电力电子变流技术课程设计
电力电子技术基础课程设计-三相半波可控整流电路的设计(电阻性负载)
课程设计任务书图1三相半波可控整流电路原理图对于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触发导通，1、2、3点是相邻相电压波形的交点，也是不可控整流的自然换相点。
对三相可控整流而言，控制角α就是从自然换相点算起的。
控制角0<α￡2π/3，导通角0<θ￡2π/3。
晶闸管承受的最大正向电压.承受的最大反向电压：2.1.2负载电压当0 ≤ α ≤ π/6时图2电路输出电压波形在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压Ud，其波形是连续的。
电流波形与电压波形相似，这时，每只晶闸管导通角为120°，负载上电压平均值为：当π/6 < α ≤ 5π/6时图3电路输出电压波形2.2带阻感负载时的工作情况2.2.1原理说明电感性负载由于电感的存在使得电流始终保持连续，所以每只晶闸管导通角为2π/3，输出电压的平均值为：当α=π/2时，Ud =0，因此三相半波整流电感负载时的控制角为0~ π/2正向承受的最大电压为反向承受的最大电压为图4是电路接线图图4阻感负载接线图图5输出电压波形3.设计结果与分析3.1仿真模型根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型如图5图6仿真模型图3.2 仿真参数设置晶闸管参数：I vt=I/√3=0.577I d=0.577×6.04=3.46AI fav=I VT/1.57=2.2A额定值一般取正向电流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之间的数值。
UFM=URM=2.45U2=245V晶闸管额定电压选值一般为最大承受电压的2-3倍，所以额定电压取值为490-735V之间。
变压器参数计算Ud=100V变压器二次侧采用星形接法，所以变压器二次侧峰值为141.4V变压器一次侧采用三角形接法，因此每相接入电压峰值为380V一次侧电压接电网电压220V电压器变比则约为2.693.3仿真结果U2波形仿真图图7 U2波形仿真图U波形图vt1图8 U vt1波形图波形图Ivt1Ivt图9 I vt1波形图u波形图d图10 u d波形图i波形图d图11 i d波形图设置触发脉冲α分别为0°。
《电力电子变流技术》课件
智能电网中的变流技术
智能电网中的变流技术主要用于实现分布式电源的接入和能量调度，通过整流器 和逆变器将各种分布式电源的电能调整为标准化的形式，并实现与大电网的协调 运行。
智能电网中的变流技术还可以实现需求侧管理和能效管理等功能，提高能源利用 效率和系统稳定性。
04
电力电子变流技术的挑战与解 决方案
详细描述
控制策略的优化是解决电力电子变流技术挑战的重要手段之一。通过改进控制算法和优化设备参数， 可以提高电力电子变流设备的运行效率和可靠性，降低能源损耗，提高设备的安全性和稳定性。同时 ，控制策略的优化还可以提高设备的动态性能和响应速度，满足各种复杂的应用需求。
05 未来展望
新材料、新器件的应用
能效问题
总结词
电力电子变流技术在转换电能时存在能效问题，导致能源浪费和环境污染。
详细描述
随着电力电子设备的应用越来越广泛，电力电子变流技术在转换电能时产生的能效问题也日益突出。能效问题主 要表现在设备运行过程中产生的损耗和能源浪费，这些损耗不仅增加了设备的运行成本，还对环境造成了污染。
可靠性问题
《电力电子变流技术》 ppt课件
目录
Contents
• 电力电子变流技术概述 • 电力电子变流技术的基本原理 • 电力电子变流技术的应用实例 • 电力电子变流技术的挑战与解决方
案 • 未来展望
01 电力电子变流技术概述
定义与特点
总结词
电力电子变流技术是一种利用电力电子器件进行电能转换的技术，其特点包括高效、灵 活、可调等。
升压型直流变换器
通过开关元件的通断改变 电感或电容的储能，实现 直流电压的升高或降低。
直流变换器的效率
直流变换器的效率取决于 开关元件的特性和电路参 数，是评价直流变换器性 能的重要指标。
电力电子技术的课程设计
电力电子技术的课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握电力电子器件的基本工作原理，如二极管、晶体管、晶闸管等；2. 了解电力电子电路的基本类型，如整流电路、斩波电路、逆变电路等；3. 学会分析简单电力电子电路的性能、特点及应用场合；4. 掌握电力电子设备在实际应用中的参数计算和选型方法。
技能目标：1. 能够正确使用实验设备搭建简单的电力电子电路；2. 学会运用电路分析方法，对电力电子电路进行性能分析和故障排查；3. 能够根据实际需求设计简单的电力电子系统，并进行参数计算和选型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 培养学生严谨的科学态度，树立工程伦理观念。
课程性质：本课程为电力电子技术的基础课程，旨在使学生掌握电力电子器件、电路及其应用，培养实际操作能力和工程素养。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手能力，但对电力电子技术尚处于入门阶段。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践和实际应用，提高学生的综合能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件：介绍二极管、晶体管、晶闸管等基本器件的结构、工作原理及特性，重点讲解其在电力电子电路中的应用。
教材章节：第一章至第三章内容安排：2学时2. 电力电子电路：讲解整流电路、斩波电路、逆变电路等基本电路的类型、工作原理及性能特点。
教材章节：第四章至第六章内容安排：4学时3. 电力电子电路分析：教授电路分析方法，如平均值法、等效电路法等，分析典型电力电子电路的性能和应用。
教材章节：第七章内容安排：3学时4. 电力电子设备设计：介绍参数计算和选型方法，结合实际案例进行设备设计。
教材章节：第八章内容安排：3学时5. 实践操作：安排学生进行电力电子电路搭建、性能测试和故障排查，提高动手能力。
电力电子技术课程设计--三相可控整流技术的工程应用
课程设计报告题目三相可控整流技术的工程应用学院名称电气信息学院专业班级 xxxxxxxxxxxxxxx学号 xxxxxxxxxx学生姓名 xxxxx指导教师 xxxxxxx2012年1月12日摘要电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。
因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义，这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环，而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。
关键词：电力电子三相桥式可控电路整流AbstractPower electronics technology has a very wide range of applications in the power system. It is estimated that in developed countries more than 60% of the electrical energy at least through the end-use of electricity, more than once device processing power electronic converters. Power system in the process leading to the modern power electronics technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave power electronics technology, the modernization of the electric power system is unthinkable.Rectifier circuit technology has very wide application in industrial production. Such as voltage variable speed DC power supply, electrolysis and electroplating DC power. The rectifying circuit is the AC power is converted to DC power circuit. Most of the rectifier circuit by the transformer, rectifier circuit, and filters. It has been widely used in the field of DC motor speed control, generator excitation regulator, electrolysis, electroplating.Rectifier circuit, especially the three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important and the most widely used application circuit in the power electronics technology is not only used in general industrial, is also widely used in the transportation, electric power systems, communication systems, energy systems and other fields. Comparative analysis and study of the three-phase bridge controlled rectifier circuit parameters and the different nature of the work load has great practical significance, this is not only an important part of the learning power electronic circuit theory and engineering practice The practical application of predictive and guiding role.Key words：Power electronic Three-phase bridge controlled circuit Rectifier目录摘要 (2)一.设计任务书 (5)二.设计说明 (6)2.1设计目的 (6)2.2作用 (6)2.3技术指标 (6)三.设计方案的选择 (7)3.1三相桥式可控整流电路原理 (7)3.2三相桥式可控整流电路原理图 (7)3.3三相桥式可控整流电路工作波形 (8)3.4总设计框图 (10)四.触发电路的设计 (11)五.保护电路的设计 (12)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)六.参数的计算 (14)七.器件选择清单 (15)八.三相桥式可控整流电路的工程应用 (16)九.心得体会 (16)参考文献 (17)一．设计任务书院系：xxxxxxxxx年级：xxxxxx专业班级：xxxxxxxxxx二．设计说明2.1设计目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
电力电子技术课程设计教案
一、一、 教学课题学课题: : 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 二、教学目的和任务二、教学目的和任务 电力电子技术是研究利用电力电子器件、电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，实现对电能的控制、实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。
电力电子技术不但本身是一项高新技术，力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。
而且还是其它多项高新技术发展的基础。
而且还是其它多项高新技术发展的基础。
因此，因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。
通过电通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：力电子技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel 网检索需要的文献资料。
网检索需要的文献资料。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
、提高学生课程设计报告撰写水平。
三、课程设计的基本要求三、课程设计的基本要求1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目注意事项：注意事项： ① 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。
学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、如开关电源、调光灯、镇流器、UPS UPS 电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。
② 通过图书馆和Intel 网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。
电力电子技术课程设计范例
电力电子技术课程设计范例电力电子技术课程设计是电气工程专业的一门重点课程，该课程设计主要涉及到电力电子变流器的设计、控制和应用。
此外，该课程还包括功率半导体器件的选型、电路设计、控制系统设计以及电磁兼容等方面的内容。
本文主要介绍一种电力电子技术课程设计的范例，以期为电力电子技术课程设计的读者提供一些参考和借鉴。
1. 课程设计目标电力电子技术课程设计的主要目标是培养学生的电气设计能力、模拟仿真能力、实验操作能力和团队合作意识，以及使学生掌握电力电子变流器的设计和控制技术。
2. 课程设计主题设计具有稳定输出电压的电力电子变流器。
具体包括：（1）设计一个交流输入、直流输出的电力电子变流器。
（2）根据实际需要选择并计算所需的功率半导体装置。
（3）设计适当的电路保护和故障检测系统。
（4）编写控制程序实现变流器的开关控制。
（5）进行电路仿真和实验验证。
其中，电力电子变流器可以采用全桥式、半桥式、双向直流-直流变换器等常用拓扑结构。
3. 课程设计步骤（1）确定项目的范围和目标。
明确所需完成的技术任务和各个环节的时间计划，提前预估和解决可能遇到的技术问题。
（2）收集相关的技术资料。
包括相关电路设计资料和器件规格书等。
（3）根据设计需求进行选型计算，选择满足要求的元器件。
（4）进行电路仿真验证。
采用MATLAB/Simulink软件搭建电路模型，对所设计的电路进行仿真，进一步验证电路的性能和可靠性。
（5）设计控制系统。
采用单片机或FPGA等控制芯片，编写控制程序实现变流器的开关控制，并对控制程序进行仿真和验证。
（6）进行实验验证。
制作样品电路，进行实际测试和验证。
实验过程中，需要注意电路稳定性和安全性，防止短路等电路故障。
（7）编写课程设计报告。
对整个设计过程进行总结和评估，包括设计思路、设计过程、实验结果等方面内容。
4. 课程设计评分电力电子技术课程设计评分主要包括以下几个方面：（1）方案设计（20分）。
设计方案的完备性、实现难度、适用性和创新性等方面考虑。
电力电子技术课程设计
电力电子技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握电力电子技术的基本概念、原理和应用，培养学生分析和解决电力电子技术问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–了解电力电子技术的基本原理和特性；–掌握电力电子器件的工作原理和选用方法；–熟悉电力电子电路的分析和设计方法。
2.技能目标：–能够分析简单的电力电子电路；–能够选用合适的电力电子器件进行电路设计；–能够进行电力电子设备的安装、调试和维护。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和团队合作精神；–增强学生对电力电子技术领域的兴趣和自信心；–培养学生对电力电子技术应用的的责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子技术的基本原理、电力电子器件、电力电子电路的分析与设计以及电力电子技术的应用。
具体安排如下：1.电力电子技术的基本原理：–电力电子器件的工作原理；–电力电子电路的特性与分类。
2.电力电子器件：–晶闸管及其驱动电路；–整流器、逆变器及其控制电路。
3.电力电子电路的分析与设计：–电力电子电路的基本分析方法；–电力电子电路的设计原则与步骤。
4.电力电子技术的应用：–电力电子设备的功能与结构；–电力电子技术的应用领域。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要包括：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握电力电子技术的基本概念和原理；2.讨论法：通过小组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解电力电子技术的应用；4.实验法：通过实验操作，让学生熟悉电力电子器件和电路的工作原理。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材选用《电力电子技术》一书，参考书包括《电力电子器件》和《电力电子电路设计》。
多媒体资料包括教学PPT、视频动画等。
实验设备包括晶闸管、整流器、逆变器等实验装置。
这些资源能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
电力电子变流技术PPT课件
I2
1 3
I m 55.7A
Kf2
I2 Id2
1.67
思考1：如果晶闸管的额定电流是100A,考虑晶闸管的安全裕量,请问在以 上的情况下, 允许流过的平均电流是多少?
IT
IIdd
1.57 IT (
IT
2 K 1
IT Kf1f 2
AV ) 115577 A 11.57741.6970 .2 A94
2. 功率二极管的主要参数
(1) 反向重复峰值电压URRM 取反向不重复峰值电压URSM的80％称为反向重复峰 值电压URRM，也被定义为二极管的额定电压URR。显 然，URRM小于二极管的反向击穿电压URO。
(2) 额定电流IFR
二极管的额定电流IFR被定义为其额定发热所允许的正弦半波电流 平均值。其正向导通流过额定电流时的电压降UFR一般为1～2V。 当二极管在规定的环境温度为+40℃和散热条件下工作时，通过正 弦半波电流平均值IFR时，其管芯PN结温升不超过允许值。若正弦 电流的最大值为Im，则额定电流为
在室温且阳极电压为6V直流电压时，使晶闸管从阻断到完全开通 所必需的最小门极直流电流。
(8) 门极触发电压UGT
对应于门极触发电流时的门极触发电压。触发电路给门极的电压 和电流应适当地大于所规定的UGT和IGT上限，但不应超过其峰值 IGFM 和 UGFM。
(9) 断态电压临界上升率du/ dt
1.1.1 功率二极管的结构和工作原理
1. 功率二极管的结构
A
K A
a)
A
PN
K
I
J
K
b)
c)
2. 功率二极管的工作原理
由于PN结具有单向导电性，所以二极管是一 个正方向单向导电、反方向阻断的电力电子器 件。
基于OBE的《电力电子技术》课程教学设计与实践
基于OBE的《电力电子技术》课程教学设计与实践电力电子技术是电气工程专业的重要课程之一，它涉及到电力系统中能量转换与控制的基本理论和技术。
随着科技的不断发展，电力电子技术在能源转换与控制、电力电子装置与系统以及新能源领域中发挥着重要作用。
为了提高学生的学习兴趣和教学质量，基于OBE(Outcome-Based Education)的教学模式引入到电力电子技术课程中，能够更好地满足社会对电气工程专业人才培养的需求。
一、课程目标和学习成果在基于OBE的教学模式下，我们首先要确定电力电子技术课程的目标和学习成果。
通过课程目标的确定，可以明确学生在学习过程中应该掌握的知识和技能，以及所期望达到的综合素质和能力。
电力电子技术课程的目标可能包括：（1）掌握电力电子技术的基本原理和工作原理，理解电力电子器件、电力电子电路以及电力电子系统的工作原理和特点；（2）能够分析和设计常见的电力电子系统和电力电子控制器，掌握电力电子转换与控制的基本技术方法和手段；（3）了解电力电子技术在工程实践中的应用领域和发展趋势，具备较强的创新意识和实践能力；（4）具备团队协作能力和良好的沟通能力，能够与工程技术人员和管理人员协作，解决复杂的电力电子技术问题。
二、课程内容和教学方法在明确了课程目标和学习成果之后，我们需要确定电力电子技术课程的内容和教学方法。
课程内容需要根据课程目标和学习成果来确定，并且要结合实际工程应用，突出理论与实践相结合的特点。
电力电子技术课程的内容可能包括：（1）电力电子器件和电路：介绍常见的电力电子器件（如二极管、晶闸管、场效应管等）和电力电子电路（如整流电路、逆变电路、斩波电路等）的工作原理和特点，重点讲解它们在电能转换和功率控制中的应用；（2）电力电子系统：介绍电力电子系统的组成和工作原理，包括各种类型的电力电子变换器和调速装置的设计和实现原理；（3）电力电子控制：介绍电力电子控制的基本原理和方法，包括模拟控制、数字控制和智能控制等技术；（4）电力电子应用：介绍电力电子技术在电力系统、工业控制、交通运输、新能源等领域的应用和发展趋势。
《电力电子变流技术》新课程实践及教学装置的研制
设 备结构接近 ， 图 １ 如 所示。 师生可 以直观地看 到电路的整体布局 、元器件 的外形 结构及安装 形式 、 电路模块间 的联接关 系 ， 便地动手进 能方 行 实验 、 拆装训 练 、 障检 测与排 除 、 试等实 故 调 践教学活动。 ３系统 电路板结构设 汁 职业技术教育 以培养高级技 能型人才为办学方 向，因此配备合适 的实践教 学装 置在该课程 的 新型《 电力电子变流技术》 课程 实践教 学装 置 的设计 思路 是提供一个能灵活拆装组合 的基 教学 中显得特别重要 。 目 ，大多数 教学设 备生产厂家生产 的传 本硬件平 台 ， 前 除了能完成 基本实验实训课 题外 ， 图 ２ 系统 电 气控 制 流 程 图 统型《 电力 电子变流技术 》 课程 实践教学装 置主 还 可以作为调 试和故 障排 除等技能 训练设 备 。 也 本 过 要针对 验证 ｌ的实验而设计 ，而且 电路 中的大 同时 ， 可以作 为课 程设计和毕业设计 的硬件 性 ， 实践 教学装置除保 留了短路 保护 、 电压 生 还设 汁了过电流检测 部分元器件 固定在 面积小而封 闭 的面板背 面 ， 平 台 ， 生在老师的指导下设计制作专 门单元 保护等常规保护 电路外 ， 学 脉 学生 只能通 过面板 ［ ＝ 的电气符号进行连线 实验 电路 ， 利用本 实践 教学装置的硬件平 台 ， 完成电 电路 、脉 冲光耦 隔离 电路 、 冲检 测及报警 电 调试。本实践教学装置 除了电压表 、 路 。 和测试 ， 能方便 地观察元器件 的外 型及结构 ， 路 的组 装 、 不 ４ 过 流检测 电路 设计 ． １ 不利于学生对元器件 的识别 。 由于传统型《 电力 电流表 、 作按钮 、 操 整流变 压器外 ， 全部 电路安 过流检测 电路通过电流互感器检测 主回路 电子变流技术》课 程实践教学装置在结 构上存 装在柜内的一 块约 ９ ｘ ０ｍ ０９ ｃ 的绝缘板上 ， 为 称之 动 在以上观 点， 让学生进行拆装训 练 、 很难 故障检 系统电路板 。系统 电路板采用 可以灵活拆装 的 的 电流并转换 成电压信号 ，为过流保护和 自 将 控制提供所需信号 。 保护形式 为推逆变方式 ， 对 测与排除 、 综合调试等实践教学活动 ， 法满足 以电路 功能模块 为单元 的积木式 结构设 计 ， 无 可把能量回馈 电网。 过流检测电路 高等职业技术教育 的实践教 学要 求。为了克服 既相对独立又能方便 组合 的单元电路划分 为一 于感性负载 ， 传统型《 电力电子变流技术》 课程 实践教学装置 个功能模块 ， 由多个功 能模块 组成系统基 本 原理 图如 图 ３所示 。 再 基本硬件平 台设有继电控制模块 、 易 结构上局 限性 ， 我们研制 了新型 《 电力电子变流 硬件平 台。 同步 变压器 模块 、 护模块 、 保 技术 程实践教学装置 ， 目的是把 该课 程 的实 拆装 主电路模 块 、 脉冲变压器模块 、 流稳 直 验和技能训练有机 地结合 起来 ，它采用仿真 实 脉 冲检测 与报 警模 块 、 生产设备 的柜 体形 式 ， 用可以灵活拆装 的以 压 电源模块 、 电源模 块等八个功能模 块 ， 采 励磁 供 ］ 课程 实验与 电路 功能模块 为单 元的积木式系统 电路结构设 学生进行各 功能模块 的拆装训练 、 计， 设有多重保护 电路 和故 障检测报警 电路 ， 师 调试 。系统 电路板 上设有一个触发 电路板 安装 生可 以在接 近真实的生产环境 中方便 、 安全 地 区， 以根据课题 需要 装上专 门的触发 电路板 。 可 开展各个项 目的实践教学活动 ，使学生 的动 手 本 实践 教学 装置 设计 有 五块 专 门的触 发 电路 操作能力 、 析和处理实际问题 的能力 以及创 板 ， 为单结管触发 电路板 、 分 分别 三路分 立元件正 新能力得到充分 的锻炼 。 弦波 同步触 发 电路板 、六路分立元件锯 齿波 同 晶闸管门极触 发脉冲丢失直接影响到 主回 一 步触 发电路板 、Ｃ ４ Ｋ ０ 集成 电路六 路双脉冲触发 路的正常 ＿作 ， ， ｌ 因此 本装置设置 了脉冲检测 电 ： ２柜体结构设 计 新型《 电子变 流技术 》 电力 课程实践教学装 电路板 、Ｃ ８ ～ Ｔ ７７集成 电路六路 双脉 冲列触 发 电 路为故 障排 除提供 方便。 由于主 回路与控制 回 各 置是尺寸为 １３ｘ ０６０ ｍ柜式结构 ， ０ ｌ０ｘ ０ｍ ８ ０ 柜体 路板 。 每块触发 电路板 上都安装有接线端子 ， 触 路不能直接相 连 ， 晶闸管的阴极也不能连在 正面设有 三扇门（ 上方 门安装 电压表 、 电流表和 发电路板上的 电源 、 同步信号 、 冲输 出信号及 起 ， 脉 否则会造成主回路 短路。 所以必须采用光 操作按钮 ， 下方 为双开 门 ）柜体背 面设有 双开 其他控制信号均通过触发 电路板 接线端子与其 耦隔离 电路将 各晶闸管门极 的触发脉 冲通过光 ， 门 ，所有电路模块 、主电源的空气开 关和接触 它功能模块连接 ，可 以训练 学生对信号连接关 耦器件进行 光电隔离后 ，作为脉冲检测信 号送 器、 控制 回路的漏 电保护开关 、 踪示 波器均裸 系的正确判 断能力 。所有 的触发 电路板都设 置 给脉 冲检测 及报警 电路进行 检测和 报警处 理。 双 一些功 能模块还设 有故障设置点 ， 教 脉 冲光耦隔离 电路原理图如 图 ４ 所示 。 露安装在柜 内一块绝缘板 上 ，主回路 整流变压 有监测点 ， 供 ４ ． ２脉冲检测及报警电路设计 器安装在柜 内底部 ， 整个装置结 构与真实生产 师可 以方便 的设置故 障 ， 学生进行故 障分 析 和故 障排除 的实践 训练。系统电路板上设有 输 脉 冲检测及报警 电路对 脉冲光耦隔离电路 入腧 出接线端子 、 发及控制 电路 接线端子 ， 触 它 板输 出的六路脉冲信号进行监测 和判断 ，若有 们是系统基 本硬件平台与外部 电源 、负 载以及 脉 冲丢失 ， 则通过 Ｌ Ｄ发 光二极管 指示脉 冲丢 Ｅ 触发 电路板 的接 口，可以供学生进行各功能 模 失 的对应 晶闸管 ， 同时声光报警 电路报警 。 也可 块 间的连线训 练。各部分的连接关系及信号 流 以把报警信 号接 至触发及 控制 电路 接线端 子 ， 向如 图 ２所示 。
电力电子技术课程设计任务书
电力电子技术课程设计任务书1、电力电子技术课程设计目的：本课程设计是在学习完《电力电子技术》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分。
在教师指导下让学生独立完成，一方面巩固课程知识，加深对理论知识的理解，一方面训练学生综合运作所学的理论知识，掌握一定的设计方法和设计思想，能初步解决一些实际问题；培养学生查阅资料，独立获取新知识、新信息的能力。
2、设计题目及要求：可从以下题目中任选一题，也可以自选，但内容必须与本课程相关，每组2--3人。
设计题目（参考）：1、设计声光双控延迟节电灯2、设计一个晶闸管交流调速系统3、设计一个晶闸管直流调速系统4、设计一个逆变电路5、设计一个稳压电路6、设计一个气体点火电路7、设计一个过压保护电路3、设计任务及要求：在规定时间内通过分析任务书、查阅收集资料，充分发挥主动性与创造性，在老师的指导下联系实际、掌握正确的方法，理清思路，独立完成课程设计，撰写设计说明书，其格式和字数应符合规定。
根据要求设计出实际可行的电路，并计算电路中所用元器件的参数，确定其规格型号；课程设计说明书要求整洁、完备、内容正确、概念清楚、文字通畅，并绘制出相应的电路图，符合规范。
1）理论设计：根据所选题目，设计出完整电路, 要求画出电路图。
2）课程设计说明书内容如下：a、本次课程设计的目的和意义。
b、设计报告：字数约2000～3000字，内容包括：○1设计题目；○2系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标；○3总体设计方案、工作和组成原理（框图）或设计说明、采用的技术路线等；○4其他有关的理论分析和计算；○5设计总结：对整个设计工作过程进行归纳和综合，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的认识、收获和提高。
c、作品的使用或操作说明。
d、设计图纸和实验数据图表。
3）设计内容不允许抄袭和复印，否则取消设计成绩。
电力电子技术课程设计报告资料
前言电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
目录1.设计任务说明 (3)2.方案选择 (4)2.1器件的介绍 (4)2.2单相可控整流电路的比较 (6)3.辅助电路的设计 (12)3.1驱动电路的设计 (12)3.2保护电路的设计 (13)3.3过流保护 (14)3.4过压保护 (14)3.5 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (14)4.主体电路的设计 (15)4.1主要电路原理及说明 (15)4.2主电路的设计 (16)4.3主要元器件的说明 (16)4.4元器件清单 (19)5．性能指标分析 (19)6. 设计心得 (21)7. 参考文献 (22)1、设计任务书一、课程设计的目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。
电力电子技术课程设计---三相半波整流电路
电力电子技术课程设计---三相半波整流电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 三相半波整流电路的负载分析1。
1 引言单相整流电路线路简单，价格便宜，制造、调整、维修都比较容易，但其输出的直流电压脉动大，脉动频率低。
又因为它接在三相电网的一相上,当容量较大时易造成三相电网不平衡，因而只用在容量较小的地方.一般负载功率超过4kw要求直流电压脉动较小时，可以采用三相可控整流电路。
半波整流电路是一种实用的整流电路。
它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ,组成。
变压器把市电电压（多为220伏)变换为所需要的交变电压e2,D 再把交流电变换为脉动直流电.图1 半波整流电路变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图所示。
在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负.此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周,变压器次级下端为正，上端为负。
这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。
在π～2π时间内，重复0～π时间的过程,而在3π~4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削”掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压,如图所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此,通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流.不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
图2 正弦波图形1。
《电力电子变流技术》课程教学大纲
《电力电子变流技术》课程教学大纲一、课程简介课程名称：电力电子变流技术英文名称：Power Electronics Techniques课程代码：0110373 课程类别：专业基础课学分：3 总学时：48（42理论+6实验）先修课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、电机和电力拖动课程概要：电力电子变流技术课程是一门讲授利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术的课程，是一门跨学科的课程，也是一门实用性很强的课程，是电气、自动化专业必修的专业基础课。
二、教学目的及要求电力电子变流技术课程的教学目的及要求是：要求学生电力电子器件、电力电子电路、电力电子系统及其控制等三部分内容，着重学习电能变换电路的基本工作原理。
为学生在学习电力拖动自动控制系统等后续课程奠定基础。
三、教学内容及学时分配绪论（2学时）了解本课程的基本概念、学科地位、基本内容及发展历史；了解电力电子技术的应用范围及发展前景。
第一章电力电子器件（6学时）理解晶闸管及其工作原理、晶闸管的特性及其主要参数，并对其他一些电力电子器件有所了解；了解各种电力电子器件及其驱动和缓冲、保护电路；了解晶闸管的串、并联及均流与均压措施。
重点：晶闸管的导通及关断条件及电压、电流定额；各种电力电子器件驱动电路及缓冲电路、过压与过流保护电路。
难点：晶闸管的额定电流。
第二章可控整流器与有源逆变器（16学时）理解单相半波、单相桥式全控、三相半波、三相桥式全控整流电路的工作原理及数量关系以及变压器漏抗对整流电路的影响；理解逆变的概念，三相有源逆变电路及逆变失败与最小逆变角的限制，以及变流装置的触发电路；了解锯齿波触发电路的工作原理；了解整流电压的谐波分析、可控整流电路带反电动势负载时的工作情况，及大功率可控整流主电路接线形式及其特点；了解逆变工作状态时的直流电动机机械特性，有源逆变电路应用举例及变流装置的功能指标。
重点：单相桥式全控整流电路工作原理及计算；三相可控整流电路的工作原理及计算及变压器漏抗对整流电路的影响；三相有源逆变电路。
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前言按照《电力电子变流技术》课程设计的要求，经过一周的准备时间现在开始正式整理此份设计任务书。
电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。
电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
2010年7月4日目录前言-----------------------------------------------------------------------------------------1目录-----------------------------------------------------------------------------------------2 一设计任务书简介1.1.设计题目-------------------------------------------------------------------------------3 1.2.设计任务及条件---------------------------------------------------------- -----------3 1.3设计注意事项-------------------------------------------------------------------------3 二相关知识回顾2.1 晶闸管的结构------------------------------------------------------------------------3 2.2晶闸管的工作原理简单回顾-------------------------------------------------------4 三设计方案简介3.1 单相桥式全控整流电路电阻性负载触发电路的设计------------------------6 3.2单相桥式全控整流电路电阻性负载工作波形----------------------------------6 四器件的选择及参数的计算4.1变压器的选择及参数计算----------------------------------------------------------7 4.2晶闸管的选用及参数计算-----------------------------------------------------------8 五心得体会------------------------------------------------------------------------------9 六特别鸣谢------------------------------------------------------------------------------9七参考文献------------------------------------------------------------------------------9一.设计任务书简介1.1设计题目：单相桥式全控整流电路电阻性负载1.2设计任务及设计条件1.2.1设计条件：（1）电网：380V，50Hz；（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；（3）负载阻值：15Ω；负载工作电压：50V~150V可调。
1.2.2设计任务：（1）电源变压器设计，计算变压器容量、变比、2次侧电压有效值；（2）晶闸管选择，计算晶闸管额定电压、额定电流；（3）主电路图设计。
1.3设计注意事项：1.3.1设计提示：（1）电源变压器2次侧电压有效值应当满足负载电压的要求，所留裕量适当即可；（2）根据变压器2次侧电压有效值可以得到控制角的移相范围；（3）当控制角为最大值时，电流波形系数最大，选择晶闸管时，应当在此情况下考虑其额定电流。
1.3.2注意项目：（1）应当给出具体的计算过程和分析过程；（2）涉及电流、电压计算时，必须用波形图配合说明计算过程；（3）选型参数（额定电压、额定电流、容量等）应当取整。
二. 相关知识回顾：2.1 晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，如图 2.1所示晶闸管管芯及电路符晶闸管的散热器如上图2.2所示2.2晶闸管的工作原理简单回顾2.2.1晶闸管管芯的内部结构如图2.3所示，是一个四层（P 1—N 1—P 2—N 2）三端（A 、K 、G ）的功率半导体器件。
它是在N 型的硅基片（N 1）的两边扩散Ｐ型半导体杂质层（P 1、P 2），形成了两个PN 结J 1、J 2。
再在P 2层内扩散Ｎ型半导体杂质层N 2又形成另一个PN 结J 3。
然后在相应位置放置钼片作电极，引出阳极A ，阴极K 及门极G ，形成了一个四层三端的大功率电子元件。
这个四层半导体器件由于三个PN 结的存在，决定了它的可控导通特性。
2.2.2晶闸管导通和关断特性1）导通条件：晶闸管同时承受阳极正压和门极正压（可为触发脉冲）条件下才可导通。
2）关断条件：阳极正压小时或加反压。
其实质为流过的电流H A I I (维持电流)。
3）正向阻断性：晶闸管具有正向阻断性这个特性是普通二极管所不具备的。
晶闸管导通和关断的特性与晶闸管内部发生的物理过程有关参看图2.4。
晶闸管是一个具有P 1—N 1—P 2—N 2四层半导体的器件，内部形成有三个PN 结J 1、J 2、J 3，晶闸管承受正向阳极电压时，其中J 1、J 3承受反向阻断电压，J 2承受正向阻断电压。
这三个PN 结的功能可以看作是一个PNP 型三极管VT 1（P 1—N 1—P 2）和一个NPN 型三极管VT 2（N 1—P 2—N 2）构成的复合作用。
2.2.3 晶闸管的基本特性2.2.3.1静态特性静态特性又称伏安特性，指的是器件端电压与电流的关系。
（1） 阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性表示晶闸管阳极与阴极之间的电压U ak 与阳极电流i a 之间的关系曲线，如图2.5所示。
（2） 门极伏安特性晶闸管的门极与阴极间存在着一个PN 结J 3，门极伏安特性就是指这个PN 结上正向门极电压U g与门极电流I g 间的关系。
由于这个结的伏安特性很分散，无法找到一条典型的代表曲线，只能用一条极限高阻门极特性和一条极限低阻门极特性之间的一片区域来代表所有元件的门极伏安特性，如图2.6阴影区域所示。
2.2.3.2动态特性晶闸管常应用于低频的相控电力电子电路时，有时也在高频电力电子电路中得到应用，如逆变器等。
在高频电路应用时，需要严格地考虑晶闸管的开关特性，即开通特性和关断特性。
（1）开通特性晶闸管由截止转为导通的过程为开通过程。
在晶闸管处在正向阻断的条件下突加门极触发电流，由于晶闸管内部正反馈过程及外电路电感的影响，阳极电流的增长需要一定的时间。
从突加门极电流时刻到阳极电流上升到稳定值I T的10%所需的时间称为延迟时间t d，而阳极电流从10%I T 上升到90%I T所需的时间称为上升时间t r，延迟时间与上升时间之和为晶闸管的开通时间t gt=t d+t r，普通晶闸管的延迟时间为0.5～1.5μs，上升时间为0.5～3μs。
延迟时间随门极电流的增大而减少，延迟时间和上升时间随阳极电压上升而下降。
如图2.7所示（2）关断特性要关断已导通的晶闸管，通常给晶闸管加反向阳极电压。
晶闸管的关断，就是要使各层区内载流子消失，使元件对正向阳极电压恢复阻断能力。
突加反向阳极电压后，由于外电路电感的存在，晶闸管阳极电流的下降会有一个过程，当阳极电流过零，也会出现反向恢复电流，反向电流达最大值I RM后，再朝反方向快速衰减接近于零，此时晶闸管恢复对反向电压的阻断能力。
三.设计方案简介单相整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式全控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
单相半控整流电路虽然具备线路简单、调整方便的优点，但是她也存在的弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。
为了克服单向半控整流电路的确定，单相桥式全控整流电路随之诞生。
它具备输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。
单相桥式全控整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。
本任务书将会根据具体的电阻性负载的例子详细介绍和分析单相桥式全控整流电路。
3.1 单相桥式全控整流电路电阻性负载触发电路的设计参考教材《电力电子变流技术》（第三版）相关章节对本电路进行分析。
单相桥式全控整流电路电阻性负载电路图如右图所示。
晶闸管41VT VT 和组成一对桥臂，在u 2正半周承受电压u 2，得到触发脉冲即导通，当u 2过零时关断；32VT VT 和组成另一对桥臂在u 2正半周承受电压-u 2，得到触发脉冲即导通，当u 2过零时关断。
电路图如如3.1所示3.2单相桥式全控整流电路电阻性负载工作波形 当变压器二次侧电压U2为正半周时（即a 端为正，b 端为负），相当于控制角α的瞬间给41VT VT 和以触发脉冲，41VT VT 和即导通，这时电源电流从电源a 端经过41R VT VT 、、流回电路b 端。
这期间32VT VT 和均承受反向电压而截至。
当电源电压过零时，电流也降到零，41VT VT 和即关断。
当电源电压的负半周期，仍在控制角为α处触发晶闸管32VT VT 和，具体过程与正半周相反，此处不再赘述。
很显然上述两组触发脉冲在相位上相差0180，两组晶闸管组成的电路循环工作下去。