《变换与控制技术》课件.ppt

变换与控制技术欢迎来到《变换与控制技术》课程。本课程旨在帮助学生深入理解和掌握电力电子变换与控制的核心技术，培养解决实际工程问题的能力。通过系统学习，学生将能够设计和应用各种电力电子变换器和控制系统，为未来的职业发展打下坚实的基础。

课程目标和学习内容课程目标本课程旨在使学生掌握电力电子变换与控制的基本原理、设计方法和应用技术。通过学习，学生应能够分析和设计各种电力电子变换器，并掌握电机控制、控制系统建模与设计等相关技术。学习内容课程内容包括电力电子器件、AC/DC变换、DC/DC变换、DC/AC变换、AC/AC变换、电机控制技术、控制系统建模、控制系统设计、数字控制技术以及新能源发电与控制等。能力培养通过本课程的学习，学生将具备电力电子变换器和控制系统的设计、分析和应用能力，能够解决实际工程问题，并为未来的职业发展打下坚实的基础。

第一章：电力电子技术基础电力电子器件介绍电力电子器件的类型、特性和应用。包括二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。重点讲解器件的工作原理、参数特性和驱动方法。电路拓扑讲解电力电子电路的基本拓扑结构，如整流电路、DC/DC变换电路、逆变电路等。分析不同拓扑结构的特点和适用场合。控制策略介绍电力电子电路的常用控制策略，如PWM控制、电压控制、电流控制等。重点讲解控制策略的原理、实现方法和性能指标。

电力电子器件概述1器件类型电力二极管、晶闸管（SCR）、电力MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、碳化硅（SiC）器件、氮化镓（GaN）器件。2主要参数额定电压、额定电流、开关速度、导通电阻、热阻、最大结温。这些参数决定了器件的应用范围和性能。3应用领域电源、电机驱动、新能源发电、电力传输与分配、电动汽车。不同应用领域对器件的性能要求不同。4发展趋势高频化、高效化、小型化、集成化、智能化。新材料和新工艺的不断涌现推动电力电子器件的快速发展。

二极管和晶闸管二极管单向导电性是二极管的基本特性。正向导通时，电压降较小；反向截止时，电流极小。主要参数包括额定电压、额定电流、反向恢复时间。晶闸管晶闸管是一种可控的开关器件，通过控制栅极电流来控制导通。导通后，栅极失去控制作用，需要外部电路关断。主要参数包括额定电压、额定电流、触发电流。

MOSFET和IGBTMOSFETMOSFET是一种电压控制型器件，具有开关速度快、驱动电路简单等优点。主要参数包括额定电压、额定电流、导通电阻、栅极电荷。IGBTIGBT结合了MOSFET和BJT的优点，具有驱动功率小、耐压高等特点。主要参数包括额定电压、额定电流、开关速度、饱和压降。

电力电子器件的驱动电路1驱动电路的作用驱动电路用于将控制信号转换为适合电力电子器件要求的电压和电流信号，以实现器件的可靠开关。包括隔离、放大、保护等功能。2驱动电路的设计驱动电路的设计需要考虑器件的类型、参数、工作频率等因素。常用的驱动电路包括电阻驱动、电容驱动、集成驱动等。3驱动电路的保护驱动电路需要具备过流保护、过压保护、短路保护等功能，以防止器件损坏。常用的保护方法包括限流电阻、TVS管、熔断器等。

第二章：AC/DC变换技术单相整流将单相交流电转换为直流电。常用的电路包括半波整流、全波整流、桥式整流。重点讲解电路的工作原理和参数计算。三相整流将三相交流电转换为直流电。常用的电路包括三相半波整流、三相桥式整流。重点讲解电路的工作原理和参数计算。功率因数校正提高交流侧的功率因数，减少谐波污染。常用的技术包括无源功率因数校正、有源功率因数校正。重点讲解技术的原理和实现方法。

整流电路的基本原理二极管导通交流电压正半周，二极管导通，电流流过负载。1二极管截止交流电压负半周，二极管截止，无电流流过负载。2直流输出经过滤波，得到平滑的直流电压。3

单相整流电路1桥式整流效率高，应用广泛。2全波整流输出电压较高。3半波整流结构简单，成本低。

三相整流电路1三相桥式2三相半波3可控整流

功率因数校正技术功率因数校正（PFC）技术用于提高交流侧的功率因数，减少谐波污染。无源PFC结构简单，成本低，但功率因数提高有限。有源PFC功率因数接近1，但电路复杂，成本高。

第三章：DC/DC变换技术Buck变换器降压变换器，输出电压低于输入电压。Boost变换器升压变换器，输出电压高于输入电压。Buck-Boost变换器升降压变换器，输出电压可高于或低于输入电压。

DC/DC变换器的基本原理开关控制通过控制开关器件的导通和截止时间，改变电路的拓扑结构，实现电压和电流的变换。储能元件电感和电容是DC/DC变换器中的储能元件，用于平滑电压和电流，提高变换器的效率。反馈控制通过反馈控制，实现输出电压的稳定，抑制输入电压和负载的变化对输出的影响。

Buck变换器工作原理当开关管导通时，输入电压通过电感向负载供电，电