电力电子硬件工程师、电源设计人员、电机驱动开发人员、新能源变流器设计人员。
理解电力电子技术的基本概念与常见拓扑结构(AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC)。
掌握各种拓扑的工作原理、特点、适用场景与设计方法。
能够独立完成典型电力电子变换器的主电路设计、器件选型与性能评估。
电力电子技术概述:电力电子的定义与核心元件(电力二极管、功率MOSFET、IGBT、晶闸管、SiC/GaN器件);电力电子变换器的分类(AC-DC整流、DC-DC变换、DC-AC逆变、AC-AC变换);电力电子技术的应用领域(电源、电机驱动、新能源、电网)。
AC-DC整流电路:单相不可控整流(桥式整流、倍压整流);三相不可控整流;相控整流(单相/三相可控整流);PWM整流电路(电压型、电流型);单位功率因数校正(PFC)的拓扑(Boost PFC、图腾柱PFC)。
DC-DC变换器(非隔离型):Buck变换器(降压)的工作原理与CCM/DCM模式;Boost变换器(升压)的工作原理;Buck-Boost变换器(升降压)的工作原理;Cuk、Sepic、Zeta变换器简介;多相交错并联DC-DC。
DC-DC变换器(隔离型):正激变换器(单管、双管正激);反激变换器(工作原理、CCM/DCM模式);推挽变换器;半桥变换器;全桥变换器;移相全桥ZVS变换器。
DC-AC逆变电路:电压源型逆变器(VSI)与电流源型逆变器(CSI);单相半桥逆变器;单相全桥逆变器;三相逆变器的拓扑(六开关桥);多电平逆变器(中点钳位NPC、飞跨电容、级联H桥)。
AC-AC变换电路:交流调压电路(晶闸管调压);矩阵变换器(直接AC-AC变换);交-直-交变频器;周波变换器;AC-AC变换在电机软启动、调压调速中的应用。
软开关技术:硬开关的缺陷(开关损耗、电磁干扰EMI);软开关的分类(零电压开关ZVS、零电流开关ZCS);准谐振变换器(QRC);多谐振变换器;移相全桥的ZVS实现。
磁性元件设计:电感与变压器在电力电子中的作用;磁芯材料特性(B-H曲线、磁导率、饱和磁密、损耗);电感的设计(匝数计算、气隙设计、损耗估算);高频变压器的设计(漏感、分布电容、绕组结构)。
功率器件选型与驱动:功率器件的电压/电流定额选择;开关频率的选择;导通损耗与开关损耗的估算;散热设计(散热器选型、热阻计算);栅极驱动电路设计(驱动电流、隔离、米勒钳位)。
电磁兼容(EMC)设计:电力电子系统的电磁干扰来源(di/dt、dv/dt);传导干扰与辐射干扰;共模干扰与差模干扰;EMI滤波器的设计(共模电感、X电容、Y电容);PCB布局布线的EMC考虑。
拓扑的仿真验证:使用PSIM/PLECS/Simulink进行电路仿真;主电路参数的计算与验证;开关过程的仿真(开关波形、损耗);控制策略的仿真(PWM调制、闭环控制);热-电协同仿真。
综合实战项目:典型电力电子变换器的主电路设计与验证(如3kW单相PFC整流器、10kW三相逆变器、1kW反激电源),包含拓扑选择、器件选型、磁性元件设计、损耗评估、仿真验证。