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电力电子技术双语课件第1章

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电力电子课件第一章

电力电子课件第一章

2020/5/8
7
一、电力电子技术的定义
1、定义
电力电子技术：是电子技术的分支，是应用 于电力领域的电子技术，也就是使用电力电 子器件对电能进行变换和控制的技术。
为什么对电能的变换和控制： 需求所致，即公用电网 直接得到的交流电以及从蓄电池、干电池得到的直流 电不能够直接满足需求。
“电力电子技术是人的消耗和循环系统”
5、电力电子技术与电气工程间关系
电电电 连
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电电电
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电电
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电电电电
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电电 电电
? 主要关系： 1） 通常把电力电子技术归属于电气工程学科 2） 电力电子技术电气工程学科中一个最为活跃的分支
电电电电
电电电电
电电电电
电电电电 电电电电
电电电电
2020/5/8
电气工程
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电电 电电
电力电子电路和电子电路
? 两者分析方法一致，仅应用目的不同(电力变换和控
制←→信息处理）。
? 广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算做
电力电子电路。
? 电力电子电路广泛用于电视机、计算机等电子装置 中，其电源部分都是电力电子电路。
2020/5/8
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一、电力电子技术的定义
2、电力电子技术的分支 电力电子技术：电力电子器件制造技术
电力电子变流技术
电力电子器件制造技术： 基于半导体物理
663A/4.5kV IGCT
2020/5/8
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一、电力电子技术的定义
2、电力电子技术的分支 电力电子技术：电力电子器件制造技术
电力电子变流技术

电力电子技术(第3版)PPT 第一章 电力电子器件

电力电子技术(第3版)PPT 第一章 电力电子器件
采用硒堆保护的优点是它能吸收较大的浪涌能量；但存在体积大， 反向特点不陡，长期放置不用会发生“储存老化”，即正向电阻增大， 反向电阻降低而失效的缺点，所以使用前必须先加50%的额定电压 10min，再加额定电压2h，才能恢复性能.
Date:
2021-6-26
Page: 25
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
2） 非线性电阻保护
硒堆由成组串联的硒整流片构成，如图所示为硒堆保护几种接 法。(a)图为单相时的接法。单相时用两组对接后再与电源并联； (b)、(c)为三相的接法，三相时用三组对接成Y形或用六组结成D形。
硒堆保护几种接法 a）单相连接 b）三相Y型连接 c）三相△连接
（1）电阻均流 如图b)所示，在并联的各晶闸管中串入一小电阻R是最简便的均流方
法。均流电阻R由下式决定： R (0.5 ~ 2)UT () I Ta
串入均流电阻R后，电流分配不均匀度可大大地改善，但因电阻上有损耗， 并且对动态均流不起作用，只适用于小功率场合。对于大电流器件的并联，均 流可领先各并联支路的快熔电阻、电抗器电阻和连接导线电阻的总和来达到。
Date:
2021-6-26
Page: 31
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（1）静态均压（正反向阻断状态下的均压）
Date:
2021-6-26
Page: 32
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（2）动态均压（开通过程与关断过程的均压）
Date:
2021-6-26
Page: 33
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
IF
UROM URSM
+
_

电力电子技术基础 第1章 绪论

电力电子技术基础 第1章 绪论
、电力变换的基本原理
4）AC/AC变换
下图也是用两个开关组成的简单变流电路，输入端接的是交流电us。
每个开关与一个二极管串联表示流过开关的电流方向 是单向的。这是因为在实际电路中这两个开关采用晶闸管， 晶闸管是单向导电的。
如果开关K1和K2都采取通断控制，则可以将 交流电变为交流电，即AC/AC变换。
控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置的性能满足各种需求; 电力电子技术可以看成弱电控制强电的接口，控制理论是实现该接口的
强有力纽带。
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术， 是使用器件对电力进行变换和控制的技术。 这个器件指的是功率半导体器件，也称为电力电子器件。
用倒三角描述，如图所示。
电子学
电路、器 件
电力 电子技术
连续、离散
控制 理论
静止器、旋转电机
电力学
3
第1章 绪论 1.1电力电子技术的定义
电子技术
• 所用器件： 晶体管、场效应管、 集成电路、微处理器 、电感、电容。
• 完成功能： 信号产生、变换、存 储、发送、接收。
• 基础理论： 电路、磁路、电磁场
这四类变换器将在后继章节中详细论述，下面简单介绍电力变换的基本原理8 。
第1章 绪论 1.2电力变换的基本原理
上述的电力变换中使用的电力电子器件都是工作在开关状态。 电力电子器件为什么工作在开关状态？ 为了使器件的功率损耗(P=UI)最小： 器件开通时，通过的电流i很大，但器件上的电压u≈0 器件断开时，承受的电压u很高，但流过的电流i≈0
4
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电子学
电力学
电路、器 件

西交大-电力电子技术ppt5.5版_第1章

西交大-电力电子技术ppt5.5版_第1章
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1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电力学
电力电子技术广泛用于电气工程中，这是电力电 子学和电力学的主要关系。“电力学”这个术语 在我国已不太应用，可用“电工科学”或“电气 工程”取代之。 各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静 止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、 电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中， 因此无论是国内国外，通常都把电力电子技术归 属于电气工程学科。电力电子技术是电气工程学 科中的一个最为活跃的分支。
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1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
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1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎 明期。 ☞1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控 制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电 力领域的先河。 ☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。 ☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了 电子技术的一场革命。
16/21
1.3 电力电子技术的应用
■电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅用于 一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信 系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调 等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。 ◆一般工业 ☞工业中大量应用各种交直流电动机，都是用 电力电子装置进行调速的。 ☞一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近 年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。

电力电子技术第一章

电力电子技术第一章

5. 最高工作结温TJM
Hale Waihona Puke 6. 浪涌电流IFSM指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频 周期的过电流。
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四.
电力二极管的主要类型
按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能， 特别是反向恢复特性的不同介绍。
1. 普通二极管（General Purpose Diode）
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路 其反向恢复时间较长5μs 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
PN结的反向击穿（两种形式)
雪崩击穿
齐纳击穿 均可能导致热击穿
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二.
1. 静态特性
电力二极管的基本特性
正向 导通
主要指其伏安特性
门槛电压UTO，正向电流IF开始明 显增加所对应的电压。
与IF对应的
电力二极管
反向 击穿 反向截 止状态
两端的电压即为 其正向电压降UF 。
承受反向电压时，只有微小而数 值恒定的反向漏电流。 图1-4 电力二极管的伏安特性
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一. 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗
通态损耗 主要损耗 断态损耗
开通损耗
开关损耗
关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
6
二. 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。 在主电路
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四.
电力二极管的主要类型
简称快速二极管 快恢复外延二极管
2. 快恢复二极管 （Fast Recovery Diode——FRD）

电力电子技术王兆安第五版第一章英文课件

电力电子技术王兆安第五版第一章英文课件

Power
V2关断而V3开通 时输入出负脉冲
图1-29 典型的直接耦合式GTO驱动电路
V3关断后电阻R3和R4 提供门极负偏压
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1.7 Protection of power semiconductor devices
Protection circuits Overvoltage protection Overcurrent protection Snubber circuits—specific protection circuits that circuits— can limit du/dt or di/dt TurnTurn-on snubber TurnTurn-off snubber
Supplement: Practical Application Issues of Power Semiconductor Devices
Outline
Practical application issues of power semiconductor devices Gate drive circuit (Section 1.6 in the Chinese textbook) Protection of power semiconductor devices (Section 1.7 in the Chinese textbook) Series and parallel connections of power semiconductor devices (Section 1.8 in the Chinese textbook)
G
O
t
5V的负偏压
Power
iG O
正的门极电流
t
图1-28 推荐的GTO门极电压电流波形

电力电子技术概述 PPT课件

代化以巨大的推动力
1.1 什么是电力电子技术
电力电子技术与控制理论的关系
1) 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统 的性能满足各种需求
2) 电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电 和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带
3) 控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动 化技术的基础元件和重要支撑技术
➢ 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电 源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置
1.3 电力电子技术的应用
4) 电子装置用电源
➢ 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信 设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源， 现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需 的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电 源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由 于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了 线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电 源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
➢ 电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和 驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。 一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠 变频器和斩波器驱动并控制
➢ 飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空 和航海都离不开电力电子技术
➢ 如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力 电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统， 而近年来交流变频调速已成为主流
1.3 电力电子技术的应用
➢ 传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来 兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源、可 再生能源及新型发电方式越来越受到重视。其中 太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更 是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制 约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲， 需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当

电气工程及其自动化专业英语第一单元课件


AC and DC electricity
AC (Alternating Current): The flow of electricity in which the direction of current changes periodically.
DC (Direct Current): The flow of electricity in which the direction of current remains constant.
02
Basic knowledge of electrical engineering
Basic concepts of circuits
Circuit
A closed path that allows current to flow.
Series and parallel circuits
Series circuits have current flow in the same direction, while parallel circuits have current flow in opposite directions.
Over time, Electrical Engineering and Automation has evolved to include a wide range of sub-fields, including power engineering, control systems, robotics, and more.
Computer control systems can be used for a wide range of applications, including industrial manufacturing, process control, aviation, and more.

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1-4.ppt


史前期 （黎明期）
晶闸管问 世，(公元
元年)
全控型器件 迅速发展
晶体管诞生
1904
1930
1947 1957 1970 1980 1990 2000 t(年)
电子管 问世
水银（汞 弧）整流 器时代
晶闸管时代
IGBT出现 功率集成器件
电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的
电力电子技术的发展史（续）
及其家族器件（FST、RCT、TRIAC、LCT）
❖ 全控型器件： 通过控制极（门极或基极或柵极） 是否施加驱动信号既能控制管子导通又能控制管
子关断，如GTO、GTR、IGBT、 MOSFET及其它新
型场控器件MCT、IGCT、SIT、SITH、IPM等
2020/4/9
1-38
➢ 按器件内部载流子参与导电的种类分类： ❖单极型器件：只有一种载流子参与导电，如 MOSFET、SIT等
2020/4/9
1-37
5、分类
➢ 按其开关控制性能分类：
❖ 不控型器件： 无控制极，器件的导通与关断完 全由其在主电路中承受的电压和电流决定，正偏 置导通、反偏置关断，如电力二极管(D)
❖ 半控型器件： 控制极（门极）只能控制管子导 通而不能控制管子关断，器件的关断完全由其在
主电路中承受的电压和电流决定，如晶闸管(SCR)
1-43
2.2 电力（功率）二极管
一、工作原理（基本与普通二极管相同） ➢PN结：正向导通 反向截止
二、外形
2020/4/9
A
K A
a)
• 现代电力电子技术与传统电力电子技术相比较， 有如下特点：
➢高频化（减小体积、重量、静音） ➢模块化（器件、控制单元、系统） ➢全控型（IGBT为主） ➢控制技术数字化（DSP） ➢绿色化（节能、减少污染）
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12
II.
The history
Application of fast-switching Invention of fully-controlled Thyristor semiconductor devices GTO GTR Mercury arc rectifier Power MOSFET Power diode Vacuum-tube rectifier Thyristor Thyristor Thyratron (microprocessor)
Other applications
14
Industrial applications
Motor drives
Electrolysis
Electroplating
Induction heating
Power
Welding Arc furnaces and ovens Lighting
15
Transportation applications
13
III. Applications
Industrial Transportation Utility systems
Power supplies for all kinds of electronic equipment
Power
Residential and home appliances
Space technology
Power electronics: to process electric power
Other classifications of electronics
Power
Electronics
Vacuum electronics: using vacuum devices, e.g, vacuum tubes devices Solid (Solid state) electronics: using solid state devices, e.g, semiconductor devices Physical electronics: physics,material,fabrication, and manufacturing of electronic devices Applied electronics: application of electronic devices to various areas 9
Feedback/ Feed forward
Controller
Reference
Power
-heating -power converter -other electric or electronic equipment
The task of power electronics has been recently extended to also ensuring the currents and power consumed by power converters and loads to meet the requirement of electric energy sourconverter AC to DC converter ( Fixed frequency : AC controller (Rectifier) Variable frequency: Cycloconverter or frequency converter)
Power
4
Conversion of electric power
Power input
Electric Power Converter
Power output
Other names for electric power converter:
-Power converter -Converter -Switching converter -Power electronic circuit -Power electronic converter Changeable properties in conversion Magnitude Frequency, magnitude, number of phases 5
Power
The objective of power electronics is exactly about how to use electric power, and how to use it effectively and efficiently, and how to improve the quality and utilization of electric power.
IGBT Power MOSFET Thyristor (DSP)
Power
1900
1957
mid 1970s
late 1980s
Pre-history
1st phase
2nd phase
3rd phase
The thread of the power electronics history precisely follows and matches the break-through and evolution of power electronic devices
Power electronics and information electronics make two poles of modern technology and human society—— information electronics is the brain,and power electronics is the muscle.
(commanding)
Control is invariably required. Power converter along with its controller including the corresponding measurement and interface circuits, is also called power electronic system.
Trains & locomotives
Subways
Trolley buses
Magnetic levitation
Power
Electric vehicles Automotive electronics Ship power systems Aircraft power systems
16
Utility systems applications
8
2) Relation with information electronics
A Classification of electronics by processing object
Information electronics: to process information
Electronics
DC
DC to DC converter (Chopper)
DC to AC converter (Inverter)
6
Power electronic system
Generic structure of a power electronic system
Power input
Power Converter
7
Typical power sources and loads for a power electronic system
Source
Power input
Vi ii
Power Converter
Power output
io Vo
Load
-Electric Motor -light
-Electric utility -battery -other electric energy source -power converter
Power
Power electronics
Electronics
Power systems Electromagnetics
Solid state physics
Power electronics is currently the most active discipline in electric power engineering worldwide.
Control input
Power output
Feedforward/Feedback
Power
Controller
Reference
Feedback/Feedforward ( measurements of output signals )
( measurements of input signals )
Power
A more exact explanation:
The primary task of power electronics is to process and control the flow of electric energy by supplying voltages and currents in a form that is optimally suited for user loads.
Chapter 1 Introduction
Outline
I. What is power electronics?
II. The history III. Applications
Power
IV. A simple example
V. About this course
2
I.
What is power electronics?