電力電子技術(shù)備課本一二周

1、教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時間分配授課課題說課教學(xué)目標(biāo)和要學(xué)法與教法1. 了解電力電子這門課程的性質(zhì)、 地位、學(xué)習(xí)重點難點、教學(xué)2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣了解本門課程的性質(zhì)、地位激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興重點和難教學(xué)方法授課時間講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)方法多媒體教學(xué)課時累計時間分配教學(xué)過程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容、課程總體分析10分鐘性質(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)一素質(zhì)目標(biāo) 通過項目驅(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。在項目實施過程中遇到實際問題，能鍛煉學(xué)生動手解決實 際電路問題的能力。通過完成各類項

2、目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神與自我25學(xué)習(xí)的能力，鍛煉獨立解決問題的能力。二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計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、父流-父流變換器6、交流-直流變換器7、輔助元器件及其系統(tǒng)&組合變流器教學(xué)重點：八、1.電力電子器件。2.變流技術(shù)教學(xué)難點：八、電力電子電路應(yīng)采用開關(guān)控制方式實現(xiàn)電能變換。教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時間分配三、教學(xué)方法設(shè)計101、明確典型工作任務(wù)，用實際案例導(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?！?03、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)計作品,展開充分的對話和溝通，形成合作學(xué)習(xí)。4、項目點評與展示，師

3、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10過程性考核 終結(jié)性考核 五、課程保障實施一一教學(xué)資料 課程保障實施一一實訓(xùn)基地 六、課程特色 電力電子技術(shù)與我們現(xiàn)實生活息息相關(guān)，很多東西在生活中10都能找到實例 工學(xué)結(jié)合，強(qiáng)化技能。七、不足及改進(jìn)措施八.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)掌握電力電子器件概述與電力二極管目標(biāo)和要求重點：電力電子器件的分類，電力二極管工作原理和主要教學(xué)參數(shù)，晶閘管的工作原理，主要參數(shù)。重點和難點難點：電力二極管的主要參數(shù)和類型，晶閘管通態(tài)平均電流的含義和額定電流的計算。教學(xué)方法講

4、練結(jié)合，討論，案例教學(xué)手段多媒體授課時間課時累計教學(xué)過程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時間分配課堂提問1.電力電子技術(shù)（學(xué)）的含義?2.電能變換的基本特點?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。152）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

5、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。25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（IGBT,MOSFE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(Po

6、wer 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)動型一一通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型一一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?？旎謴?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(Thyr

7、istor ):即晶體閘流管,又稱可控硅整流器（Silic on Con trolled RectifierSCR1)晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理202)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)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)重點和難點重點：GTO勺工作原理，電力 MOSFE和IGBT的工作原理， 主要參數(shù)難點：GTO與 SCR的區(qū)別，復(fù)合型器件的優(yōu)點教學(xué)方法講練結(jié)合，討論，案例教學(xué)方法多媒體教學(xué)授課時間第2 周課時累計6教學(xué)過程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容時間分配、門極可關(guān)斷晶閘管1.GT 0的結(jié)構(gòu)

8、和工作原理結(jié)構(gòu)：與普通晶閘管的相同點：PNPNg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：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GTO的工作特性：承受反向電壓時，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，僅在門極有觸發(fā)電 流的情況下GTO才能開通。GTO導(dǎo)通后，可通過在門極施加 負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。252.GT O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

9、益P 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。B off 一般很小，只有5左右，這是GTO的一個主要缺點。1000A的GTC關(guān)斷時門極負(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:GTR直電力晶體管電力晶體管(Gia nt Tran sistor譯為巨型晶體管)。耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管(Bipolar JunctionTran sistorBJT)，英文有時候也稱為 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MO

10、SFE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，要經(jīng)過放大區(qū)。3. GTR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MOSFE的結(jié)構(gòu)與工作原理電力MOSFE的工作特性：截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。

11、導(dǎo)通:在柵源極間加正電壓UGS且大于開啟電壓。2.電力MOSFE的基本特性3.電力MOSFE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，IGBT導(dǎo)通。關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，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MOSFE和GTF相比，耐壓和通流能力還可以進(jìn)步提咼，同時保持開關(guān)頻率咼的特點。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)1.掌握新型電力電子器件目標(biāo)和要教學(xué)重點和難SIT，

12、靜電感應(yīng)晶閘管SITH講練結(jié)合,教學(xué)方法多媒體教學(xué)教學(xué)方法重點：1. MOS控制晶閘管MCT 2. 靜電感應(yīng)晶體管授課時間課時累計時間分配教學(xué)過程教學(xué)步驟及教學(xué)內(nèi)容1. MOS空制晶閘管-MCTMCT吉合了二者的優(yōu)點：其關(guān)鍵技術(shù)問題沒有大10分鐘的突破，電壓和電流容量都遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的數(shù)值，未能投入實際應(yīng)用。2.靜電感應(yīng)晶體管SIT多子導(dǎo)電的器件，工作頻率與電力 MOSFE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：柵極不加信號時導(dǎo)通，加負(fù)偏壓時關(guān)25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GTC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)用范圍還有待拓展。4