《電力電子技術(shù)》教案

1、精選精選泰州學(xué)院教案20232023學(xué)年其次學(xué)期學(xué)院系、 部)教研室(試驗(yàn)室)電氣工程教研室課授主職程課講名班教稱級師稱電力電子技術(shù)使用教材xxxxxxx2023年一月授課題目1 緒論教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第1 講課時(shí)理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他安排2把握電力電子技術(shù)的根本概念、學(xué)科地位、根本內(nèi)容；了解電力電子技術(shù)的進(jìn)展史；了解電力電子技術(shù)的應(yīng)用、電力電子技術(shù)的進(jìn)展前景；了解本教材的內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：電力電子器件的分類，電能的4 種變換形式。難點(diǎn)：無教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：電力電子技術(shù)的應(yīng)用案例。授：根本概念什么是電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)：使用電力電子器件對電能進(jìn)展變換和把握

2、的技術(shù)目前電力電子器件均用半導(dǎo)體制成，故也稱電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)變換的“電力”可大到數(shù)百M(fèi)W 甚至GW，也可小到數(shù)W mW級。電子技術(shù)一般即指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。兩大分支電力電子器件制造技術(shù)電力電子技術(shù)的根底，理論根底是半導(dǎo)體物理。變流技術(shù)電力電子器件應(yīng)用技術(shù)用電力電子器件構(gòu)成電力變換電路和對其進(jìn)展把握的技術(shù)，以及構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)的核心，理論根底是電路理論。電力變換四大類：溝通變直流、直流變溝通、直流變直流、溝通變溝通與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系電力電子學(xué) (Power Electronics)60 年月消滅；1974 W.Newell遍承

3、受。與電子學(xué)信息電子學(xué)的關(guān)系都分為器件和應(yīng)用兩大分支；多媒體舉例講解器件的材料、工藝根本一樣，承受微電子技術(shù)；應(yīng)用的理論根底、分析方法、分析軟件也根本一樣；信息電子電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放大狀態(tài)；電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)；與電力學(xué)電氣工程的關(guān)系電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中：高壓直流輸電、靜止無功補(bǔ)償、電力機(jī)車牽引、交直流電力傳、電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源；國內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè)分支，電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活潑的一個(gè)分支。與把握理論自動化技術(shù)的關(guān)系電力電子技術(shù)是弱電把握強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電的接口；把握理論是這種接口的有力紐

4、帶；電力電子裝置是自動化技術(shù)的根底元件和重要支撐技術(shù)。地位和將來電力電子技術(shù)是一門嶄的技術(shù)，21世紀(jì)仍將以迅猛的速度進(jìn)展。電力電子技術(shù)的進(jìn)展史一般工業(yè)：交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)；交通運(yùn)輸：電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海；電力系統(tǒng)：高壓直流輸電、柔性溝通輸電、無功補(bǔ)償；電子裝置電源：為信息電子裝置供給動力；家用電器： “節(jié)能燈”、變頻空調(diào)；其他：UPS、 航天飛行器、能源、發(fā)電裝置。電力電子技術(shù)的應(yīng)用電源技術(shù)：電力電子裝置供給應(yīng)負(fù)載的是各種不同的電源；節(jié)能技術(shù)：電力電子技術(shù)對節(jié)約電能有重要意義，特別在大型風(fēng)機(jī)、水泵承受變頻調(diào)速，在使用量格外浩大的照明電源等方面。：教學(xué)反思：授課題目電力

5、電子器件概述電力電子技術(shù)第2 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排不控型器件電力二極管教學(xué)目的、要求把握電力電子器件的概念和特征；生疏應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成；了解電力電子器件的分類；把握電力二極管的工作特性。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：器件的工作原理、根本特性、主要參數(shù)以及選擇和使用中應(yīng)留意的一些問題。難點(diǎn)：根本特性及電力電子器件的兩個(gè)根本要求。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶。授：電力電子器件概述電力電子器件的概念和特征主電路Main Power Circuit電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接擔(dān)當(dāng)電能的變換或把握任務(wù)的電路。電力電子器件Power Electronic Device可直接用于

6、處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或把握的電子器件。廣義上電力電子器件可分為電真空器件和半導(dǎo)體器件兩類。20 50 年月以來，真空管僅在頻率很高如微波的大功率高頻電源中還在使用，而電力半導(dǎo)體器件已取代了汞弧整流器Mercury Arc Rectifie、閘流管Thyratro等電真空器件，成為確定主力。因此，電力電子器件目前也往往專指電力半導(dǎo)體器件。電力半導(dǎo)體器件所承受的主要材料照舊是硅。同處理信息的電子器件相比，電力電子器件的一般特征： 1處理電功率的力氣小至毫瓦級，大至兆瓦級； 2電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)； 3電力電子器件往往需要由信息電子電路來把握； 4不僅在器件封裝上講究散熱設(shè)

7、計(jì)，在其工作時(shí)一般都要安裝散熱器。應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成電力電子系統(tǒng)：由把握電路、驅(qū)動電路和以電力電子器件為核心的主電路組成?？貦z測電路V1制LR電路V2主電路電力電子器件的分類依據(jù)器件能夠被把握電路信號所把握的程度，分為以下三類：半控型器件：通過把握信號可以把握其導(dǎo)通而不能把握其關(guān)斷，如晶閘管；全控型器件：通過把握信號既可把握其導(dǎo)通又可把握其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件， 包括絕緣柵雙極晶體管IGBTMOSFET以及門極可關(guān)斷晶閘管GTO；不行控器件：不能用把握信號來把握其通斷，因此也就不需要驅(qū)動電路，如電力二極管。依據(jù)驅(qū)動電路加在器件把握端和公共端之間信號的性質(zhì)，分為兩類：電流驅(qū)動型：通過從把

8、握端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的把握；電壓驅(qū)動型：僅通過在把握端和公共端之間施加確定的電壓信號就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的把握。依據(jù)器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的狀況分為三類：單極型器件：由一種載流子參與導(dǎo)電的器件；雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的器件；復(fù)合型器件：由單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件 。不行控器件電力二極管PN 結(jié)與電力二極管的工作原理AKAPNKIJb)KAc)a)PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕憾O管的根本原理就在于PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征。造成電力二極管和信息電子電路中的一般二極管區(qū)分的一些因素：正向?qū)〞r(shí)要流過很大的電流；引線和焊接電阻的壓降等都

9、有明顯的影響；承受的電流變化率di/dt較大；為了提高反向耐壓，其摻雜濃度低也造成正向壓降較大。電力二極管的根本特性IIFOUUUTOF靜態(tài)特性：伏安特性當(dāng)電力二極管承受的正向電壓大到確定值門檻電壓U，正向電流才開頭明顯TOI 對應(yīng)的電力二極管兩端的電壓U 即為其正向電FF壓降。當(dāng)電力二極管承受反向電壓時(shí)，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。動態(tài)特性：因結(jié)電容的存在，三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換必定有一個(gè)過渡過程，此過程中的電壓電流特性是隨時(shí)間變化的。開關(guān)特性：反映通態(tài)和斷態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程。duIiduFFdttiUrriUUttFdfFtttF01FPt2UtRRdiRIRP URPu2VF0t

10、tfrb)a)電力二極管的正向壓降先消滅一個(gè)過沖U，經(jīng)過一段時(shí)間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的FP某個(gè)值如2t。fr電力二極管的主要參數(shù)1正向平均電流I1F(AV)在指定的管殼溫度簡稱殼溫，用TC表示和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。正向壓降UF指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對應(yīng)的正向壓降。反向重復(fù)峰值電壓URRM指對電力二極管所能重復(fù)施加的反向最頂峰值電壓，通常是其雪崩擊穿電壓U 的B2/3最高工作結(jié)溫TJM結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度用T 表示最高工作結(jié)溫T是指在PN結(jié)不致?lián)p壞JJMJM的前提下所能承受的最高平均溫度，TJM5 反向恢復(fù)時(shí)間t5rr通常在

11、125175 C范圍之內(nèi)。t = t + t ，關(guān)斷過程中，電流降到0起到恢復(fù)反向阻斷力氣止的時(shí)間。rrdf6浪涌電流I6FSM指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過電流。電力二極管的主要類型一般二極管General Purpose Diode快恢復(fù)二極管Fast Recovery DiodeFRD肖特基二極管：教學(xué)反思：授課題目電力電子技術(shù)第3 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排2.3 半控型器件晶閘管教學(xué)目的、要求把握晶閘管的工作原理、參數(shù)確實(shí)定和型號的選擇，生疏其根本特性，了解晶閘管的派生器件；生疏可關(guān)斷晶閘管GTO的構(gòu)造和工作原理，了解有關(guān)特性和參數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)及難

12、點(diǎn)重點(diǎn)：晶閘管的額定電流、額定電壓參數(shù)，晶閘管的額定電流計(jì)算，GTO 的工作原理；難點(diǎn)：晶閘管的額定電流計(jì)算和型號選擇，幾個(gè)重要參數(shù)的理解；教 學(xué) 過程方法及手段精選精選導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：二極管的導(dǎo)通原理是什么？功率二極管的額定電流如何計(jì)算？功率二極管的伏安特性相比較有什么特點(diǎn)？授：半控型器件晶閘管晶閘管Thyristor： 晶體閘流管， 又稱可控硅整流器 Silicon ControlledRectifieSC195年美國貝爾試驗(yàn)室Bell La195年美國通用電氣公司GE開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品，1958年商業(yè)化，開拓了電力電子技術(shù)快速進(jìn)展和廣泛應(yīng)用的嶄時(shí)代，20世紀(jì)80年月以來，開頭被性能更

13、好的全控型器件取 代，能承受的電壓和電流容量最高，工作牢靠，在大容量的場合具有重要地位。晶閘管的構(gòu)造與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝，引出陽極A、陰極K和門極把握端G三個(gè)聯(lián)接端，對于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器嚴(yán)密聯(lián)接且安裝便利，平板型封裝的晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。舉例錄像GK KAJPKJNGJGPGJANA2AGK工作原理：b)c)CBO2Ic1=1 IA + ICBO1；Ic2=2 IK + I；CBO2IK=IA+IG ；IA=Ic1+Ic2。AAPIA1NNV1N11IPNPIRc2GGP2P2GN2GIc1VSNPN2EIAEKGKKb)式中 和 分別是

14、晶體管V 和V I和I分別是V 和V121CBO1CBO212的共基極漏電流。由以上式1-11-4可得II2 GICBO1ICBO2A1(1 )2 快速增大。阻斷狀態(tài)：I =0， + 很小，流過晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之G12和。開通門極觸發(fā)：注入觸發(fā)電流使晶體管的放射極電流增大以致 + 趨近于112的話，流過晶閘管的電流I 陽極電流I 實(shí)際由外AA電路打算。其他幾種可能導(dǎo)通的狀況：陽極電壓上升至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)；陽極電壓上升率du/dt過高；結(jié)溫較高；光直接照耀硅片，即光觸發(fā)。光觸發(fā)可以保證把握電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中之外，其它都因不易把握而難以應(yīng)

15、用于實(shí)踐，稱為光控晶閘管Light Triggered ThyristorLTT只有門極觸發(fā)包括光觸發(fā)是最準(zhǔn)確、快速而牢靠的把握手段。晶閘管正常工作時(shí)的特性總結(jié)：承受反向電壓時(shí)，不管門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通；承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘管才能開通；晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去把握作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。晶閘管的根本特性IAIII =0U-RSMUAUIRRMOG2G1GUU+UDMboADSM-IA正向特性GI =0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)；正G向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓U 大，正向轉(zhuǎn)折電

16、壓降低。反向特性。bo，則漏電流急劇增大，器件開通；隨著門極電流幅值的增反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有微小的反向漏電流流過；當(dāng)反向電壓到達(dá)反向擊穿電壓后， 可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)峰值電壓UT晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓；選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓23倍。維持電流 IH ：使晶閘管維持導(dǎo)通所必需

17、的最小電流。55擎住電流 IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后， 能維持導(dǎo)通所需的:最小電流。對同一晶閘管來說，通常I 約為I 的24倍。LH浪涌電流ITSM: 指由于電路特別狀況引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流 。IT(AV)使用時(shí)應(yīng)按實(shí)際電流與通態(tài)平均電流所造成的發(fā)熱效應(yīng)相等 ，即有效值相等的原則來選取晶閘管。應(yīng)留確定的裕量，一般取1.52倍。作業(yè)和思考題：P42 習(xí)題 4、5教學(xué)反思： 77授課題目2.4 典型全控型器件教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第4 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排生疏可關(guān)斷晶閘管GTO的構(gòu)造和工作原理，了解有關(guān)特性和參數(shù)；生疏電力

18、晶體管GT、功率場效應(yīng)晶體管P-MOSFE的構(gòu)造和工作原理。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：生疏GTR、P-MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管IGBT的構(gòu)造及其工作原理； 難點(diǎn)：上述各種器件的導(dǎo)通和關(guān)斷過程分析。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：晶閘管的額定電流如何計(jì)算？2晶閘管的主要參數(shù)有哪些？3、與一般晶閘管相比較，對GTO的構(gòu)造、工作原理進(jìn)展比較分析。授：典型全控型器件門極可關(guān)斷晶閘管GTO在20世紀(jì)80年月問世，是晶閘管的一種派生器件，標(biāo) 志電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄時(shí)代，典型代表包括門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管。門極可關(guān)斷晶閘管1主要特點(diǎn)：可以通過在門極施加負(fù)

19、的脈沖電流使其關(guān)斷GTO的電壓、電流容量較大。與一般晶閘管相比一樣點(diǎn)：PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)造，外部引出陽極、陰極和門極。不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件。工作原理：一般晶閘管一樣，可以用圖所示的雙晶體管模型來分析。電力晶體管電力晶體管Giant TransistoGT，直譯為巨型晶體管；耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管BipolarJunctionTransistoBJ文有時(shí)候也稱為Power BJT。2世紀(jì)8IGBT和電力MOSFET取代。多媒體舉例講解1GTR的構(gòu)造和工作原理靜態(tài)特性共放射極接法時(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)；Ic 區(qū)和

20、放大區(qū)飽ib3ib2ib1i i BU BU BU BUBucbocexcescerceo集電極最大耗散功率PcM最高工作溫度下允許的耗散功率。I I 不超過限度，GTRcc一般不會損壞，工作特性也不變。二次擊穿：一次擊穿發(fā)生時(shí)，I 突然急劇上升，電壓陡然下降，經(jīng)常馬上導(dǎo)致器c件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變。電力場效應(yīng)晶體管通常主要指絕緣柵型中MOS型Metal OxideSemiconductor FE，簡稱電 MOSFEPower MOSFE。構(gòu)造N+ P N+SGDDGGSN溝道SDDGGSN溝道SP溝道溝道N-N+Db)截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零；1P基區(qū)與N漂移區(qū)之

21、間形成的PN結(jié)J 反偏，漏源極之間無電流流過。導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS1GS當(dāng)U大于U 時(shí)，P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層該反型層形成NGS1而使PN結(jié)J 消逝，漏極和源極導(dǎo)電 。1特性漏極電流I 和柵源間電壓U的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。DGSDI 較大時(shí)，ID與UD的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導(dǎo) 。GGSfsG5050非飽U =8V4040和GS區(qū)A 30A 30飽和區(qū)U=7V/D/GSII D20U =6VGS10U =5VGSU =4V02U 46GS010 20 30 40 50T U /V截止區(qū)U =U =3VGSU /VGSTa)DSa)b)絕緣柵雙極晶體管I

22、GBT構(gòu)造和工作原理C極極IEGIDR V+ CN -J1C-+JJN-32N+JP+1 a)+I RG-D onEc)三端器件：柵極G、集電極C和放射極E；N溝道VDMOSFET與GTR組合N溝道IGBT；IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，具有很強(qiáng)的通流力氣；IGB是GT與MOSFEMOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管；R 為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。N驅(qū)動原理與電力MOSFET根本一樣，場控器件通斷由柵射極電壓u打算：GE導(dǎo)通：u大于開啟電壓U時(shí)，MOSFETGEIGBT導(dǎo)通；GE(th)通態(tài)壓降：電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小，使通態(tài)壓降減小；關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時(shí)，MO

23、SFET電流被切斷，IGBT關(guān)斷。根本特性CIIC飽和區(qū)U 增加GEU反向阻斷區(qū)RMOUUGE(th)GE正向阻斷區(qū)UGE(th)UUFMCE作業(yè)和思考題作業(yè)和思考題：教學(xué)反思：授課題目單相可控整流電路教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第5 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排把握單相半波可控整流電路的電路構(gòu)造、工作原理、波形分析、數(shù)量關(guān)系；把握不同負(fù)載時(shí)，單相橋式全控整流電路的構(gòu)造、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：1.把握單相半波可控整流電路的工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系；2.把握單相橋式全控整流電路的工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系； 難點(diǎn)：1.單相半波可控整流電路的工作原理、

24、波形分析。2.單相橋式全控整流電路的工作原理、波形分析。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：授：單相可控整流電路單相半波可控整流電路電阻負(fù)載多媒體舉例講解TVTiua)uuVTudR12du2b)0t2 tu1gc)0tudd)0tuVTe)0t變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用；電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形一樣；根本數(shù)量關(guān)系：Ud1 sintd(t) 222(1 cos) 0.45U21 cos2VT 的 移相范圍為 180，通過把握觸發(fā)脈沖的相位來把握直流輸出電壓大小的方式稱為相位把握方式，簡稱相控方式。觸發(fā)延遲角觸發(fā)延遲角a 表示，也稱觸發(fā)角或把握角。導(dǎo)通角：晶閘管

25、在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，用表示。2.1.2 單相半波可控整流電路阻感負(fù)載u2b)0t1ug2 tc)0tud+d)0tide)0tuVTf)0t1特點(diǎn)：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變；VT的移相范圍為180；簡潔，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流重量，造成變壓器鐵芯直流磁化。2爭辯負(fù)載阻抗角 、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系。a)u2b)Ottu1dc)OtidId)dOtiVTIde)OiVD Rf)OuVTg)O-+ttt當(dāng) u過零變負(fù)時(shí)，VD 導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷；2RdL儲存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為

26、續(xù)流，數(shù)量關(guān)系i I ：ddIdVT I2dIdVDR I2dI1I 2d(t) I22 2.1.3 單相橋式全控整流電路1帶電阻負(fù)載的工作狀況2d2du i ddb)0 uVT1,4c)0i d dtt2d)0t工作原理及波形分析圖2-5 單相全控橋式VTVTu周u2過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通， 當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。數(shù)量關(guān)系1 22U1cos1cos22Ud 2U sin2td( t)222 的移相范圍為180。向負(fù)載輸出的平均電流值為：dI Ud22U21 cosU1 cos 0.92dRR2R2流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流

27、平均值的一半，即：d1U1 cosdIdVT2I 0 .45R22流過晶閘管的電流有效值：I1 (VT2 22 sint)2 d(t) 2UUR2RUU1 sin2 2變壓器二次測電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：I I1 (UU22 sin t)2 d(t) 21 sin 2 2RR22帶阻感負(fù)載的工作狀況I1IVT22O tudOidiOVT 1,4iOVT 2,3Oi tIdI tdI tdI t2dOI tudVT 1,4O tb)工作原理及波形分析假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變；假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線；U 1 0.9Ucosd 2數(shù)量關(guān)

28、系22晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與a無關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：I 1 IdT2I 1 IT2d作業(yè)和思考題： P97 1、3教學(xué)反思：授課題目電力電子技術(shù)第6 講課時(shí)理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他安排2三相可控整流電路三相半波可控整流電路教學(xué)目的、要求把握三相半波可控整流電路的電路構(gòu)造、工作原理、波形分析、數(shù)量關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：工作原理、輸出電壓波形、晶閘管電壓波形分析；難點(diǎn)：三相可控整流電路時(shí)，強(qiáng)調(diào)自然換流點(diǎn)、觸發(fā)脈沖移相范圍、臨界連續(xù)點(diǎn)等概念。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：授：三相可控整流電路溝通測由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、

29、簡潔濾波。根本的是三相半波可控整流電路，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣 。a)三相半控整流電路1電阻性負(fù)載1電路特點(diǎn)變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避開3次諧波流入電網(wǎng)。三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法。自然換相點(diǎn)二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角aa=0 。多媒體舉例講解au =0ua2uuRibcdb)Otttt123uGc)Otudd)OtiVT 1e)Otuf)VT 1Otuuabac整流電壓平均值的計(jì)算a30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：U1d25 6 2Usin td (t) 236 U2c

30、os 1.17U2cos 36a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：U12Usin td (t) 3) 0.6751 cos()d23 2622 66負(fù)載電流平均值為dIUddR晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即U23U6U 2.45URM222晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即電阻性負(fù)載U2UFM2uuuuuabcdOtiaOtibOticOtidOtOutac1特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形根本平直。a30時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)一樣。a30時(shí)如a=60時(shí)的波形如圖2-16所示。u2過零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來

31、，才換流，ud波形中消滅負(fù)的局部。id波形有確定的脈動，但為簡化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90。數(shù)量關(guān)系UUdd02變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為晶閘管的額定電流為II2 1 I3 ddIIVT 0.368 IVT(AV)1.57d晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值UU2.45UFMRM2作業(yè)和思考題： P97 7教學(xué)反思：授課題目電力電子技術(shù)第7 講課時(shí)理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他安排23.2 三相可控整流電路三相橋式全控整流電路教學(xué)目的、要求1把握三相橋式全控整流電路的電路構(gòu)造、工作原理、波形分析、數(shù)量關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：

32、工作原理、輸出電壓波形、晶閘管電壓波形分析；難點(diǎn)：三相可控整流電路時(shí)，強(qiáng)調(diào)自然換流點(diǎn)、觸發(fā)脈沖移相范圍、臨界連續(xù)點(diǎn)等概念。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：授：三相全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路。帶電阻負(fù)載時(shí)的工作狀況當(dāng)a60時(shí)，udid波形與ud 00：多媒體舉例講解u 2u = 0uaubuu 2d1Ot1ud2uuutuuuuuudabbccaabacOtiVT 1OuVT 1uuabuubcuucatuuabacOtuuabac當(dāng)a60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能消滅負(fù)值波形圖： 900：uuuuuud1abcabOtud2uu abduubcuucau

33、uabuubcbaOtidiOtiVT 1OtiaOt帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a 120對觸發(fā)脈沖的要求：按VT -VT -VT -VT -VT -VT 的挨次，相位依次差60；123456135462共陰極組VT 、VT 、VT 的脈沖依次差120，共陽極組VT135462也依次差43652120；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT ，VT 與VT ，VT 與VT ，脈沖相差180；43652u 一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路；d需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖。阻感負(fù)載時(shí)的工作狀況1a60時(shí)ud整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形。區(qū)分在于：得

34、到的負(fù)載電流id波形不同。當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id的波形可近似為一條水平線。2a 60時(shí)阻感負(fù)載時(shí)的工作狀況與電阻負(fù)載時(shí)不同；電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會消滅負(fù)的局部；阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會消滅負(fù)的局部；帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90。 900=90uuuubcad1Ott1ud2uuduuacuubauuucbabacOtuuuVT 1acacOtuab定量分析：a60時(shí)的平均值為：1U 1U3d 6Usin td (t) 2.34U2cos 33帶電阻負(fù)載且a 60時(shí)，整流電壓平均值為：U 3d 36Usin td (t) 2.34U21 cos( 2 )輸出電流平均

35、值為 ：IURdd當(dāng)整流變壓器為承受星形接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流有效值為：1 222II2 (I )2 22 dd33 dd作業(yè)和思考題作業(yè)和思考題： P97 習(xí)題 7、13教學(xué)反思：課課程類別理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課課課程類別理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他時(shí)安排2授課題目3.3 變壓器漏感對整流電路的影響教學(xué)目的、要求1把握變壓器漏感對整流電路的影響及換相壓降的計(jì)算教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：換相過程中的換相重疊角概念、換相期間的整流電壓和換相壓降、重疊角的計(jì)算； 難點(diǎn)：重疊角的產(chǎn)生，換相期間整流電壓、換相壓降和重疊角的計(jì)算。方法及手段導(dǎo)入：多復(fù)習(xí)回憶。媒授：變壓器漏感對整流電路的影響體L

36、表示，現(xiàn)以B三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣。舉例uuuu講dabc解OtiiiidcaiiIcadOt1VT1 換相至VT2 的過程：因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相ik；ik=ib是漸漸增大的，而ia=Id-ik是漸漸減小的；當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷，換流過程完畢。22換相重疊角換相過程持續(xù)的時(shí)間，用電角度 表示。換相過程中，整流電壓u 為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值：duuLdiuLdiuukabkdaBkbBdt2i換相壓降與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低的多少。iU 56(u u)

37、d()3 5 (u Ld k )d(t)d2 /3 5b62 56bbBdt6L3 56Li6id k d(t) 3IdL3XI2 56Bdt2Bk2Bd換相重疊角的計(jì)算 cos( ) 2XIBd6U2變壓器漏抗對各種整流電路的影響消滅換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值Ud降低；整流電路的工作狀態(tài)增多；整流電路的工作狀態(tài)增多；晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt；換相時(shí)晶閘管電壓消滅缺口，產(chǎn)生正du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必需加吸取電路；換相使電網(wǎng)電壓消滅缺口，成為干擾源。作業(yè)和思考題：教學(xué)反思：課程類別理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題

38、課課程類別理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)安排2授課題目3.4電容濾波的不行控整流電路教學(xué)目的、要求1了解電容濾波的不行控整流電路單相、三相的工作原理和波形分析。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：電容濾波的不行控整流電路單相、三相的工作原理和波形分析。難點(diǎn)：無方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶。授：電容濾波的不行控整流電路電容濾波的單相不行控整流電路常用于小功率單相溝通輸入的場合，如目前大量普及的微機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品中。多媒體舉例講解idVDVDi13ii+2CR+uuudC12VDVD24i,ududi02tb)根本工作過程：在u2正半周過零點(diǎn)至wt=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，供給負(fù)

39、載所需電流；至wt=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，溝通電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。主要的數(shù)量關(guān)系輸出電壓平均值空載時(shí)，U2U；d2重載時(shí)，U漸漸趨近于0.9U，即趨近于接近電阻負(fù)載時(shí)的特性；2d在設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)負(fù)載的狀況選擇電容C值，此時(shí)輸出電壓為：U 1.2 U 。dd2電流平均值輸出電流平均值I為：IUR，I IRRddR二極管電流I平均值為：I I2 I2DDdR二極管承受的電壓2U2電容濾波的三相不行控整流電路根本原理線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降?？紤]實(shí)際電路中存在的溝通側(cè)電感以及為抑制沖擊

40、電流而串聯(lián)的電感時(shí)的工作狀況：電流波形的前沿平緩了很多，有利于電路的正常工作。 隨著負(fù)載的加重，電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的溝通側(cè)電流波形漸漸接近。主要數(shù)量關(guān)系輸出電壓平均值：Ud 在2.34U2 2.45U2之間變化。電流平均值：輸出電流平均值I為：IURRRd與單相電路狀況一樣，電容電流i平均值為零，因此I ICdR二極管電流平均值為I的1/3，即：I I3dDd二極管承受的電壓二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值，為 6U 2。：教學(xué)反思：授課題目電力電子技術(shù)第10 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)教學(xué)目的、要求把握逆變的概念、逆變的分類、有源逆變與

41、無源逆變的區(qū)分；有源逆變的條件、逆變失敗、造成逆變失敗的緣由與預(yù)防措施。了解有源逆變的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：逆變的概念、分類，有源逆變與無源逆變的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件、逆變失敗的緣由與預(yù)防措施；難點(diǎn)：有源逆變的條件、影響逆變失敗的因素。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶。授：一、逆變的概念什么是逆變？為什么要逆變？逆變Invertion：把直流電轉(zhuǎn)變成溝通電，整流的逆過程。逆變電路：把直流電逆變成溝通電的電路。有源逆變電路：溝通側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)，應(yīng)用在直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、溝通繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速以及高壓直流輸電等。5章介紹。對于可控整流電路，滿足確定條件就可工作于有源逆變，其電路形式

42、未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變；既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路。 2逆變產(chǎn)生的條件從上述分析中，可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件有：有直流電動勢，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向全都，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓；d晶閘管的把握角 2U 為負(fù)值。d逆變和整流的區(qū)分：把握角不同：0 2時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)； 2 時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。波形與參數(shù)計(jì)算把 2時(shí)的把握角用 稱為逆變角；逆變角 和把握角 的計(jì)量方向相反，其大小自 0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量；UUcos Ucosdd0d0多媒體舉例講解uuuu2abuuuabuuuuuabcabOtuudabuuac = 3uuubacauuuabac = 4u

43、uuubacacbuuac = 6uuuubacacbuuacbct tt123Ot = 3 = 4 = 644 逆變失敗逆變顛覆逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會通過晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。1逆變失敗的緣由觸發(fā)電路工作不行靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管安排脈沖，如脈沖喪失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。溝通電源缺相或突然消逝。換相的裕量角缺乏，引起換相失敗。2確定最小逆變角 min的依據(jù)逆變時(shí)允許承受的最小逆變角 應(yīng)等于 3035。min ” min一般取作業(yè)和思考題：P98 習(xí)題

44、 27、28、29教學(xué)反思：授課題目4.1 換流方式教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第11講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排了解逆變電路的概念、換流方式和應(yīng)用；理解根本的逆變電路的構(gòu)造及其工作原理。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：逆變電路的構(gòu)造及其工作原理；難點(diǎn)：無。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶：逆變的概念：與整流相對應(yīng)，直流電變成溝通電，溝通側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變； 溝通側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。授：換流方式逆變與變頻變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換整流和直交變換兩局部組成，后一局部就是逆變。主要應(yīng)用各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。溝通電機(jī)調(diào)速用變頻器、不連

45、續(xù)電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心局部都是逆變電路。逆變電路的根本工作原理以單相橋式逆變電路為例說明最根本的工作原理。uo多媒體舉例講解Si負(fù)載SiU1o3duot ttSoS1 224b)逆變電路最根本的工作原理：轉(zhuǎn)變兩組開關(guān)切換頻率，可轉(zhuǎn)變輸出溝通電頻率：uS1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓為負(fù)。uo換流：電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相。開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動信號就可使器件開通。關(guān)斷：全控型器件可通過門極關(guān)斷；半控型器件晶閘管，必需利用外部條件才能關(guān)斷；一般在晶閘管電流過零后施加確定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷；爭辯換

46、流方式主要是爭辯如何使器件關(guān)斷。換流方式分類器件換流Device Commutation利用全控型器件的自關(guān)斷力氣進(jìn)展換流。在承受IGBT 、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。電網(wǎng)換流Line Commutation電網(wǎng)供給換流電壓的換流方式。將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷力氣，但不適用于沒有溝通電網(wǎng)的無源逆變電路。負(fù)載換流Load Commutation 4強(qiáng)迫換流Forced Commutation作業(yè)和思考題作業(yè)和思考題：P149 習(xí)題 1教學(xué)反思：授課題目4.2 電壓型逆變電路教學(xué)目的、要求電力電子

47、技術(shù)第12 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排把握無源逆變器的分類、電流型和電壓型逆變器的概念；了解單相半橋、單相全橋逆變電路；把握1800 導(dǎo)電型交-直-交逆變電路。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：無源逆變器的分類、電流和電壓型逆變器的概念、1800 導(dǎo)電型交-直-交逆變電路；難點(diǎn)：電流型和電壓型逆變器的比較；1800導(dǎo)電型交-直-交逆變電路。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：多媒體復(fù)習(xí)回憶。授：電壓型逆變電路逆變電路的分類依據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同舉例講解直流側(cè)是電壓源：電壓型逆變電路又稱為電壓源型逆變電路；直流側(cè)是電流源：電流型逆變電路又稱為電流源型逆變電路。電壓型逆變電路的特點(diǎn)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)

48、大電容，直流側(cè)電壓根本無脈動,直流回路呈現(xiàn)低阻抗；輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同；阻感負(fù)載時(shí)需供給無功功率。為了給溝通側(cè)向直流側(cè)反響的無功能量供給通道， 逆變橋各臂并聯(lián)反響二極管。單相電壓型逆變電路半橋逆變電路工作原理a)UomOt-UmiottOtt34ttt1256ONVVVV1VDVD12212VDVDb) 12V1和V2柵極信號在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載供給能量；VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反響。VD1、VD2稱為反響二極管,它又起著使負(fù)載

49、電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。優(yōu)點(diǎn)：電路簡潔，使用器件少。缺點(diǎn)：輸出溝通電壓幅值為Ud/2，且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要把握兩者電壓均衡。應(yīng)用：用于幾kW以下的小功率逆變電源；單相全橋、三相橋式都可看成假設(shè)干個(gè)半橋逆變電路的組合。全橋逆變電路工作原理uG1OtuG2OtuG3OtuG4OtuutioiotooOt t3t1 2b)共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成，兩對橋臂交替導(dǎo)通180；輸出電壓和電流波形與半橋電路外形一樣，幅值高出一倍；轉(zhuǎn)變輸出溝通電壓的有效值只能通過轉(zhuǎn)變直流電壓Ud來實(shí)現(xiàn)；阻感負(fù)載時(shí)，還可承受移相得方式來調(diào)整輸出電壓移相調(diào)壓。VV落后018VVV的前移180，輸出電壓

50、是正負(fù)各為的脈沖，轉(zhuǎn)變q就可調(diào)整輸出電壓。三相電壓型逆變電路工作原理和特點(diǎn)：根本工作方式：180導(dǎo)電方式每橋臂導(dǎo)電180，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開頭導(dǎo)電的角度差120；任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通；每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)展，也稱為縱向換流。uuUN”a)OuU2tdVN”b)Otuc)WN”O(jiān)tuUVUd)Odtue)NN”O(jiān)Ud6utUNf)O2 Ud3Ud3tig)UOtidh)Ot作業(yè)和思考題：P149 習(xí)題 4教學(xué)反思：授課題目5.1 根本斬波電路教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第13 講理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他課時(shí)2安排生疏直流斬波電路的根本構(gòu)造和分類；把握降壓式和升

51、壓直流斬波電路的根本構(gòu)造、工作原理和波形；把握降壓和升壓式直流斬波電路的輸入和輸出之間的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理、輸入輸出關(guān)系、電路解析方法和工作特點(diǎn)； 難點(diǎn)：直流斬波電路的構(gòu)造、工作原理、輸入和輸出之間的關(guān)系分析。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶。授：降壓斬波電路電路構(gòu)造工作原理t=0時(shí)刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升；t=t1時(shí)把握V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降；通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。數(shù)量關(guān)系電流連續(xù)多媒體舉例講解UUonottE on E E負(fù)載

52、電壓平均值：負(fù)載電流平均值：tonoI UooToffEMR斬波電路三種把握方式Ton 脈沖寬度調(diào)制PW。ton不變，變T 頻率調(diào)制。ton和T都可調(diào)，轉(zhuǎn)變占空比混合型。ViEGLiRo+uMEoM-titGtoffa)電路圖OonOTtiio1i2II1020Ottu1oEOb)電流連續(xù)時(shí)的波形iGtiOG ioi1toffT ttxiOtuEo2Itt202EO升壓斬波電路電路構(gòu)造Etc) 電流斷續(xù)時(shí)M 波形工作原理假設(shè)L和C值很大；V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定；V處于斷態(tài)時(shí)，電源E和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載供給能量。iGE0

53、i數(shù)量關(guān)系oI10t t UonotoffE TEtoff輸出電流的平均值Io 為：IoU1EoRR升降壓斬波電路電路構(gòu)造根本工作原理V通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為i1。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電；V斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。it1onILtoffoti2ILotb)數(shù)量關(guān)系所以輸出電壓為：tt輸出電流：UotoffE onT tontE 1 E13-413.1.3 Cuk 斬波電路1工作原理I2tonII11V通時(shí)，EL1V回路和RL2CV回路有電流；回路和RL2VD回路有電流；輸

54、出電壓的極性與電源電壓極性相反；電路相當(dāng)于開關(guān)S在A、B兩點(diǎn)之間交替切換。2數(shù)量關(guān)系UottonE tE offT tonon1E作業(yè)和思考題： P111 2/3教學(xué)反思：授課題目6.1 溝通調(diào)壓電路教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第14 講課時(shí)理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他安排2了解溝通變流電路的分類及其根本概念；理解單相溝通調(diào)壓電路的電路構(gòu)成，兩種負(fù)載時(shí)的工作原理和電路特性；把握三相溝通調(diào)壓電路的根本構(gòu)成和根本工作原理。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：晶閘管溝通調(diào)壓電路中的局部概念、單相溝通調(diào)壓電路、三對晶閘管反并聯(lián)的三相三線溝通調(diào)壓電路電阻性負(fù)載；難點(diǎn)：三相三線溝通調(diào)壓電路電阻性負(fù)載不同觸發(fā)角時(shí)的波形分析

55、。教 學(xué) 過程方法及手段溝通調(diào)壓電路原理多媒體舉例講解應(yīng)用燈光把握如調(diào)光臺燈和舞臺燈光把握)；異步電動機(jī)軟起動；異步電動機(jī)調(diào)速；供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)整；在高壓小電流或低壓大電流直流電源中，用于調(diào)整變壓器一次電壓。單相溝通調(diào)壓電路電阻負(fù)載u1OtuoOtioOtuVTOt輸出電壓與 的關(guān)系移相范圍為0a； 隨 a 的增大，Uo降低，a =時(shí)，Uo =0。01a 的關(guān)系a =0 時(shí)，功率因數(shù)=1，a 增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，降低。阻感負(fù)載負(fù)載阻抗角： arctan(wl R；假設(shè)晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流為正弦波，相位滯后于 u閘管把握時(shí)，只能進(jìn)展滯后把握，使負(fù)載電流更為滯后；的角

56、度為 ，當(dāng)用晶1a =0時(shí)刻仍定為u1過零的時(shí)刻，a 的移相范圍應(yīng)為 。三相溝通調(diào)壓電路三相四線根本原理1203 倍次以外的諧波在三相之間流淌，不流過零線。問題3 倍次諧波同相位，全部流過零線。零線有很大3 倍次諧波電流。a =90時(shí)，零線電流甚至和各相電流的有效值接近。三相三線電阻負(fù)載任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路；電流通路中至少有兩個(gè)晶閘管，應(yīng)承受雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)；觸發(fā)脈沖挨次和三相橋式全控整流電路一樣，為VT1 VT6,依次相差60；相電壓過零點(diǎn)定為a 的起點(diǎn)，a角移相范圍是0 150。作業(yè)和思考題：P131 2教學(xué)反思：授課題目6.3 交交變頻電路教學(xué)目的、要求電力電子技術(shù)第15 講課

57、時(shí)理論課 實(shí)訓(xùn)課試驗(yàn)課習(xí)題課其他安排21把握晶閘管交-交變頻器方波型、正弦波型-單相交-交變頻電路、三相交-交變頻電路原理電路的接線方式、具體電路構(gòu)造。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：晶閘管交-交變頻的概念，輸出方波型和正弦波形的獲得方法，三相-單相、三相交-交變頻電路的接線方式；難點(diǎn)：輸出方波型和正弦波形的獲得方法、三相交-交變頻電路的接線方式。教 學(xué) 過程方法及手段導(dǎo)入：復(fù)習(xí)回憶。授：單相交交變頻器電路構(gòu)成和根本工作原理PNuZo多媒體舉例講解u = =0平均輸出電壓 = oP2PP2Ot電路構(gòu)成圖4-18P N 組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，和直流電動機(jī)可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全一樣。變流器P

58、和N 都是相控整流電路。工作原理P 組工作時(shí)，負(fù)載電流io 為正。N 組工作時(shí)，io 為負(fù)；兩組變流器按確定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的溝通電；轉(zhuǎn)變兩組變流器的切換頻率，就可轉(zhuǎn)變輸出頻 率。轉(zhuǎn)變變流電路的把握角，就可以轉(zhuǎn)變溝通輸出電壓的幅值。為使uo 波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對a 角進(jìn)展調(diào)制。整流與逆變工作狀態(tài)Pa)uPiioiPNuuoNu ,iuo ooiottt123uuoOttt45tuNb)iuoiuoPOiNtOtPN阻斷整流 逆變419換相時(shí)uo 的脈動重量，就可把電路等效成正弦波溝通電源和二極管的串聯(lián)。設(shè)負(fù)載阻抗角為j ，則輸出電流滯后輸出電壓j 角。兩組變流電路實(shí)行

59、無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時(shí)，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。工作狀態(tài)t1t3期間：io正半周，正組工作，反組被封鎖；t1 t2：uo和io均為正，正組整流，輸出功率為正；t2 t3：uo反向，io仍為正，正組逆變，輸出功率為負(fù)。t3 t5期間：io負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖；t3 t4：uo io 均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正；t4 t5：uo 反向，io 仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)。小結(jié)：io uo 極性無關(guān)；工作在整流還是逆變，則依據(jù)uo方向與io 方向是否一樣確定。三相交交變頻電路特征由三組彼此獨(dú)立的、輸出電壓相位相互錯(cuò)開120的單相交交變頻電路構(gòu)成；電源進(jìn)線通過進(jìn)線電抗

60、器接在公共的溝通母線上；由于電源進(jìn)線端公用，所以三組的輸出端必需隔離。為此，溝通電動機(jī)的三個(gè)繞組必需拆開；主要用于中等容量的溝通調(diào)速系統(tǒng)。交交變頻電路的優(yōu)點(diǎn)：效率較高一次變流，可便利地實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出波形接近正弦波。缺點(diǎn)接線簡潔，承受三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸入功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜簡潔。應(yīng)用主要用于 500kW 或 1000kW 以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的溝通調(diào)速電路中。目前已在軋機(jī)主傳動裝置、鼓風(fēng)機(jī)、礦石裂開機(jī)、球磨機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等場合應(yīng)用；既可用于異步 電動機(jī)，也可用于同步電動機(jī)傳動。：教學(xué)反思：授