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1、电力电子装置及系统课 件 素 材第1章 绪论1.1 电力电子装置及系统概述1.1.1 电力电子装置及系统的概念图1.1电力电子装置及其控制系统1.1.2 电力电子装置的主要类型1.1.3 电力电子装置的应用概况1.1.4 电力电子装置的发展前景1.2 半导体电力电子开关器件1.2.1 电力二极管图1.2半导体二极管1.2.2 晶闸管图1.3晶闸管符号及接法图1.4GTO的符号1.2.3 电力晶体三极管图1.5BJT的符号图1.6双极性晶体管开通、关断波形1.2.4 电力场效应晶体管图1.7 P-MOSFET的符号和等效电容1.2.5 绝缘门极双极型晶体管IGBT图1.8IGBT等效电路及其符号
2、图1.9IGBT管擎住效应原理图*1.2.6 MCT和IGCT图1.10MCT等效电路模型及符号1.2.7 半导体电力开关模块和电源集成电路图1.11IPM内部结构图1.3 电力电子器件的应用技术1.3.1 散热技术图1.12稳态等效热路图1.3.2 缓冲电路图1.13常用的关断缓冲电路图1.14BJT的电流、电压关断波形图1.15常用开通缓冲电路图1.16BJT电流、电压的开通波形图1.17BJT开关轨迹的改变1.3.3 保护技术图1.18交流电流互感器图1.19霍耳元件示意图图1.20LEM的工作原理示意图图1.21控制极保护电路图1.22自锁式保护电路习题及思考题第2章 高频开关电源2.
3、1 高频开关电源概述2.1.1 高频开关电源的发展状况图2.1线性稳压电源原理图2.1.2 高频开关电源的基本组成图2.2各种变换拓扑电路及主要工作波形图2.3电压模式控制原理图图2.4电压前馈模式控制原理图图2.5电流控制模式原理图2.2 单端反激开关电源2.2.1 单端反激电源的基本关系式图2.6单端反激电源2.2.2 自激型单端反激开关电源图2.7自激型单端反激电路工作原理图2.8单端自激反激开关电源的实用电路图2.9电路实测波形2.2.3 他激型单端反激开关电源图2.10UC3842内部结构框图图2.11UC3842组成的小型充电器*2.3 高频开关变压器2.3.1 磁性材料的基本术语
4、和定义图2.12磁化曲线图2.13磁导率与温度的关系2.3.2 开关变压器常用的磁性材料2.3.3 高频开关电源变压器的设计原则图2.14开关电源变压器磁滞回线图2.15变压器的分布电容2.3.4 单端反激式开关电源变压器计算图2.16单端反激变换器等效电路图2.17初级电感对电流、电压波形的影响2.4 功率因数为1的高频整流器2.4.1 非连续电流模式功率因数校正器图2.18峰值电流控制原理图2.19峰值电流控制模式波形2.4.2 连续电流模式功率因数校正器图2.20UC3854的控制模式电路图图2.21UC3854典型应用电路原理图2.4.3 三相高频整流器图2.22滞后电流控制图2.23
5、单相半桥PWM高频整流器图2.24各开关状态下的等效电路图图2.25电路运行矢量分析图2.26PWM高频整流器控制系统基本功能框图图2.27SPWM高频整流器习题及思考题第3章逆变器3.1 恒频恒压正弦波逆变器3.1.1 逆变器概论图3.1主电路拓扑结构图3.2直流脉宽调制原理图3.3两种SPWM调制模式图3.4变压器的磁滞回线图3.5直流不平衡的模拟补偿方法图3.6抗直流偏磁数字PI控制器3.1.2 单相恒压恒频正弦波逆变器实例图3.7单相逆变器主电路原理图图3.8SPWM控制电路框图图3.9数字分频电路图3.10标准正弦波形成电路图3.11SPWM波形成电路及其波形图3.12TLP250组
6、成的驱动原理3.1.3 三相恒压恒频正弦波逆变器图3.13三相逆变系统组成原理图图3.14三相SPWM系统框图图3.15IR2130结构及应用电路图3.16瞬时值内环反馈双环控制框图图3.17单相半桥式电路图3.18SPWM调制形成图3.19补偿前后幅频特性示意图图3.20平均值外环控制简化框图*3.1.4 数字化波形控制技术图3.2140kVA三相逆变器主电路原理图图3.22逆变器的等效电路模型图3.23逆变器的系统控制框图图3.24电压反馈单环PID控制的逆变器系统框图图3.25参数r、r、n变化时系统闭环波特图图3.26单环PID控制实验波形图3.27带输出电流前馈的双环控制系统框图图3
7、.28控制器与观测器原理框图图3.29基于状态观测器的双环控制实验波形图3.30基于输出前馈解耦的双环控制系统框图图3.31基于前馈解耦的双环控制实验波形图3.32滞环电压控制框图图3.33无差拍控制系统框图图3.34重复控制系统框图图3.35基于遗传算法优化的模糊重复控制框图图3.36基于遗传算法优化的模糊重复控制实验波形3.2 交流电动机变频调速系统3.2.1 变频调速概论图3.37三相逆变器电压空间矢量PWM控制原理图3.38等效空间矢量U3.2.2 智能功率模块变频调速装置图3.39PM75RSE120内部结构图图3.4080C196MC微处理器内部结构图3.2.3 高压变频器图3.4
8、1高压变频器结构3.3 感应加热电源3.3.1 高频谐振逆变器的工作原理图3.42并联谐振式电路的结构图3.43串联谐振式感应加热电源3.3.2 高频感应加热电源的控制习题及思考题第4章 不间断电源UPS4.1 UPS的功能及原理4.1.1 概述图4.1典型UPS结构图4.1.2 UPS的类型及其工作原理图4.2后备式UPS系统结构图图4.3双变换在线式UPS系统框图图4.4UPS高频机系统结构图图4.5在线互动式UPS原理图图4.6Delta变换UPS原理图4.1.3 典型UPS的性能对比4.1.4 UPS的发展方向图4.7高频隔离UPS系统结构框图4.2 UPS的组成和设计图4.8不间断电
9、源装置组成框图4.2.1 蓄电池组图4.9UPS蓄电池典型充电过程4.2.2 整流器和PFC电路4.2.3 逆变器图4.10有源功率因数校正及半桥逆变结构4.2.4 逆变、市电的切换电路图4.11UPS中常用的转换开关图4.12采用各种开关作为转换元件的UPS转换4.2.5 滤波电路4.2.6 旁路控制电源和系统辅助电源4.2.7 接地装置、保护和报警系统4.3 UPS输出电压控制4.3.1 UPS输出电压波形控制4.3.2 UPS同步锁相技术图4.13锁相环的基本原理图4.14UPS同步锁相电路图4.15市电过零点检测电图4.16相差检测示意图图4.17数字锁相环控制框图图4.18线性化后的
10、数字锁相环控制4.3.3 UPS交流电压幅值快速检测图4.19交流电压幅值检测原理*4.4 UPS的模块化及串并联冗余技术4.4.1 “冗余式”UPS供电系统结构图4.20两台UPS构成的“热备份”冗余供电系统图4.21“1+1”型直接并机方案4.4.2 UPS的模块化系统设计图4.22大容量UPS模块化结构设计4.4.3 UPS的并联控制策略图4.23两台逆变电源并联运行等效电图4.24主从式并联控制逆变电源系统框图图4.25逆变电源分散逻辑并联控制框图图4.26WB无互连线逆变电源图4.27电力线载波通信结构框图图4.28用电力线载波通信实现逆变器无互联线并联的连线图习题及思考题第5章 直
11、流-直流变流装置5.1 应用直流斩波变换的调速系统5.1.1 直流电动机无触点启动器图5.1无触点起动器原理图5.1.2 四象限斩波调速系统图5.2四象限斩波调速主电路原理图图5.3调速系统原理框图5.2 滑差电机调速系统图5.4滑差电机调速原理图5.5锁相控制系统图5.6鉴频鉴相电路图5.7鉴相环节的原理图5.8低通滤波器5.3 具有中间变换环节的DC/DC变换器5.3.1 主电路工作原理图5.924V直流电源系统框图图5.1024V直流电源主电路基本结构图5.3.2 控制电路工作原理图5.11TL494内部原理框图及外围电路图5.12TL494内部各点波形图5.3.3 驱动电路及IGBT的
12、短路保护图5.13EXB841驱动器内部结构及典型应用图图5.14闭环控制系统的控制图*5.4 高频软开关变换5.4.1 概论5.4.2 移相控制全桥软开关DC/DC变换器图5.15移相全桥零电压开关DC/DC电源图5.17UC3875输出连接的驱动电路图5.18数字化控制系统框图图5.19实验波形图5.20单模块系统框图图5.21双模块并联系统框图图5.22实验波形习题及思考题第6章 晶闸管变流装置6.1 晶闸管交流变换器6.1.1 交流调功器图6.1恒周期和变周期调功器控制原理图6.2调功器基本原理图6.3零脉冲形成电路图6.4导通比电路原理及波形图图6.5过流截止电路原理图6.1.2 过零触发集成电路图6.6UC217的内部结构和典型运用电路6.1.3 移相控制交流调压图6.7TCA785集成移相触发器的内部结构及工作波形图6.8TCA785单相晶闸管交流调压实用电路6.2 晶闸管相控调速
