第二章 电力电子拓扑基础 《高等电力电子技术》课件
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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》PPT第2章2.4电力电子器件的模块化模块是在单个元件基础上发展起来的新器件,它是有若干个半导体芯片按不同的用途和目的进行接线后,封装成一个块状整体。
90年代已经开始普及,除少数超大功率器件外,一般中小功率器件均模块化。
其优点是外部接线简单,抗干扰能力增强。
2.5 智能电力电子模块(IPM)IPM(IntelligentPowerModule)智能电力电子模块是功率集成电路PIC(PowerIntegratedCircuits)的一种。
一类称为高压集成电路,简称HVIC,它是横向高耐压电力半导体器件与控制电路的单片集成;另一类即IPM,它是纵向电力半导体器件与控制电路保护电路以及传感器电路等多功能集成。
由于高度集成化使模块结构十分紧凑,避免了由于分布参数、保护延迟等带来的一系列技术难题,使变频器的可靠性得到进一步提高。
IPM的智能化表现为可以实现控制、保护、接口三大功能,构成混合式电力集成电路。
2.6全控型电力电子器件的比较1电压、电流的比较图2-45电压、电流的比较2性能的比较200200200200125150最高工作结温(℃)中等高高高低中等di/dt高高高高低中等du/dt中等低低很低中等高门栅极驱动功耗100200×10320×103501050最大开关速度(kHz)10倍额定值5倍额定值5倍额定值5倍额定值10倍额定值3倍额定值浪涌电流耐压量100~500306604030正向导通电流密度(A/cm2)220200100~12400~1003500400正向电流范围(A)500~450050~150050~1000200~2500500~9000100~1400正向阻断电压范围(V)500~450000200~2500500~6500<50反向电压阻断能力(V)导通/关断导通/关断阻断阻断阻断阻断常态电压电压电压电压电流电流控制方式S.ITHS.ITVDMOSIGBTGTOBJT器件名称2.7电力电子器件的相关技术1串并联技术图2-47直流输电用晶闸管变换装置的一个模块(桥式电路的一个臂)该模块均衡电路由以下几部分构成。