电源变换和控制技术基础知识ppt课件.ppt

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1、第二章电源变换和控制技术基础知识本章重点:(1)电源变换基本概念(2)常见电力电子器件(3)AC-DC电路:整流(4)DC-AC电路:逆变(5)脉宽调制控制技术(PWM)简介第一节电源变换的基本概念1.认识交流和直流2.为什么要实现交流和直流之间的转换?电能利用的主要方式是交流。与直流相比,交流电能更容易远距离传输,具有很多优点。太阳能发电、燃料电池等能量输出是直流的形式,需要转变成交流才能并入大电网进行传输和使用。太阳能发电应用前景广阔。电动汽车、手机充电等场合,需要将电网的交流电能转换成直流电才能够给电池充电。3.如何实现交流和直流之间的转换?直流

2、到交流的转换原理一个简单的直流电路一个复杂点的直流电路讨论:1)如果要得到50Hz交流波形怎么办?2)如果想改变交流电压的幅值怎么办?交流到直流的转换原理一个复杂点的交流电路实现交流直流之间转换的关键是找到一个合适的开关并对其进行控制!!!初略起来看,这里控制的意思是指在合适的时间打开或者关断开关!若要产生50Hz的交流波形,开关的开断次数起码是100次/秒。手工操作基本上不可能的,必须依靠电路来实现。于是就有了所谓的控制器,一般为一个嵌入式系统。在能源领域,28系列DSP(digitalsignalprocessor)芯片应用广泛。讨论:思考一下,校

3、园附近有哪些能源可以服务于我们的生活?你是否已经具备了相关的知识和能力?第二节常见的电力电子器件1电力电子技术的基本概念1)电子技术是根据电子学的原理,运用电子元器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学。主要包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。电力电子技术可以理解为在电力领域应用的电子技术。信息电子技术电力电子技术电子技术二极管、三极管数电、模电、集成电路……整流二极管、晶闸管、IGBT等整流电路、逆变电路、变频电路……2)信息电子技术和电力电子技术的联系与区别:联系:同根同源。工作原理、制造技术基本一致。在实际的设备中,是信息电子电路

4、去控制电力电子的电路。主要的区别:(1)信息电子技术主要是传递信息,电力电子技术要传递电能;(2)信息电子电路流过的功率很小,器件主要工作在开关状态或者放大状态。电力电子电路传输的功率比较大,甚至很大,器件工作在开关状态。3)电力电子技术应用领域: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。直流变频空调电力机车电动汽车充电器电机及其控制器在工业发达国家,60%的电能在使用之前经过了电力电子的设备!可见研究电力电子技术,具有广阔地

5、市场前景。2电力电子器件的分类按照能够被控制电路信号所控制的程度:2)半控型器件☞主要是指晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件。☞器件的导通可控,但关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。3)全控型器件☞目前最常用的是PowerMOSFET和IGBT。☞通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断。1)不可控器件☞电力二极管(PowerDiode)。☞不能用控制信号来控制其通断。按照驱动信号的性质:2)电压驱动型☞仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。1)电流驱动型☞通过从控制端注入或者抽出电流来实

6、现导通或者关断的控制。3不可控器件——电力二极管(PowerDiode)1)回忆:《模电》中我们所学习过的二极管PN结的形成(扩散运动与漂移运动)PN结正向导电(扩散运动加剧)PN结反向截止(偏移运动加剧)晶体二极管二极管电气符号2)电力二极管的外观整流二极管及模块电力二极管的基本结构和电气图形符号无论工作原理还是电气符号,用于信息电子中的二极管和电力二极管是一致的。均为一个正方向导通、反方向阻断的器件。3)电力二极管的伏安特性反向重复峰值电压反向击穿电压正向平均电流反向恢复电流正向通态压降讨论:1)电力二极管为什么称之为不可控器件?2)你觉得,该如何

7、用一段程序去描述一个电力二极管?4)认识一下Matlab/Simulink中的电力二极管:(1)进入Simulink,选择PowerElectronics库(2)右边寻找一个Diode的模块(3)右击该模块,输入参数(4)在Simulink中的Diode模型:5)Simulink中电力二极管应用例子:讨论:1)电力二极管为什么称之为不可控器件?2)你觉得该如何用一段程序代码去描述一个电力二极管的特性?4半控器件——晶闸管(Thyristor)1)晶闸管是一种控制信号可控制其导通,但不可控制关断的半控型器件。晶闸管及模块(一般有三根引出线A、K、G)2)

8、晶闸管四层PNPN结构及其电气符号:当晶闸管阳极承受正向电压,控制极也加正向电压时,形成了强烈

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