电力电子技术课程设计范例
电力电子技术课程设计教学实例——BUCK电路硬件平台实现
• 30•电力电子技术课程设计作为电气类专业的重点实践课程，需要提高实践环节的教学比重。
本文通过设计并制作经典BUCK 电路的示教板，给出了完成一个电力电子课程设计案例的流程。
学生可以通过该案例完成电路理论计算、仿真分析、PCB 绘制、元件选型以及焊接与调试的全过程，提高解决实际工程问题的能力。
电力电子技术课程设计在高等教育体系中，一直作为电力电子技术配套的实践课程存在。
通过课程实践环节，进一步提高电力电子技术理论课程的教学效果。
受限于当前高校的实验室建设的不完善，该教学实践环节大多采用“大作业”式的理论分析报告的形式来实现。
在电气技术相关行业对应用型与实践型人才的需求日益提高的今天，该实践形式固有的局限性显现出来。
针对于此，在电气工程及其自动化专业应用型人才的培养过程中，急需实践环节的改革与创新，更好的贴合当前社会用人单位的人才需求。
适当调整教路的完整流程。
通过该教学案例，更好的引导学生完成一个完整的工程实践项目，提高解决工程实践问题的能力。
另外该实践流程可以完整复刻于其他电力电子技术课程实践项目，为电力电子技术课程实践的教学改革提供新的思路。
表1 BUCK电路设计参数参数数值输入电压U i 20V 输出电压U o 5V 占空比D 0.25电感L 0.375mH 电容C 500μF 工作频率f 10kHz 输出纹波电压5%1 整体设计方案图1所示给出了BUCK 电路平台的整体设计思路与步骤。
其主要分为四个主要部分，包括主要参数的理论计算、仿真分析、PCB电力电子技术课程设计教学实例——BUCK电路硬件平台实现南京航空航天大学金城学院 刘 慧 郝雯娟南京航空航天大学自动化学院电气工程系 王 宇图1 BUCK电路设计流程学方法与教学内容，从而提高应届毕业生在就业中的核心竞争力。
本文以电力电子技术课程中经典的BUCK 电路为例，给出了设计与实现该电图2 BUCK电路原理图图3 BUCK电路的Matlab/Simulink模型设计制作以及硬件电路的焊接与调试。
电力电子技术课程设计指导书样本
电力电子技术课程设计指引书一、课程设计总体目的《电力电子技术》课程是一门专业技术基本课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后一种实践教学环节。
其目是训练学生综合运用学过变流电路原理基本知识，独立完毕查找资料、选取方案、设计电路、撰写报告能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论理解和基本技能运用，为此后学习和工作打下坚实基本。
《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化专业开设专业基本技术技能设计，课程设计对自动化专业学生是一种非常重要实践教学环节。
通过设计可以使学生巩固、加深对变流电路基本理论理解，提高学生运用电路基本理论分析和解决实际问题能力，培养学生创新精神和创新能力。
二、合用专业、答疑地点及时间合用专业：自动化。
答疑地点：01517教室答疑时间：二本：1月4、5、7日8-12时三本：1月4、5、7日13-17时三、先修课程电路、电子技术、电机拖动四、课程设计学时分派课程设计时间为1 周：调研，查资料1 天。
总体方案设计 1 天。
单元电路设计 3 天（画原理图，参数计算）。
撰写设计阐明书及验收 1 天。
五、课程设计总体规定⑴熟悉整流和触发电路基本原理，可以运用所学理论知识分析设计任务。
⑵掌握基本电路数据分析、解决；描绘波形并加以判断。
⑶能对的设计电路，画出线路图，分析电路原理。
⑷准时参加课程设计指引，定期报告课程设计进展状况。
⑸广泛收集有关技术资料。
⑹独立思考、刻苦钻研、禁止抄袭。
⑺准时完毕课程设计任务，认真、对的地书写课程设计报告。
⑻培养实事求是、严谨工作态度和认真工作作风。
六、课程设计内容⑴明确设计任务，对所要设计任务进行详细分析，充分理解系统性能、指标内容及规定。
⑵制定设计方案⑶进行详细设计①单元电路设计②参数计算③器件选取④绘制电路原理图⑷撰写课程设计报告（阐明书）：课程设计报告是对设计全过程系统总结，也是培养综合科研素质一种重要环节。
课程设计报告详细规定如下：（1）格式（字体、字号、字形、图号、表号）必要符合模版规定。
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。
电力电子教案模板范文
课时：2课时教学目标：1. 知识目标：了解电力电子技术的基本概念、发展历程及其在现代电力系统中的应用。
2. 能力目标：掌握电力电子器件的基本原理、特性及其在电力系统中的应用。
3. 情感目标：培养学生对电力电子技术的兴趣，激发学生的创新意识和实践能力。
教学重点：1. 电力电子器件的基本原理及特性。
2. 电力电子技术在电力系统中的应用。
教学难点：1. 电力电子器件的开关特性及其对电力系统的影响。
2. 电力电子技术在电力系统中的应用案例分析。
教学准备：1. 多媒体课件2. 电力电子器件实物或模型3. 相关教材及参考资料教学过程：第一课时一、导入1. 提问：同学们，你们知道什么是电力电子技术吗？2. 引导学生思考：电力电子技术在我们的生活中有哪些应用？二、新课讲解1. 电力电子技术的基本概念- 介绍电力电子技术的定义、发展历程及在我国的应用。
- 通过实例说明电力电子技术在电力系统、交通运输、家电等领域的重要性。
2. 电力电子器件的基本原理及特性- 介绍电力电子器件的种类，如二极管、晶体管、功率MOSFET等。
- 分析各类器件的工作原理、特性及其在电力系统中的应用。
三、课堂练习1. 学生分组讨论：列举电力电子器件在电力系统中的应用实例。
2. 学生代表发言，教师点评。
四、小结1. 回顾本节课所学内容，强调电力电子技术在电力系统中的重要性。
2. 布置课后作业，要求学生查阅资料，了解电力电子技术在新能源领域的应用。
第二课时一、复习导入1. 提问：上节课我们学习了电力电子技术的基本概念和器件，谁能简要介绍一下？2. 学生回答，教师点评。
二、案例分析1. 介绍电力电子技术在电力系统中的应用案例，如逆变器、变流器等。
2. 分析案例中涉及的电力电子器件及其工作原理。
3. 引导学生思考：这些案例对电力电子技术的发展有哪些启示？三、课堂讨论1. 学生分组讨论：结合所学知识，探讨电力电子技术在电力系统中的应用前景。
2. 学生代表发言，教师点评。
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力电子专业中非常重要的一环，它是将电力电子学习与实际应用相结合的重要途径之一。
由于电力电子技术在现代化工业、通信、电力、航空、宇航、农业和家庭等领域中的应用越来越广泛，因此，学生需要在课程设计中学习和掌握相关的基础理论和实践技能，以进一步提高他们的职业技能和竞争力。
下面是一份电力电子技术课程设计范例，以帮助学生更好地理解课程设计的具体实施过程和重要性。
第一步：确定课程设计的主题和目标在确定课程设计主题之前，学生需要仔细研究相关的文献，了解当前和未来的技术发展趋势和业界应用需求。
主题的选择应与实际应用领域紧密相关，以便更好地为学生提供有效的学习经验和实践能力。
然后，学生需要明确课程设计的目标，包括学生所需的知识、技能和能力。
学生应确定课程设计目标的量化和可衡量性，以便能够更好地评估学生在课程设计中的表现和达成的结果。
第二步：确定课程设计的内容和参考资料在确定课程设计内容之前，学生需要根据主题和目标确定需要用到的理论知识和实践技能。
然后，需要进一步细化课程设计的内容，涉及电路设计、模拟仿真、原型制作和测试等方面。
学生还可以根据需要选择不同的参考书籍、技术文献和案例，以帮助他们更好地理解理论知识和实践技能。
第三步：制定课程设计计划和进度表在确定课程设计内容和参考资料之后，学生需要开始制定课程设计的计划和进度表。
这包括课程设计的开始和结束日期、课程设计的阶段、任务分配、数据采集和处理、实验设备准备等。
学生也需要确定每个阶段的截止日期和进度表，以确保他们能够按时完成课程设计。
第四步：实施课程设计和记录结果在课程设计实施阶段，学生需要根据计划和进度表开始实施任务。
学生应在此阶段中注意保持适当的沟通和协作，以便能够更好地完成任务。
学生需要记录实验数据和结果，并进行分析和讨论，以便更好地理解电力电子技术的实际应用。
第五步：撰写最终报告在完成课程设计之后，学生需要将实验结果和分析总结成最终报告。
电力电子技术教案(完整版)全文编辑修改
VT1、VD1导通
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二、工作原理
3、当u2为负半周且控制角为α 时，触发VT2导通，负载电流 id经VT2、VD1流通，电感由 释放能量变成储存能量，负 载端电压ud=uba=-u2。
4、 u2电压由负变正过零时，电 感由储存能量变为释放能量， 产生上负下正的自感电动势， 维持电流流通，VT2将继续到 通，同时VD1关断、VD2导通， 负载端电压为0。
负载性质： 电阻性 电感性 反电势性
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第2章：单相可控整流电路
用晶闸管组成的可控整流电路，可以很方便地把交流 电变成大小可调的直流电，且具有体积小、重量轻、效率 高以及控制灵敏等优点。
§2-1 单相可控整流电路 §2-2 三相可控整流电路
§2-3 带平衡电抗器的双反星型可控整流电路
§2-4 整流电路的换相压降与外特性
晶闸管承受的最大电压为 6U2 。
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§2-2-3 ：三相桥式半控整流电路
一、阻性负载： a <=60º，负载端电压波形 连续
Ud 1.17U 21 cosa
VT1 VT3 VT5
当α〉60°时，负载端电压波形断续 VD4 VD6 VD2
Ud 1.17U 21 cosa
二、电感性负载： 与单相半控桥式整流电路一样，桥内二极管有续流作用，因
qT qD 180
VT2、VD1导通
VT2、VD2导通
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结论
1.晶闸管在触发时刻换 流，二极管在电源电 压过零时刻换流。
2.对于单向半控桥感性 负载，负载端的电压 波形如右图。
根据波形得
Ud=0.9U2(1+cosα)/2
20
结论
3.单相半控桥感性负载， 负载端电压波形与阻 性负载完全相同，即 单相半控桥感性负载 本身具有续流作用。
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。
电力电子技术基础课程设计
电力电子技术基础课程设计一、设计背景电力电子技术是现代电力系统运行、传输、转换、控制等方面的重要技术，是推进电力系统安全、稳定、节能、环保等方面的关键技术之一。
本课程设计旨在通过基础电力电子器件的设计和仿真，使学生深入了解电子元器件特性与运行原理，提高学生的电力电子技术理论和实践能力，为其今后进一步从事该领域的研究和应用提供必要的基础。
二、课程设计内容1. 设计任务设计一个电源电路，要求输入交流电压230V，输出稳定的直流电压5V、1A。
设计过程中需要包括选型、分析、仿真等环节，最终完成基于电阻、电容等电力电子器件的电源电路。
2. 设计流程2.1 电路选型通过分析电源电路需要的功能和特性，确定需要使用的元器件类型。
根据输入输出电压、电流等参数，选择合适的器件型号。
2.2 电路原理图设计根据电路选型，使用电路设计软件（如Multisim等）进行原理图设计，将所需元器件拖入工作区域并进行连线、参数设置等操作。
2.3 电路仿真在Multisim等软件上进行电路仿真，并通过仿真结果调整电路中各元器件的参数。
2.4 PCB版图设计在电路仿真和参数调整完毕后，根据电路原理图进行PCB版图设计，并导入PCB设计软件进行布局和布线等操作。
2.5 PCB板上电路的组装与测试完成PCB版图设计后，将电路中的器件安装到PCB板上，进行电路测试并调查是否达到预期目标。
3. 作品展示最终成品应能够将输入的交流电压转换成稳定的5V直流电压，并能够提供至少1A的电流输出。
学生可在作品展示环节进行电路说明和参数分析，以展现其深入学习电力电子技术的优秀成果。
三、思考题1.在设计电源电路时，需要考虑哪些因素？2.在Multisim软件进行仿真电路时，应该如何对仿真结果进行分析和评估？3.在硬件实际搭建电路时，应注意哪些事项？如何快速排错？四、总结本课程设计要求学生深入学习电力电子技术的理论与实践，并且应用软件进行电路仿真与测试。
其设计思路清晰，流程简洁清晰，体现出了电子电路设计的全流程与实践过程，为学生今后进一步从事该领域的研究和应用提供必要的基础。
《电力电子技术》课程设计
电力电子技术课程设计一、课程设计的目的1. 掌握电力电子电路的设计方法，具体包含功率器件、电感、电容等选取原则和设计依据。
2. 掌握控制器的设计方法，尤其针对不同对象和采样时间PID控制参数的选用。
3. 掌握现代仿真工具的使用，针对仿真过程中出现的问题，能够独立或通过查找文献、小组讨论等方式分析问题产生的原因，寻找解决方案。
4. 撰写符合规范的课程设计报告。
二、基于Boost电路APFC原理及设计2.1题目要求设计基于Boost变换器的有源功率因数校正电路，额定功率为1kW，峰值功率为1.5kW，负载为电阻性负载。
其输入交流电电压范围在190-240V/50Hz，其输出电压恒定在400V，在输入电压20%波动工况下，系统动态调整时间在0.5s内。
功率器件工作频率：20kHz，输出电压波纹5%，电流波纹10%。
2.2BOOST电路及工作原理图1 BOOST 电路原理图假设其中断电感、电容的值都极大，当IGBT 导通时，电感通过电源进行充电，此时充电电流恒定，令其电流大小恒为I 1，且此时，电容两端的电压向负载供电，由于电容的阻值很大，故输出电压为恒值，记为U 0。
令IGBT 的开通的时间为t on ，在此阶段中电感上积蓄的能量为E on ；当IGBT 关断时，电源和电感共同向电容充电并向负载R 进行供电。
设IGBT 的关断时间为t off ，则此期间电感L 释放能量为：E off =(U 0−E)I 1t off543QDLC ZV du ci Ci o Boost电路图i LQDLC ZV du ci Ci oi LQDLC ZV du ci C i oi LQDLC ZV du ci C i oi LbQ导通Q关断Q关断时电感电流为零adci L I Lmax I LminI i i LI LmaxI Lmin I Lmin I Lmaxi Q i D i Cu c ΔU Cttt tt ttt t tttI LmaxI LmaxI Lmaxi Cu ca 电感连流连续b 电感电流断续00000000000I it ont offTt onTt ’off-I OI max -I OV GE V GE-I OI max -I O又当其处于稳态时，在一个周期内电感L上吸收和释放的能量相等，故：(U0−E)I1t off=EI1t on由上述公式整理可得：U0=t on+t offt offE=Tt offE由于该电路的输出电压U0高于电源电压E，故又称为：升压斩波电路，也就是BOOST电路，又α=t onT，其中α为导通占空比。
电力电子技术课程设计
电力电子技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及功能，理解不同器件在电力转换中的应用。
2. 使学生了解电力电子电路的基本拓扑结构，掌握常见电力电子电路的原理及分析方法。
3. 帮助学生掌握电力电子装置的控制策略，了解电力电子技术在节能、环保等方面的应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、设计简单电力电子电路的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能正确搭建、调试和优化电力电子实验装置。
3. 培养学生运用电力电子技术解决实际问题的思维方法和创新能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电力电子技术学科的兴趣，培养其探索精神和求知欲。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会在团队中沟通交流，共同解决问题。
3. 增强学生的节能环保意识，使其认识到电力电子技术在未来可持续发展中的重要性。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在让学生掌握电力电子技术的基本理论和实践技能，培养学生具备分析和解决实际问题的能力。
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实践操作能力，对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生主动参与、积极思考，提高其分析问题和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生达到预定的学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件原理及分类：包括半导体器件、二极管、晶体管、晶闸管等基本原理、特性及应用。
教材章节：第一章《电力电子器件》2. 电力电子电路拓扑结构：分析常见电力电子电路如整流电路、斩波电路、逆变电路的原理及性能。
教材章节：第二章《电力电子电路拓扑》3. 电力电子装置控制策略：学习PID控制、PWM控制等在电力电子装置中的应用。
教材章节：第三章《电力电子装置的控制》4. 电力电子技术应用：介绍电力电子技术在工业、家电、新能源等领域的应用案例。
教材章节：第四章《电力电子技术的应用》5. 实践教学：组织学生进行电力电子电路搭建、调试和优化实验，提高学生动手能力。
电力电子课程设计模板
电力电子课程设计模板一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握电力电子的基本原理、基本电路和基本分析方法，培养学生运用电力电子技术解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解电力电子的基本概念、原理和特点；（2）熟悉电力电子器件的结构、工作原理和特性；（3）掌握电力电子电路的分析方法及应用。
2.技能目标：（1）能够分析简单的电力电子电路，并进行仿真或实验；（2）具备设计简单电力电子电路的能力；（3）学会使用相关仪器仪表进行电力电子电路的测试与维护。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对电力电子技术的兴趣和热情，提高学生的人文素养；（2）培养学生团队协作、创新思维和实践能力；（3）使学生认识到电力电子技术在现代社会中的重要性，提高学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子的基本概念、电力电子器件、电力电子电路分析及应用。
具体安排如下：1.电力电子的基本概念：电力电子的定义、特点和应用领域；2.电力电子器件：晶闸管、GTO、IGBT等器件的结构、原理和特性；3.电力电子电路分析：直流斩波电路、交流调压电路、相控整流电路等；4.电力电子电路应用：电力电子设备在电力系统、交通运输、工业生产等领域的应用案例。
三、教学方法为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统讲解电力电子的基本概念、原理和特性；2.案例分析法：分析典型的电力电子电路及应用案例，提高学生的实际应用能力；3.实验法：进行电力电子电路的仿真或实验，培养学生的动手能力和实践能力；4.讨论法：分组讨论电力电子技术的发展趋势、创新点和应用前景，培养学生的团队协作和思辨能力。
四、教学资源为实现教学目标，本课程将采用以下教学资源：1.教材：《电力电子技术》等相关教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：电力电子技术相关的论文、专著，为学生提供拓展阅读资料；3.多媒体资料：电力电子电路的动画、视频等，帮助学生形象直观地理解电路原理；4.实验设备：电力电子实验板、仿真软件等，为学生提供动手实践的机会。
电力电子技术课程设计报告模板
课设报告（20%）
总评成绩
设计任务书1 舞台灯光控制电路的设计与分析
一、设计任务
设计一个舞台灯光控制系统，通过给定电位器可以实现灯光亮度的连续可调。灯泡为白炽灯，可视为纯电阻性负载，灯光亮度与灯泡两端电压（交流有效值或直流平均值）的平方成正比。
二、设计条件与指标
1.单相交流电源，额定电压220V；
5.典型工况下的谐波分析与功率因数计算；
6．撰写课程设计报告。
（要求2000字以上）
一、总体设计
1．主电路的选型（方案设计）
2. 总体实现框架
二、主要参数及电路设（设计测试方案、存在的问题及解决方法）
四、小结
附件：参考文献
2.灯泡：额定功率2kW，额定电压220V；
3.灯光亮度调节范围（10~100）%；
4.尽量提高功率因数，并减小谐波污染；
三、设计要求
1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制方案；
2.设计主电路原理图和触发电路的原理框图；
3.参数计算，选择主电路元件参数；
4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；
电力电子技术
课程设计报告
题目________________________
________________________________
专业________________________
班级
学号
学生姓名
指导教师
2010年春季学期
起止时间：2010年6月28日至2010年7月2日
平时（10%）
任务完成（50%）
电力电子课程设计完整版
电力电子课程设计完整版一、教学目标本课程旨在电力电子领域提供一个全面的学习框架，通过深入理解电力电子的基本原理、关键技术和应用实践，使学生能够：1.知识目标：–描述电力电子的基本概念、发展和分类。
–解释电力电子器件的工作原理和特性，包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT等。
–阐述电力电子电路的控制策略和设计方法。
–分析电力电子系统的效率、损耗和稳定性问题。
2.技能目标：–能够识别和分析不同类型的电力电子器件和电路。
–设计简单的电力电子转换电路，如AC-DC、DC-DC和DC-AC 转换器。
–运用仿真软件对电力电子系统进行模拟和优化。
–进行电力电子设备的故障诊断和维护。
3.情感态度价值观目标：–培养对电力电子技术在现代社会应用重要性的认识。
–强化节能减排和绿色技术的意识，在设计中考虑可持续性。
–激发对电力电子领域创新的兴趣，以促进技术进步和社会发展。
二、教学内容本课程的教学内容围绕电力电子的基本理论、器件结构、电路设计及其应用展开，具体包括：1.电力电子导论：电力电子的历史、发展趋势和其在现代电力系统中的应用。
2.电力电子器件：各类电力电子器件的结构、工作原理和特性分析。
3.电力电子电路：常用电力电子电路的拓扑结构、控制策略及其性能分析。
4.功率因数校正：功率因数的概念、功率因数校正电路的设计与应用。
5.变频技术：变频器的工作原理、变频技术的应用领域。
6.电力电子仿真：使用仿真工具对电力电子电路进行模拟和分析。
三、教学方法为了提高学生的综合能力和实践技能，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：用于基础理论知识和关键概念的传授。
2.案例分析法：分析具体的电力电子应用案例，加深对理论的理解。
3.实验法：通过实验操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
4.讨论法：分组讨论，促进学生之间的交流与合作，激发创新思维。
四、教学资源为确保高质量的教学效果，将充分利用以下教学资源：1.教材：《电力电子学》及相关辅助教材。
电力电子技术课程设计
参考教材附录及推荐阅读材料，开展以下拓展活动：
1.阅读电力电子技术领域内的经典论文或最新研究报告，了解行业发展趋势；
2.分析电力电子器件在不同应用领域（如电动汽车、轨道交通、可再生能源等）的发展前景；
3.探索新型电力电子器件（如宽禁带半导体器件）的技术特点及其在电力电子技术中的应用潜力；
6.实施交流调压器和调功器实验，观察电压调节效果；
7.结合实际案例，开展电力电子变换器在特定应用场景的综合性实验，提升学生的实际操作能力和问题解决能力。
4、教学内容
《电力电子技术》课程设计评价与反思
依据教材第十二章“电力电子技术的应用与发展”，进行以下教学评价与反思：
1.组织学生对课程设计过程中的理论知识掌握、实践操作技能、问题解决能力等方面进行自我评价；
2.引导学生对比仿真结果与实验数据，分析差异产生的原因，并探讨改进措施；
3.对课程设计项目进行小组讨论，分享经验，互相学习，提高团队协作能力；
4.教师针对学生在课程设计中的表现给予评价，指出优点与不足，提出改进建议；
5.结合电力电子技术的最新发展动态，引导学生思考如何将所学知识应用于未来职业发展；
6.反思课程设计的教学过程和方法，为后续课程的教学提供改进方向和参考。
4.研究电力电子电路在不同国家和地区的标准和规范，了解国际差异；
5.调研电力电子技术在节能减排、提高能源利用效率方面的作用和贡献；
6.鼓励学生提出创新性想法，设计并探讨可能的电力电子技术应用方案，培养学生的创新意识和科研兴趣。
电力电子技术课程设计
一、教学内容
《电力电子技术》课程设计
本课程设计基于教材第九章“电力电子器件及其应用”，内容包括：
1.晶闸管（SCR）的工作原理及其在电力电子装置中的应用；
电力电子技术课程设计-电流可逆斩波电路(MOSFET)-正文
电流可逆斩波电路（MOSFET ）1 设计要求与方案设计一电流可逆斩波电路（MOSFET ）, 已知电源电压为400V, 反电动势负载, 其中R 的值为5Ω、L 的值为1 mH 、E=350V, 斩波电路输出电压250V 。
电流可逆斩波主电路原理图如图1.1所示。
a)b)M 图1 .1 电流可逆斩波电路的原理图及其工作波形a ）电路图b ）波形 2 原理和参数2.1 设计原理如图1.1: V1和VD1构成降压斩波电路, 由电源向直流电动机供电, 电动机为电动运行, 工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路, 把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源, 使电动机作再生制动运行, 工作于第2象限。
必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。
只作降压斩波器运行时, V2和VD2总处于断态；只作升压斩波器运行时, 则V1和VD1总处于断态；第3种工作方式: 一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。
当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时, 使另一个斩波电路工作, 让电流反方向流过, 这样电动机电枢回路总有电流流过。
在一个周期内, 电枢电流沿正、负两个方向流通, 电流不断, 所以响应很快。
2.2 参数计算V1 gate 信号的参数: 输出Uo大小由降压斩波电路决定, 根据, 已知Ui=400V, Uo=250V, 不妨取T=0.001s, 则ton=0.000625s, 占空比为62.5%。
V2 gate 信号的参数：由于电感只有1mH, 释放磁场能的时间不易计算, 可在后面仿真时再确定。
T=0.001s, 占空比粗略地取为30%, V2 gate 信号触发延时间：（62.5%+（1-30%））*0.001=0.000725s。
3 驱动电路分析与设计图3.1 驱动电路原理图功率MOSFET驱动电路的要求是:（1）开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡；（2）开关管导通期驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定可靠导通；（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断；（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;（5）另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,根据情况施加隔离。
(完整word版)《电力电子技术》教案
教案2017～2018学年第二学期学院(系、部)教研室(实验室) 电气工程教研室课程名称电力电子技术授课班级主讲教师职称使用教材《电力电子技术》王兆安主编xxxxxxx二○一七年一月电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案AKA Ka)IKAP NJb)c)电力电子技术课程教案AA GG KK b)c)a)AGK KGAP 1N 1P 2N 2J 1J 2J 3电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案导入：复习回顾：新授：2.1 单相可控整流电路2.1.1 单相半波可控整流电路（电阻负载）ωωωωtTVT R0a)u1u2uVTudi dωt1π2πtttu2ugud uVTαθ0b)c)d)e)00变压器T 起变换电压和电气隔离的作用；电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同； 基本数量关系：⎰+=+==παααπωωπ2cos 145.0)cos 1(22)(sin 221222U U t td U U d VT 的移相范围为180︒，通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
电力电子技术课程教案变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起—共阴极接法。
电力电子技术课程教案．带电阻负载时的工作情况波形均连续，对于电阻负载，id波形与电力电子技术课程教案udOiiiiiIuaubucα电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案电力电子技术课程教案a)U ttO OONom -U mi ot 1t 2t 3t 4t 5t 6V V V V180°导电方式，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差任一瞬间有三个桥臂同时导通；每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。
电力电子技术课程教案导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。
电力电子课程设计的模板
电力电子课程设计的模板一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握电力电子器件的基本原理、分类及特性；2. 学会分析典型电力电子电路的工作原理及其应用；3. 掌握电力电子电路的仿真与实验方法，能对简单电路进行设计与测试。
技能目标：1. 能够运用所学知识，对实际电力电子电路进行初步设计与分析；2. 培养学生动手实践能力，能正确使用实验设备进行电力电子电路的搭建与调试；3. 培养学生团队协作能力，能在小组内有效沟通，共同完成电力电子电路的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的兴趣，激发学生主动探索新知识的精神；2. 增强学生环保意识，认识到电力电子技术在节能减排方面的重要作用；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，提高学生的自主学习能力。
课程性质：本课程为电力电子技术的实践性课程，注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的求知欲和动手实践欲望。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，提高学生的实践操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 电力电子器件原理及特性- 硅控整流电路（SCR）- 晶闸管（Thyristors）- 电力晶体管（Power Transistors）- 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）- 二极管、三极管在电力电子中的应用2. 典型电力电子电路分析- 整流电路- 晶闸管斩波电路- 逆变电路- 调压电路- 谐振电路3. 电力电子电路仿真与实验- 仿真软件介绍与操作- 搭建整流、斩波、逆变等基本电路模型- 实验设备使用与电路搭建- 电路调试与性能分析4. 电力电子技术应用案例- 家用电器中的电力电子技术- 电力系统中的电力电子设备- 新能源发电与电力电子技术- 电动汽车与充电设施教学内容按照教材章节进行组织，保证科学性和系统性。
教学进度安排如下：第一周：电力电子器件原理及特性第二周：典型电力电子电路分析第三周：电力电子电路仿真与实验第四周：电力电子技术应用案例教学内容与实践相结合，注重培养学生的动手能力和创新能力。
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电力电子技术课程设计题目：直流降压斩波电路的设计专业：电气自动化班级：14电气姓名：周方舟学号：指导教师：喻丽丽目录一设计要求与方案 (4)二设计原理分析 (4)2.1总体结构分分析 (4)2.2直流电源设计 (5)2．3主电路工作原理 (6)2.4触发电路设计 (10)2.5过压过流保护原理与设计 (15)三仿真分析与调试 (17)3.1M a t l a b仿真图 (17)3.2仿真结果 (18)3.3仿真实验结论 (24)元器件列表 (24)设计心得 (25)参考文献 (25)致 (26)一．设计要求与方案供电方案有两种选择。
一，线性直流电源。
线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。
要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。
线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。
二，升压斩波电路。
由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。
因此选择方案二。
设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。
由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。
MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生PWM控制信号。
设计方案：1、电源电路电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220V单相交流电经220V/24V变压器，降为24V交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22V~36V之间。
2、主电路2.1主电路选用升压斩波电路，开关管选用电力MOSFET。
2.2Boost电路的负载为110V、25W白炽灯，2.3boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100V。
3、控制电路的选择与确定3.1 脉冲发生器TL4943.2 驱动电路IR2110二．设计原理分析2．1总体结构分析电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断。
来完成整个系统的功能。
因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。
直流斩波电路由电源、变压器、整流电路、滤波电路、主电路、控制和驱动电路及保护电路组成。
如图2—1所示：图(2-1)2.2直流电源设计小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路三个部分组成，其原理框图如图2.1所示：图2.1在直流电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压2U变换成脉动的直流电压3U。
滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压3U中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压IU。
IU与交流电压2U的有效值的关系为：2)2.1~1.1(UUI=；在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：22UURM=；流过每只二极管的平均电流为：RUII RD245.02==电源变压器整流电路升压斩波电路滤波电路控制和驱动电路保护电路U2R L U o＝45V＋－220V～CT＋＋－＋－图（2-3）2.3主电路工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。
图（2-4）首先假设电路中电感和电容值都足够大。
当可控开关S处于导通状态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C上的电压向负载R供电。
因为电容C的值很大，基本保持输出电压U0为恒值。
设S处于导通的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为：onE tI1当S处于断态时，E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。
设T处于断态的时间为t off，则在此期间电感释放的能量为：off1s0t)IVU(-稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等化简得：()offoont IEUtEI11-=EtTEtttUoffoffoffono=+=以上为升压斩波电路的工作原理。
电感的选择根据电感最大贮能值0. 5 ×L ×I ×I 确定电感峰值电流I max= I o + 2 ×V o T off / L（T off 为关断时间）,匝数N应进行取整，当匝数少电流大时，应尽量避免取半匝的情况。
经计算后选取电感量为10 mH,电容为4 700μF。
当MOSFET 处于导通时，得 11M di L Ri E dt+= 设1i 的初值为10I ，解上式得 1101tt M E i I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭当MOSFET 处于关断时，设电动机电枢电流为2i ，得22M di LRi E E dt+=- 设2i 的初值为20I ，解上式得2201onon t t t t M E E i I ee R ττ----⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭当电流连续时，从图 2-6 的电流波形可看出，t =on t 时刻1i =20I ，t =T 时刻2i =10I ，由此可得20101onon t tM E I I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ffoff 10201o t t M E E I I ee R ττ--⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭故由上两式求得：off 101111tM T E e E e EI m R R e R e βρτρτ----⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭on2011t T M T E e e E e e EI m R R e Re αρρττρτ------⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=-⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭把上面两式用泰勒级数线性近似，得 1020()EI I m Rβ==- 该式表示了L 为无穷大时电枢电流的平均值o I ，即()M o E E EI m R Rββ-=-= 当电流断续时的波形如图2-6所示。
当t =0时刻 1i =10I =0，令式 （1-10）中10I =0即可求出20I ，进而可写出2i 的表达式。
另外，当t =2t 时，2i =0，可求得2i 持续的时间x t ，即onn1l 1t x me mt ττ--=-当off x t t <时，电路为电流断续工作状态，off x t t <是电流断续的条件，即11e m e βρρ---<-根据上式可对电路的工作状态做出判断。
该式也是最优参数选择的依据。
2.4触发电路的设计TL494CN 是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。
其主要特性如下：1.集成了全部的脉宽调制电路。
2.片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。
3.内置误差放大器。
4.内止5V 参考基准电压源。
5.可调整死区时间。
6.内置功率晶体管可提供500mA 的驱动能力。
7.推或拉两种输出方式。
1TL494引脚图图（2-7）TL494工作原理简述TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
其中1、2脚是误差放大器I的同相和反相输入端；3脚是相位校正和增益控制；4脚为死区时间比较器，具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。
当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0—3.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容，5脚可以产生锯齿波，所产生的锯齿波稳定，线性度好；7脚为接地端；8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13脚为输出控制端，控制TL494的输出方式，该脚接地时，两路输出晶体管同时导通或截止，形成单端工作状态，可以用于提高输出电流；接14脚时为推挽输出方式，为5V基准电压输出端，最大输出电流10mA；15、16脚是误差放大器II的反相和同相输入端。
TL494内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节, 其振荡频率为:输出脉冲的宽度是通过电容C T 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1 和Q2 受控于或非门,当13脚控制信号为高电平时,调制脉冲交替输出至两个输出晶体管Q1 和Q2 ,输出频率等于脉冲振荡器的一半。
当13脚控制信号为低电平时,芯片工作于单端状态,功率输出管Q1和Q2 均由或非门的前一级与门控制,为得到更高的驱动电流输出,可将Q1 和Q2 并联使用。
当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。
控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。
TL494内部电路方框图图（2-8）基于TL494的脉冲发生器TL494 电路设计图（2-9）电力场效应晶体管MOSFET随着信息电子技术与电力电子技术在发展的基础上相结合，形成了高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，其典型代表就是电力场效应晶体管MOSFET1.电力场效应晶体管特点电力场效应晶体管简称电力Power Mosfet。
特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性好。
但是电流容量小，耐压低，一般适用于功率不超过10kW的电源电子装置。
2.MOSFET的结构和工作原理电力MOSFET的种类按导电沟道可分为P沟道和N沟道，图1-6所示为N沟道结构。
电力MOSFET的工作原理是：在截止状态，漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电流流过。
在导电状态，即当U GS大于开启电压或阈值电压U T时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结消失，漏极和源极导电。
图（2-9）内部结构断面示意图图（2-10）电气图形符号MOSFET开关时间在10～100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是电力电子器件中最高的。