電力電子技術(shù)備課本一二周

1、授課課題說課教學(xué)目標(biāo)和要求1.了解電力電子這門課程的性質(zhì)、地位、學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)、學(xué)法與教法2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)了解本門課程的性質(zhì)、地位激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣教學(xué)方法講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)方法多媒體教學(xué)授課時(shí)間第 1 周課時(shí)累計(jì)2教 學(xué) 過 程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配一、課程總體分析性質(zhì)和作用電力電子技術(shù)可以說是一門核心專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，它是聯(lián)系模擬電路、數(shù)字電路、等專業(yè)技術(shù)課程的紐帶。 課程目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)通過項(xiàng)目驅(qū)動的方式，讓學(xué)生在做的過程當(dāng)中掌握電力電子技術(shù)的知識。10分鐘教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到實(shí)際問題，能鍛煉學(xué)生動手解決實(shí)際電路問題的能力

2、。通過完成各類項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神與自我學(xué)習(xí)的能力，鍛煉獨(dú)立解決問題的能力。二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)1、 基礎(chǔ)部分2、 電力電子器件3、 直流-直流變換器4、 直流-交流變換器5、 交流-交流變換器6、 交流-直流變換器7、 輔助元器件及其系統(tǒng)8、 組合變流器教 學(xué)重 點(diǎn)：1. 電力電子器件。2變流技術(shù)教 學(xué)難 點(diǎn)：電力電子電路應(yīng)采用開關(guān)控制方式實(shí)現(xiàn)電能變換。25教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配三、教學(xué)方法設(shè)計(jì)1、明確典型工作任務(wù)，用實(shí)際案例導(dǎo)入章節(jié)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。2、 “教、學(xué)、做”合一 。” 3、部分章節(jié)內(nèi)容組織學(xué)生分組交流討論,分析、研究設(shè)計(jì)作品,展開充分的對話和溝通,形成合作學(xué)習(xí)

3、 。4、項(xiàng)目點(diǎn)評與展示，師生共同歸納總結(jié)，鼓勵學(xué)生“自我評鑒” ，自我完善 。 舉例：四、教學(xué)考核方式學(xué)生考核方法過程性考核終結(jié)性考核五、課程保障實(shí)施教學(xué)資料課程保障實(shí)施實(shí)訓(xùn)基地六、 課程特色電力電子技術(shù)與我們現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)，很多東西在生活中都能找到實(shí)例工學(xué)結(jié)合，強(qiáng)化技能。七、不足及改進(jìn)措施10101010教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配八討論與發(fā)言15作業(yè)布置什么是電力電子技術(shù)？課后反思授課課題電力電子器件概述（一）教學(xué)目標(biāo)和要求掌握電力電子器件概述與電力二極管教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電力電子器件的分類，電力二極管工作原理和主要參數(shù)，晶閘管的工作原理，主要參數(shù)。難點(diǎn)：電力二極管的主要參數(shù)和類型，晶閘

4、管通態(tài)平均電流的含義和額定電流的計(jì)算。教學(xué)方法講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)手段多媒體授課時(shí)間第 1 周課時(shí)累計(jì)4教 學(xué) 過 程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配一、 課堂提問1.電力電子技術(shù)（學(xué)）的含義？2電能變換的基本特點(diǎn)？二、新授1、電力電子器件概述1）概念:電力電子器件（Power Electronic Device）可直接用于主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。主電路（Main Power Circuit）電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。515教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配2）分類:電真空器件(汞弧整流器、閘流管)半導(dǎo)體器件(采用的主要材料硅）電力電子器件主要指半導(dǎo)體功

5、率開關(guān)器件半導(dǎo)體功率開關(guān)與普通半導(dǎo)體器件有何區(qū)別?3）同處理信息的電子器件相比的一般特征：電力電子器件能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。電力電子器件構(gòu)成的主電路在電力電子系統(tǒng)中的位置?2、 電力電子系統(tǒng)的組成電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成。3. 電力電子器件的分類按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：半控型器件（Thyristor）通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。全控型器件（I

6、GBT,MOSFET)通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件。不可控器件(Power Diode)不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅(qū)動電路。按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：電流驅(qū)動型通過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。從發(fā)展歷程上看：首先開發(fā)了二極管，之后是晶閘管和晶體管系列器件。2 電力二極管􀂉電力二極管結(jié)構(gòu)和原理簡單，工作可靠，自20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用。􀂉快恢復(fù)二極管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓

7、高頻整流的場合，具有不可替代的地位。1) 電力二極管的工作原理2) 電力二極管的基本特性3) 電力二極管的主要參數(shù)3 晶閘管晶閘管（Thyristor）：即晶體閘流管，又稱可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）1） 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理25教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配2） 晶閘管的基本特性3） 晶閘管的主要參數(shù)4） 晶閘管的派生器件4 小結(jié) 20作業(yè)布置課后反思授課課題電力電子器件-門極可關(guān)斷晶閘管、晶體管教學(xué)目標(biāo)和要求1.掌握門極可關(guān)斷晶閘管2. 晶體管教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：GTO的工作原理，電力MOSFET和IGBT的工作原理，主要參數(shù)難點(diǎn)：GTO與S

8、CR的區(qū)別，復(fù)合型器件的優(yōu)點(diǎn)教學(xué)方法講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)方法多媒體教學(xué)授課時(shí)間第 2 周課時(shí)累計(jì)6教 學(xué) 過 程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配一、門極可關(guān)斷晶閘管1.GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：與普通晶閘管的相同點(diǎn)：PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰極和門極。和普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件。工作特性：開通控制方式與晶閘管相似，但是可以通過在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。思考：為什么能門控關(guān)斷？10分鐘教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配GTO的工作特性：承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，GTO都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下GTO才能開通。GTO導(dǎo)

9、通后，可通過在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。2.GTO的主要參數(shù)許多參數(shù)和普通晶閘管相應(yīng)的參數(shù)意義相同，以下只介紹意義不同的參數(shù)。最大可關(guān)斷陽極電流IATOGTO額定電流電流關(guān)斷增益off最大可關(guān)斷陽極電流與門極負(fù)脈沖電流最大值IGM之比稱為電流關(guān)斷增益。off一般很小，只有5左右，這是GTO的一個(gè)主要缺點(diǎn)。1000A的GTO關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流峰值要200A 。二、晶體管包括：電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管都屬于全控型器件。術(shù)語用法：電力晶體管電力晶體管（Giant TransistorGTR，直譯為巨型晶體管）。耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Juncti

10、on TransistorBJT），英文有時(shí)候也稱為Power BJT。應(yīng)用20世紀(jì)80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和電力MOSFET取代。過渡產(chǎn)品是晶體管類電力電子器件的基礎(chǔ)1. GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。主要特性是耐壓高、電流大、開關(guān)特性好。通常采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成的單元結(jié)構(gòu)。采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成。2. GTR的基本特性靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關(guān)狀態(tài)。在開關(guān)過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時(shí)，要經(jīng)過放大區(qū)。3. GTR

11、的主要參數(shù)電壓定額電流定額功率定額三、晶體管電力場效應(yīng)晶體管1. 電力MOSFET的結(jié)構(gòu)與工作原理電力MOSFET的工作特性：截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。導(dǎo)通：在柵源極間加正電壓UGS，且大于開啟電壓。2. 電力MOSFET的基本特性3. 電力MOSFET的主要參數(shù)工作頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。絕緣柵雙極型晶體管1. IGBT的結(jié)構(gòu)與工作原理IGBT的工作特性：導(dǎo)通：uGE大于開啟電壓UGE(th)時(shí)，IGBT導(dǎo)通。關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時(shí)，IGBT關(guān)斷。2. IGBT的基本特性3. IGBT的主要參數(shù)兩類器件取長補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件，與M

12、OSFET和GTR相比，耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。25作業(yè)布置課后反思授課課題其它新型電力電子器件教學(xué)目標(biāo)和要求1.掌握新型電力電子器件教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：1.MOS控制晶閘管MCT，2.靜電感應(yīng)晶體管SIT ，靜電感應(yīng)晶閘管SITH教學(xué)方法講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)方法多媒體教學(xué)授課時(shí)間第 2 周課時(shí)累計(jì)8教 學(xué) 過 程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配1. MOS控制晶閘管-MCTMCT結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)：其關(guān)鍵技術(shù)問題沒有大的突破，電壓和電流容量都遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的數(shù)值，未能投入實(shí)際應(yīng)用。2. 靜電感應(yīng)晶體管SIT10分鐘教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配多子導(dǎo)電的器件，工作頻率與電力MOSFET相當(dāng)，甚至更高，功率容量更大，因而適用于高頻大功率場合。在雷達(dá)通信設(shè)備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。缺點(diǎn)：柵極不加信號時(shí)導(dǎo)通，加負(fù)偏壓時(shí)關(guān)斷，稱為正常導(dǎo)通型器件，使用不太方便。通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗也大，因而還未在大多數(shù)電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。3靜電感應(yīng)晶閘管SITHSITH是兩種載流子導(dǎo)電的雙極型器件，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，通態(tài)壓降低、通流能力強(qiáng)。其很多特性與GTO類似，但開關(guān)速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。SITH一般也是正常導(dǎo)通型，但也有正常關(guān)斷型。此外，電流關(guān)斷增益較小，因而其應(yīng)用范圍還