT
id
ud
u1
u2
ud R
d) 0
t
uVT
e)
a)
0
t
Power
1
Ud 2
2U2 sin td(t)
2
Power
3.1 Single-phase controlled (controllable) rectifier
3.1.1 Single-phase half-wave controlled rectifier 3.1.2 Single-phase bridge fully-controlled rectifier 3.1.3 Single-phase full-wave controlled rectifier 3.1.4 Single-phase bridge half-controlled rectifier
T
u2
load
VT2 VD4
Power
Comparison with previous circuit: – No need for additional freewheeling diode – Isolation is necessary between the drive circuits
of the two thyristors
2 d
d
(t
)
2 Id
(3-7)
O uVT
t
g)
IVDR
1 2
2
Id2d (t)
2
Id
(3-8)
O
t
Maximum forward voltage, maximum reverse voltage
Disadvantages:
– Only single pulse in one line cycle
Id
Ud R
2
2U 2
R
1 cos
2
0.9 U 2 R
1 cos
2
For thyristor
I dVT
1 2
Id
0.45U 2 R
1 cos
2
IVT
1
(
2U2 sint)2 d(t) U2
2 R
2R
1 sin 2
2
For transformer
(3-10)
(3-11) (3-12)
The time-domain behavior of a power electronic
circuit is actually the combination of consecutive
transients of the different linear circuits when the
power semiconductor devices are in different states.
Id
t
O i2
Id
t
O
t
fully-controlled rectifier
Additional freewheeling diode
14
Another single-phase bridge half-controlled rectifier
VT1 VD3
3.2.2 Three-phase bridge fully-controlled rectifier (the most widely used circuit among three-phase rectifiers)
17
Power
Power
3.2.1 Three-phase half-wave controlled rectifier
Power
Inductive load (L is large enough)
u2
T
VT
id
u VT
iVDR
L
b)
O ud
t1
c)
t
a) u 1
u2
ud
O
t
id
VDR
R
d)
Id
O
t
IdVT
2
Id
IdVDR 2 Id
iVT
Id
(3-5)
e)
(3-6)
O iVDR
-
+
t
f)
I VT
1
2
I
Power
I I2
1
(
2U2 sin t)2 d (t) U2
R
R
1 sin 2
2
(3-13)
9
3.1.2 Single-phase bridge fully-controlled rectifier
Inductive load
u2
(L is large enough)
O
t
id
ud
Transformer current
10
Power
Electro-motive-force (EMF) load
With resistor
id
ud
R O
ud
id
E
O
a)
b)
Discontinuous current id
E t Id t
11
Electro-motive-force (EMF) load
rectifier circuits 3.4 Capacitor-filtered uncontrolled rectifier 3.5 Harmonics and power factor of rectifier circuits 3.6 High power controlled rectifier 3.7 Inverter mode operation of rectifier circuit 3.8 Realization of phase-control in rectifier circuits
15
Summary of some important
points in analysis
When analyzing a thyristor circuit, start from a diode circuit with the same topology. The behavior of the diode circuit is exactly the same as the thyristor circuit when firing angle is 0. A power electronic circuit can be considered as different linear circuits when the power semiconductor devices are in different states. The time-domain behavior of the power electronic circuit is actually the combination of consecutive transients of the different linear circuits. Take different principle when dealing with different load
VT3
VT1
Power
T i2 a
u1
u2
b
L ud
R
O
id
iVT1O,4 iVT2O,3
O i2 O uVT1,4
Id Id
Id Id
VT4
VT2
U d
1
O
a)
b)
2U 2
sintd(t)
22
U2
cos
0.9U 2
cos
t Id
t t t t
t
(3-15)
Commutation
Thyristor voltages and currents
ud
=
E
0
t
Power
id
O
t
L 2 2U2 2.87 103 U2 (3-17)
Idmin
I dm in
12
3.1.3 Single-phase full-wave controlled rectifier