電力電子教案

遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§1-1概述§1-2電力二極管教學(xué)目的要求：掌握電力電子器件的概念，電力二極管的結(jié)構(gòu)及特征；了解電力電子器件的分類及特征。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)重點(diǎn)：電力二極管的結(jié)構(gòu)及特征教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)電力二極管的特征引言：電力電子器件是電力電子技術(shù)的核心，是電力電子電路的基礎(chǔ)，因而掌握各種常用電力電子器件的特性和正確使用方法是學(xué)好電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。講授新課：§1-1概述一、電力電子器件的概念和特征電力電子器件是指那些直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電子器件。目前是指電力半導(dǎo)體器件。任課教師：第1頁電力電子器件的特征：1、電力電子器件是重要的參數(shù)是其承受電壓和電流的能力。2、電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。3、電力電子器件的工作一般要由驅(qū)動提供強(qiáng)驅(qū)動信號來驅(qū)動。二、電力電子器件的分類1、按電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度，可分為以下三種：（1）不可控制器件不能用來控制信號來龍去脈控制其通斷的電力電子器件。（2）半控型器件通過控制信號可控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的電力電子器件。（3）全控型器件通過控制信號即可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷的電力電子器件。2、按驅(qū)動信號的性質(zhì)分以下兩種：（1）電流驅(qū)動型：是指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。（2）電壓驅(qū)動型：是指在控制端施加一定的電壓信號就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷控制。第2頁§1-2電力二極管一、電力二極管的外形結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號圖1-1電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號二、電力二極管的基本特性1、靜態(tài)特性主要指其伏安特性當(dāng)電力二極管承受的正向電壓大到一定值（門檻電壓UTO），正向電流才開始明顯增加，處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。與正向電流IF對應(yīng)的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。當(dāng)電力二極管承受反向電壓時，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。2、動態(tài)特性動態(tài)特性--因結(jié)電容的存在，三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換必然有一個過渡過程，此過程中的電壓-電流特性是隨時間變化的3、電力二極管的主要參數(shù)a.正向平均電流IF(AV)b.正向壓降UFc.反向重復(fù)峰值電壓URRM第3頁教案尾頁d.最高工作結(jié)溫TJMf.浪涌電流IFSM鞏固新課：一、電力電子器件的概念和特征二、電力電子器件的分類三、電力二極管的外形結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號四、電力二極管的基本特性布置作業(yè)：1、電力電子器件分哪幾類，各自特點(diǎn)？2、電力二極管的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)。主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§1-3半控型器件—晶閘管教學(xué)目的要求：掌握半控型器件-晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性、主要靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)，熟練掌握器件的選取原則。培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察，認(rèn)識問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)伏安特性、主要靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)復(fù)習(xí)提問：1、什么是電力電子器件，分哪幾類？2、說出電力二極管的結(jié)構(gòu)及靜態(tài)特性、動態(tài)特性。講授新課：§1-3半控型器件—晶閘管一、晶閘管的結(jié)構(gòu)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（控制端）G三個聯(lián)接端，對于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。任課教師：第1頁二、晶閘管的電壓電流關(guān)系結(jié)論：1、承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通；2、承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通；3、晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用；4、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)值以下晶閘管的伏安特性。第2頁三、晶閘管的主要參數(shù)1、電壓參數(shù)1)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，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。2)反向重復(fù)峰值電壓URRM在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。3)通態(tài)（峰值）電壓UTM晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(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，額定電壓要留有一定裕量，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍，2、電流參數(shù)1)通態(tài)平均電流IT(AV)（額定電流）晶閘管在環(huán)境溫度為40(C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。2)維持電流IH使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。第3頁教案尾頁3)擎住電流IL4)浪涌電流ITSM鞏固新課：一、晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理二、晶閘管的電壓電流關(guān)系三、晶閘管的主要參數(shù)布置作業(yè)：P121-11-2主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§1-4特殊晶閘管教學(xué)目的要求：了解晶閘管包括其許多類型的派生器件，掌握結(jié)構(gòu)及原理。培養(yǎng)學(xué)生舉一反三，擴(kuò)展知識的能力。教學(xué)重點(diǎn)：派生晶閘管結(jié)構(gòu)教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)派生晶閘管原理復(fù)習(xí)提問：1、晶閘管導(dǎo)通條件是什么？維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？2、晶閘管的關(guān)斷條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)？講授新課：§1-4特殊晶閘管一、快速晶閘管（FastSwitchingThyristor--FST）包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有快速晶閘管和高頻晶閘管管芯結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，開關(guān)時間以及du/dt和di/dt耐量都有明顯改善。任課教師：第1頁普通晶閘管關(guān)斷時間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10μs左右，高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高。由于工作頻率較高，選擇通態(tài)平均電流時不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。二、雙向晶閘管（TriodeACSwitch--TRIAC）可認(rèn)為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成有兩個主電極T1和T2，一個門極G正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向晶閘管在第Ｉ和第III象限有對稱的伏安特性，與一對反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，且控制電路簡單，在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（SolidStateRelay--SSR）和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。第2頁三、光控晶閘管（LightTriggeredThyristor--LTT）又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。小功率光控晶閘管只有陽極和陰極兩個端子，大功率光控晶閘管則還帶有光纜，光纜上裝有作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響，因此目前在高壓大功率的場合，如高壓直流輸電和高壓核聚變裝置中，占據(jù)重要的地位第3頁教案尾頁鞏固新課：一、快速晶閘管二、雙向晶閘管三、光控晶閘管布置作業(yè)：P131-41-5 主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§2-1門極可關(guān)斷晶閘管§2-2電力晶體管教學(xué)目的要求：掌握典型門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管的結(jié)構(gòu)及特征，了解其主要參數(shù)。培養(yǎng)學(xué)生自己分析問題，總結(jié)問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：全控型器件結(jié)構(gòu)及特征教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)全控型器件特征復(fù)習(xí)提問：1、寫出快速晶閘管的符號，并說出其特點(diǎn)？2、寫出雙向晶閘管的符號，并說出其特點(diǎn)講授新課：§2-1門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管——在晶閘管問世后不久出現(xiàn)，門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）也是晶閘管（Thyristor）的一種派生器件，但可以通過在門極施加負(fù)脈沖使其關(guān)斷，因而屬于全控型器件；其主要用于兆瓦級以上的大功率場合。任課教師：第1頁一、GTO的結(jié)構(gòu)和工作特性1、結(jié)構(gòu)：它和普通晶閘管一樣，也是PNPN四層結(jié)構(gòu)，外部引出三個極，陽極，陰極和門極；工作條件同普通晶閘管2、GTO的工作過程與普通晶體管晶閘管一樣，有同樣的正反饋過程，但普通晶閘管是濃度飽和，而GTO只是一種淺飽和導(dǎo)通。在關(guān)斷GTO時，給門極加負(fù)脈沖，即可從門極抽出電流，很方便地其退出淺飽和而關(guān)斷。二、GTO的主要參數(shù)1、最大可關(guān)斷陽極電流IATOIATO是用來標(biāo)稱GTO額定電流的參數(shù)，電流過大時，GTO中各晶體管淺飽和導(dǎo)通的條件將被破壞，使器件飽和濃度加深，導(dǎo)致門極關(guān)斷失敗。2、關(guān)斷增益βoff最大可關(guān)斷陽極電流與門極負(fù)脈沖電流最大值之比稱職為電流關(guān)斷增益。3、擎住電流GTO經(jīng)門極觸發(fā)后，陽極電流上升到所有GTO元導(dǎo)通時的最低值。第2頁4、開通時間5、關(guān)斷時間§2-2電力晶體管一、GTR的結(jié)構(gòu)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。結(jié)構(gòu)和小功率晶體管非常相似。GTR由三層半導(dǎo)體、兩個PN結(jié)組成。和小功率三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，GTR通常多用NPN結(jié)構(gòu)。二、GTR的基本特性與參數(shù)2、開關(guān)特性GTR的動態(tài)特性整個過程分為開通過程，導(dǎo)通狀態(tài)，關(guān)斷定過程，阻斷狀態(tài)4個不同的階段。開關(guān)時間在幾微秒以內(nèi)，比晶體管和GTO都短得多。第3頁教案尾頁鞏固新課：一、GTO的結(jié)構(gòu)和工作特性二、GTO的主要參數(shù)三、GTR的結(jié)構(gòu)四、GTR的基本特性與參數(shù)布置作業(yè)：P282-12-2主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§2-3電力場效晶體管§2-4絕緣柵雙極晶體管教學(xué)目的要求：掌握電力場效晶體管、絕緣柵雙極晶體管的結(jié)構(gòu)及原理，了解其靜態(tài)特性、開關(guān)特性與參數(shù)。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。教學(xué)重點(diǎn)：晶體管的結(jié)構(gòu)及原理教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)靜態(tài)特性、開關(guān)特性與參數(shù)復(fù)習(xí)提問：1、寫出GTO的符號，并說出其工作特點(diǎn)。2、寫出GTR的符號，并說出其基本特性。講授新課：§2-1電力場效晶體管一、電力MOSFET的結(jié)構(gòu)按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道耗盡型——當(dāng)柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道增強(qiáng)型——對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在任課教師：第1頁導(dǎo)電溝道。導(dǎo)通時只有一種極性的載流子（多子）參與導(dǎo)電，是單極型晶體管，導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別。二、電力MOSFET的靜態(tài)特性與參數(shù)1、轉(zhuǎn)移特性漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。2、輸出特性MOSFET的漏極伏安特性。第2頁三、動態(tài)特性與參數(shù)1、開通時間ton——開通延遲時間與上升時間之和。2、關(guān)斷時間toff——關(guān)斷延遲時間和下降時間之和。§2-4絕緣柵雙極晶體管（IGBT）一、IGBT的結(jié)構(gòu)和工作特性三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極E二、IGBT的基本特性1、轉(zhuǎn)移特性——IC與UGE間的關(guān)系，與MOSFET轉(zhuǎn)移特性類似。第3頁教案尾頁2、輸出特性（伏安特性）——以UGE為參考變量時，IC與UCE間的關(guān)系分為三個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。分別與GTR的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)相對應(yīng)。鞏固新課：一、電力場效晶體管二、絕緣柵雙極晶體管布置作業(yè)：P282-52-6主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§3-1單相半波可控整流電路教學(xué)目的要求：掌握單相半波可控整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、定量計(jì)算，了解不同負(fù)載對電路工作的影響。培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)、工作原理、定量計(jì)算教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)定量計(jì)算復(fù)習(xí)提問：1、為什么GTO能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能？2、與GTR相比，功率MOSFET管有何優(yōu)缺點(diǎn)。講授新課：§3-1單相半波可控整流電路一、帶電阻負(fù)載的工作情況若用晶閘管T替代單相半波整流電路中的二極管D，就可以得到單相半波可控整流電路的主電路，如圖所示。設(shè)圖中變壓器副邊電壓，任課教師：第1頁負(fù)載RL為電阻性負(fù)載?，F(xiàn)將這種可控整流電路的工作原理分析如下：（1）原理：若晶閘管的控制極上未加正向觸發(fā)電壓，那么根據(jù)晶閘管的導(dǎo)通條件，不論正弦交流電壓v2是正半周還是負(fù)半周，晶閘管都不會導(dǎo)通。這時，負(fù)載端電壓Vo=0、負(fù)載電流io=0，因而電源的全部電壓都由晶閘管承受，即VT=V2。

當(dāng)v2由零進(jìn)入正半周，設(shè)a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，晶閘管承受正向電壓，如果在時，在控制極加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)脈沖電壓，晶閘管將立即導(dǎo)通。電路中電流流向?yàn)閍→T→RL→b。晶閘管導(dǎo)通后，其管壓降約1V左右，若忽略此管壓降，則電源電壓全部加在負(fù)載RL上，即，這樣負(fù)載電流。此后，盡管觸發(fā)電壓隨即消失，晶閘管仍然繼續(xù)導(dǎo)通，直到電源電壓v2從正半周轉(zhuǎn)入負(fù)半周過零的時候，晶閘管才自行關(guān)斷。

第2頁當(dāng)v2在負(fù)半周時，因?yàn)榫чl管承受的是反向電壓，所以即使控制極上加觸發(fā)電壓，晶閘管也不會導(dǎo)通。這時，負(fù)載電壓、電流都為零，晶閘管承受v2的全部電壓。在以后各個周期，均重復(fù)上述過程。

（2）負(fù)載電壓：單相半波可控整流電路的負(fù)載電壓和電流的平均值，可以用控制角為變量的函數(shù)來表示。由圖7.2.1可知，負(fù)載電壓vo是正弦半波電壓的一部分，一個周期的平均值為

二、帶阻感負(fù)載的工作情況結(jié)論：單相半波可控整流電路具有電感性負(fù)載時，晶閘管的導(dǎo)通角結(jié)論：單相半波可控整流電路具有電感性負(fù)載時，晶閘管的導(dǎo)通角將大于，在一定的條件下，若負(fù)載的電感越大，則導(dǎo)通角也越大，晶閘管延遲關(guān)斷的時間就越長。這樣，在一個周期中，負(fù)載端的負(fù)電壓所占比重便越大，輸出電壓的平均值也就越小。第3頁教案尾頁為了便于解決上述問題，我們可以在電感性負(fù)載的兩端并聯(lián)一個二極管，一方面v2通過二極管給晶閘管加上反向電壓，促使晶閘管及時關(guān)斷；另一方面，這個二極管又為負(fù)載上由自感電動勢所維持的電流提供了一條繼續(xù)流通的路徑。因此，通常把這個二極管叫做續(xù)流二極管。鞏固新課：一、帶電阻負(fù)載的工作情況二、帶阻感負(fù)載的工作情況布置作業(yè)：P433-1主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§3-2單相橋式全控整流電路教學(xué)目的要求：掌握單相橋式全控整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、定量計(jì)算，了解不同負(fù)載對電路工作的影響。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，分析問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)、工作原理、定量計(jì)算教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)定量計(jì)算復(fù)習(xí)提問：1、簡述單相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載的工作情況。2、簡述單相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載的工作情況。講授新課：§3-2單相橋式全控整流電路一、帶電阻負(fù)載的工作情況1、結(jié)構(gòu)及原理：四只整流二極管接成電橋形式，故稱橋式整流。橋式整流電路的工作原理如圖Z0706所示。在u2的正半周，D1、D3導(dǎo)通，D2、任課教師：第1頁D4截止，電流由TR次級上端經(jīng)D1→RL→D3回到TR次級下端，在負(fù)載RL上得到一半波整流電壓。

在u2的負(fù)半周，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，電流由Tr次級的下端經(jīng)D2→RL→D4回到Tr次級上端，在負(fù)載RL上得到另一半波整流電壓。

這樣就在負(fù)載RL上得到一個與全波整流相同的電壓波形，2、數(shù)值計(jì)算（1）整流電壓平均值（2）負(fù)載上輸出的直流電流平均值為（3）晶閘管承受的最大反向電壓為第2頁二、帶阻感負(fù)載的工作情況1、結(jié)構(gòu)圖及工作情況2、數(shù)值關(guān)系（1）整流電壓平均值（2）負(fù)載上輸出的直流電流平均值為（3）晶閘管承受的最大反向電壓為三、帶反電動勢負(fù)載的情況第3頁教案尾頁具有一定直流電動勢的負(fù)載稱為電動勢性負(fù)載，這些負(fù)載對于可控整流電路而言，它們相當(dāng)于反電動勢，其電路及波形如圖3-6。鞏固新課：一、帶電阻負(fù)載的工作情況二、帶阻感負(fù)載的工作情況三、帶反電動勢負(fù)載的情況布置作業(yè)：P433-4主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§3-3單相橋式半控整流電路§3-4電容濾波的單相不可控整流電路教學(xué)目的要求：掌握單相橋式半控整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理。了解電容濾波的單相不可控整流電路。培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識學(xué)習(xí)的態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)、工作原理教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)電容濾波的單相不可控整流電路復(fù)習(xí)提問：1、分析單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載的工作情況，畫波形圖。2、分析單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載的工作情況，畫波形圖。講授新課：§3-3單相橋式半控整流電路在單相橋式全控整流電路中共用了4個晶閘管，分兩個導(dǎo)電回路，每一個導(dǎo)電回路中有兩個晶閘管同時控制電路。實(shí)際上對每個導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需一個晶閘管就可以了，另一個晶閘管可以用二極管代替，從而簡單了電路，如圖3-7。任課教師：第1頁此電路的工作情況同全控電路的工作情況相同。在電路實(shí)際運(yùn)行中，由于某種原因，電感儲能不經(jīng)變壓器二次繞組釋放，只是消耗在電阻上，會發(fā)生一個晶閘管理體制持續(xù)兩個二極管輪流導(dǎo)第2頁通的情況。這種現(xiàn)象稱為失控。為了避免這種情況出現(xiàn)，在實(shí)際電路中增加了續(xù)流二極管，如圖3-8所示?！?-4電容濾波的單相不可控整流電路一、電路結(jié)構(gòu)及波形電阻R的作用是將殘余的紋波電壓降落在電阻兩端，最后由C再旁路掉。在ω值一定的情況下，R愈大，C愈大，則脈動系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。而R值增大時，電阻上的直流壓降會增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大C的電容量，又會增大電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)起來也不現(xiàn)實(shí)。二、主要的數(shù)量關(guān)系1、輸出電壓平均值2、電流平均值第3頁教案尾頁3、流過某個二極管的電流鞏固新課：一、單相橋式半控整流電路二、電容濾波的單相不可控整流電路布置作業(yè)：P433-5主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§3-5單結(jié)晶體管觸發(fā)電路教學(xué)目的要求：了解對觸發(fā)電路的基本要求，掌握觸發(fā)電路的型式，單結(jié)晶體管的工作過程及特性。培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力，獨(dú)立分析問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：單結(jié)晶體管的工作過程教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)單結(jié)晶體管的工作過程復(fù)習(xí)提問：1、簡述單相橋式半控整流電路工作情況。2、簡述單相不可控電容濾波整流電路工作情況。講授新課：§3-5單結(jié)晶體管觸發(fā)電路一、對觸發(fā)電路的要求1、觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。2、觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)能滿足裝置的要求。任課教師：第1頁3、觸發(fā)脈沖的寬度和陡度。4、應(yīng)有良好的抗干擾性能，溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。5、觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須同步。二、觸發(fā)電路的型式晶閘管的門極觸發(fā)電路，有移相控制和垂直控制兩種；觸發(fā)電路又可分為模擬式和數(shù)字式兩種。按組成元件來分，又可分為分立元件，集成電路的觸發(fā)電路。三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1、單結(jié)晶體管及其特性特性：單結(jié)晶體管具有負(fù)阻特性，所謂負(fù)阻特性，就是當(dāng)發(fā)射極電流增加時，發(fā)射極電壓VE反而減小。第2頁2、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路利用單結(jié)晶體管的電壓電流性能組成各種振蕩器，作為觸發(fā)電路。此電路工作有兩個要點(diǎn)，一是要產(chǎn)生可控的移相脈沖，二是該移相脈沖應(yīng)與主電源同步，以保證導(dǎo)通角恒定。第3頁教案尾頁鞏固新課：一、對觸發(fā)電路的要求二、觸發(fā)電路的型式三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路布置作業(yè)：P433-7主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§4-1三相半波可控整流電路教學(xué)目的要求：掌握三相半波不可控整流電路，可控整流電路的工作情況，掌握有關(guān)量的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的精神。教學(xué)重點(diǎn)：工作情況教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)有關(guān)量的計(jì)算復(fù)習(xí)提問：1、對觸發(fā)電路有哪些基本要求。2、寫出單結(jié)晶體管的符號，并說出特性。講授新課：§4-1三相半波可控整流電路一、三相半波不可控整流電路如圖4-1變壓器為三角形/星形聯(lián)結(jié)，分別接入三相電流，三個整流二極管采用共陰極接法（將它們的陰極連接在一起。）三個二極管對應(yīng)的相電壓中哪一個值最大，則該相反對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，其余兩相關(guān)斷。任課教師：第1頁二、三相半波可控整流電路1、帶電阻負(fù)載時的情況工作原理：器件工作情況如下：在ωt1～ωt2期間，α

相電壓最高，VT1導(dǎo)通，ud=ua；在ωt2～ωt3期間，b

相電壓最高，VT2導(dǎo)通，ud=ub；在ωt3～第2頁ωt4期間，c

相電壓最高，VT3導(dǎo)通，ud=uc。此后，在下一周期相當(dāng)相當(dāng)于ωt1的位置即ωt4時刻，VT1又導(dǎo)通，重復(fù)前一周期的工作情況。如此，一周期中VT1、VT2、VT3輪流導(dǎo)通，每管各導(dǎo)通120o。ud波形為三個相電壓在正半周期的包絡(luò)線。2、帶大電感負(fù)載時的情況圖中所給

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波形有一定的脈動，與分析單相整流電路阻感負(fù)載時的

id

波形有所不同。這是電路工作的實(shí)際情況，因?yàn)樨?fù)載中電感量不可能也不必非常大，往往只要能保證負(fù)載電流連續(xù)即可，這樣

id

實(shí)際上是有波動的，不是完全平直的水平線。通常，為簡化分析及定量計(jì)算，可以將

id

近似為一條水平線，這樣的近似對分析和計(jì)算的準(zhǔn)確性并不產(chǎn)生很大影響。第3頁教案尾頁鞏固新課：一、三相半波不可控整流電路二、三相半波可控整流電路布置作業(yè)：P614-1主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§4-2三相橋式全控整流電路教學(xué)目的要求：掌握三相橋式全控整流電路的工作情況，掌握有關(guān)量的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：工作情況教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)有關(guān)量的計(jì)算復(fù)習(xí)提問：1、簡述三相半波不可控整流電路的工作原理。2、畫出三相半波可控整流電路（電阻負(fù)載）的波形圖。講授新課：§4-2三相橋式全控整流電路1、電路結(jié)構(gòu)及原理：三相橋式全控整流電路原理圖如圖1所示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來的，它由三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽極接法(VT1，VT6，VT2)的串聯(lián)組合。任課教師：第1頁一、帶電阻負(fù)載時的工作情況a=0°時的情況：將電路中的晶閘管換作二極管進(jìn)行分析對于共陰極阻的3個晶閘管，第2頁陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通對于共陽極組的3個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的導(dǎo)通，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，ud1為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時，ud2為相電壓的負(fù)包絡(luò)線，ud=ud1-ud2是兩者的差值，為線電壓在正半周的包絡(luò)線直接從線電壓波形看，ud為線電壓中最大的一個，因此ud波形為線電壓的包絡(luò)線。二、帶阻感負(fù)載時的工作情況當(dāng)時，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時相似，各晶閘管的通斷情況，輸出電壓ud波形等都一樣。但由于負(fù)載不同，輸出電壓相同時得到的負(fù)載電流id不同，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得更加平直。如圖。三、定量分析1、輸出電壓連續(xù)時平均值：第3頁教案尾頁2、輸出電流平均值：Id=Ud/R鞏固新課：一、帶電阻負(fù)載時的工作情況二、帶阻感負(fù)載時的工作情況三、定量分析布置作業(yè)：P614-24-3主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§4-3電容濾波的三相不可控整流電路§4-4相控電路的驅(qū)動控制教學(xué)目的要求：掌握電容濾波的三相不可整流電路的工作情況及有關(guān)量的計(jì)算，了解相控電路的驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)及原理。培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：工作情況教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)有關(guān)量的計(jì)算復(fù)習(xí)提問：1、簡述三相全控整流電路的工作原理。2、畫出三相全控整流電路（電阻負(fù)載）的波形圖。講授新課：§4-3電容濾波的三相不可控整流電路一、基本過程原理（圖4-12略）該電路中，當(dāng)某一對二極管導(dǎo)通時，輸出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中任課教師：第1頁最大的一個，該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，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)下一對二極管導(dǎo)通時，輸出直流電壓等于交流側(cè)另一個成為最大的線電壓，該線電壓既向電容供，也向負(fù)載供電。以上過程重復(fù)。二、主要數(shù)量關(guān)系1、輸出電壓平均值2、電流平均值IR=Ud/R3、流過每一個二極管的電流平均值為IVDIVD=Id/3=IR/34、二極管承受的最大反向電壓是線電壓的峰值為§4-4相控電路的驅(qū)動控制晶閘管可控電路是通過控制觸發(fā)角α的大小，即控制觸發(fā)脈沖的起始相位來控制輸出電壓量的，故稱為相控電路。一、電力電子器件驅(qū)動電路驅(qū)動控制電路控制觸發(fā)角的大小，能否實(shí)施有效的觸發(fā)，涉及到觸發(fā)脈沖本身的有關(guān)參量是否符合要求，它是電力電子器件的驅(qū)動電路完成。第2頁驅(qū)動電路的基本任務(wù)，就是將信息電子電路傳來的信號按照控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號，對全控型器件，既提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號，以保證器件按要求可靠導(dǎo)通或關(guān)斷，這是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個裝置的性能有很大影響。按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)，可以將電力電子器件分為電流驅(qū)動型和電壓驅(qū)動兩類。驅(qū)動電路的具體形式可以是分立元件構(gòu)成的驅(qū)動電路，目前采用專用的集成驅(qū)動電路，包括雙列直插式集成電路，以及將光耦隔離電路也集成在內(nèi)的混合集成電路。二、集成觸發(fā)電路集成化晶閘管移相觸發(fā)電路具有移相線性度好、性能穩(wěn)定可靠、體積小、溫度漂移小等優(yōu)點(diǎn)，形成了系列化的產(chǎn)呂。現(xiàn)以國產(chǎn)KC系列KC04移相觸發(fā)電路為例，介紹其外部結(jié)構(gòu)與工作過程。1、同步單元2、鋸齒波形成單元3、移相控制單元4、脈沖形成單元5、功率放大單元第3頁教案尾頁鞏固新課：一、電容濾波的三相不可控整流電路二、相控電路的驅(qū)動控制布置作業(yè)：P574-5主要參考書及教具：課后記錄：第4頁遼寧工貿(mào)學(xué)校教案首頁審批簽字班級日月講授課題：§4-5晶閘管的串并聯(lián)及選用保護(hù)教學(xué)目的要求：掌握晶閘管的串并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)形式，掌握晶閘管的保護(hù)原則。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力。教學(xué)重點(diǎn)：晶閘管的保護(hù)教學(xué)方法設(shè)計(jì)：講授法教學(xué)難點(diǎn)晶閘管的保護(hù)復(fù)習(xí)提問：1、簡述電容濾波的三相不可控整流電路的過程原理。2、什么是相控電路，什么是驅(qū)動控制，驅(qū)動控制電路的分類。講授新課：§4-5晶閘管的串并聯(lián)及選用保護(hù)一、晶閘管的串聯(lián)（圖4-14）串聯(lián)時，承受電壓最高的電力電子器件最易擊穿。一旦擊穿損壞，它原來所承擔(dān)的電壓又加到其他器件上，可能造成其他元件的過壓損壞。任課教師：第1頁所以，在電力電子器件串并聯(lián)時，應(yīng)著重考慮串聯(lián)時器件之間的均壓問題和并聯(lián)時器件之間的均流問題。

串聯(lián)均壓問題：單個電力電子器件的電壓值小于電路中實(shí)際承受的電壓值時，須采用兩只或多只器件串聯(lián)聯(lián)接。串聯(lián)使用時，因器件阻斷狀態(tài)下漏電阻不同引起電壓分配不均勻，屬穩(wěn)態(tài)均壓問題；由于器件開通時間和關(guān)斷時間不一致，引起的電壓分配不均勻?qū)賱討B(tài)均壓問題。二、晶閘管的并聯(lián)單個電力電子器件的電流容量不足以承受電路中實(shí)際電流時，須并聯(lián)兩只或多只器件。以晶閘管為例，并聯(lián)方式有多種（圖4-15）。電力電子器件并聯(lián)時，由于器件導(dǎo)通狀態(tài)下各器件的正向壓降的差異而引起的電流分配第2頁不均勻?qū)儆诜€(wěn)態(tài)均流問題；由于器件開通時間和關(guān)斷時間的差異引起的電流分配不均勻?qū)儆趧討B(tài)均流問題。功率場效應(yīng)晶體管由于具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，因而具有自動均流作用，可直接并聯(lián)使用。功率晶體管以及晶閘管并聯(lián)使用時，必須采取適當(dāng)?shù)木鞔胧?。考慮到即使加上均流措施，各器件承擔(dān)的電流仍有一定的差異，并聯(lián)后所能承受的總電流應(yīng)為并聯(lián)器件額定電流總和的85～90％。通常采用的均流措施有以下5種。①盡量采用特性一致的元器件進(jìn)行并聯(lián)。②安裝時盡量使各并聯(lián)器件具有對稱的位置。

③器件串聯(lián)均流電阻。④器件串聯(lián)電抗器均流。⑤采用均流互感器均流。三、晶閘管的保護(hù)晶閘管工作在大功率下，造成其損壞的因素很多，損壞的后果往往也很嚴(yán)重，在應(yīng)用中注意晶閘管的保護(hù)。1、過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)外因過電壓包括：操作過電壓，雷擊過電壓。內(nèi)因過電壓包括：換相過電壓，關(guān)斷過電壓。2、過電流保護(hù)過電流分過載和短路兩種情況