电力电子技术(黄家善高职)
《电力电子技术课程标准
《电力电子技术》课程标准一、课程信息课程名称：电力电子技术课程类型：电气自动化专业核心课课程代码：0722006 授课对象：电气自动化专业学分：3.0 先修课：电路、电子技术学时：50 后续课：交流调速系统制定人：杨立波制定时间：2010年10月10日二、课程性质电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。
通过本课程的学习，使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。
为后续课程打好基础。
三、课程设计1、课程目标设计（1）能力目标总体目标：1、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
2、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
具体目标：1、单相、三相可控整流技术的工程应用2、降压斩波变换技术的工程应用3、升压斩波变换技术的工程应用4、交流调压或交流调功技术的工程应用5、变频技术的工程应用6、有源、无源逆变技术的工程应用（2）知识目标1、熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；2、熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。
3、掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。
4、了解电力电子技术的应用范围和发展动向。
5、掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。
2、课程内容设计（1）设计的整体思路：以工作过程和教学进程为设计依据，以相对独立的知识为模块。
（2）模块设计表：四、教材、资料教材：黄家善.电力电子技术.北京：机械工业出版社参考资料：1、王兆安.电力电子技术.北京：机械工业出版社2、陈坚.电力电子学——电力电子变换和控制技术.高等教育出版社3、徐以容.电力电子技术基础.东南大学出版社五、需要说明的其他问题1、教学评价与考核：考试2、教学设施要求：多媒体教室、DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置、MCL现代运动控制技术实验台、双踪示波器、滑线变阻器、万用表、交流毫伏表、直流稳压电源、电感元件、MATLAB仿真软件、flash典型波形动态演示图片。
电力电子技术声光双控延时照明灯课程设计
电力电子技术课程设计说明书题目：声光双控延时照明灯学生姓名：学号：院（系）：专业：指导教师：2016年12月3日目录一课程设计的内容和要求 (1)二方案论证 (1)三设计论述 (3)3.1整流电路 (3)3.2限流降压电路 (3)3.3滤波电路 (4)3.4延时电路 (4)3.5声光控及显示电路 (4)3.6总原理图 (5)四焊接及调试 (5)五结论分析 (6)六总结 (6)一课程设计的内容和要求设计制作一个路灯声光控制的电路，当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭，而日照光暗到一定程度时可以点亮灯泡，给声音可以控制照明灯的亮灭，并且具有一段时间亮灯延时。
（1）选用一个60w的白炽灯泡作为负载；（2）设计光控电路，实现日照光亮对路灯的亮灭控制；（3）设计声控电路，实现声音对路灯的控制。
二方案论证方案一电路采用声光控放大照明电路，对于光强的监测是利用MIC的特性，即当其受到足够的光强时，在其中会产生一个脉冲波，从而把声音信号变为电信号，通过声强信号的处理可得一个电平信号，为控制电路准备延时功能控制通过NE555定时器构成的可重复触发的单稳态电路来实现，光信号的感应通光敏电阻阻值不同控制与非门的高低电平转换实现，将光控电路的输出作为NE555定时器的复位端输入，从而可以实现在光线强的情况下，即使有足够的声音信号，明灯电路也不工作，在光线弱的情况下可以控制声音信号使灯照明。
图1方案一原理方框图图2 方案一原理图方案二本电路设计工作电压为市电220V，用于控制5-60W以内的白炽灯通断电。
实际应用时，改变R4的阻值可以改变本电路的工作电压，电压范围控制在5-250V的交流电为宜，可控制带有钨丝不同电压下的小灯泡（如汽车灯泡），220V时R4阻值为150K，22V时为15K，其它电压按比例增减。
220V交流电通过灯泡流向D2、D3、D4、D5，整流，R4限流降压，LED稳压（兼待机指示），C1滤波后输出约1.8V左右的直流电给电路供电。
电力电子技术说课稿PPT课件精选全文
说课内容
1 课程性质与作用
2 课程整体设计
3
教学内容
4 教学方法与手段
2
课程性质与作用
课程性质
自动化专业基 础课
针对岗位
企业生产第一线 产品装配、调试、 检验、维修、生 产管理、产品后 服务岗位
能力培养
识别电力电子器件 能力 掌握器件使用与保 护技术 相控整流电路分析 能力 单相相控整流电路 设计安装能力 故障排除能力
24
教学内容
教材
❖ 主教材：《电力电子技术》黄家善主编
机械工业出版社， 2005年1月第二版；
❖ 教学辅助教材：《电力电子器件及其应用》，李序葆.赵永健编， 机械工业出版社，2004年6月
动化系编
《可控整流装置》北京电机修理厂、清华大学自
科学出版社， 1971年6月
25
教学方法与手段
多媒体教学
课堂板书讲解
9
课程整体设计
课程教学实施思路： ❖ 理论教学主要结合在项目实验中进行。 ❖ 课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授，
每一个项目分解为若干个工作任务，通过每一个工 作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。 ❖ 大部分内容在实验室中进行理论实践一体化教学， 可先讲再实践，或先实践再分析理论知识，或边讲 边练，讲练结合，工学交替，理论教学与实践教学 同步进行。
“设计实验”根据敖教与学的客观实际并结会现有条件设计 一实用电路，以实现简单的调压或调速。
6
课程整体设计
项目设计（课程设计）
❖ 在项目实训中鼓励学生将课外活动或生活见到的 应用纳入教学设计活动中来，课内外学习相互结 合，使学生视野开阔、能力增强。
7
课程整体设计
高职《电力电子技术》课程教学改革
高职《电力电子技术》课程教学改革《电力电子技术》是我院电气自动化专业的一门必修专业课程。
作者针对我院高职学生实际情况，基于“工学结合、能力本位”的高职教育人才培养目标，结合多年教学经验，从课程定位、教学内容的选取与组织、教学实施过程及考核评价等方面提出了《电力电子技术》课程的开发思路。
目的在于突出学生的主体作用，实施因材施教，在培养学生电力电子技术专业知识的同时，提高学生分析问题和解决问题的能力。
标签：电力电子;工学结合;课程开发引言电力电子技术是一门新兴的交叉学科，又称为电力电子学，它是集电力学、电子学、控制理论三大学科而成。
课程的核心内容是研究如何使用电力电子器件对电能进行变换和控制，具体包含三大分支：电力电子元器件的基本知识、电力电子器件的应用即变流技术、电力电子器件的控制技术即按需输出精电。
在各种具体变流电路的学习中包含电路接线、波形分析、参数计算等，对理论基础比较薄弱的高职学生来说，学习难度较大且枯燥乏味。
如何针对高职学生特点，实施因材施教，培养学生理解电力电子技术专业知识的同时具有分析问题和解决问题的能力，成为势在必行的研究课题。
一、课程的定位成都工贸职业技术学院电气自动化技术专业的人才培养目标定位于面向企业生产一线，培养具有良好的职业道德和爱岗敬业精神，具有强烈的安全意识和踏实认真的工作态度，有责任意识和创新意识，具备必要的电气自动化技术专业理论知识，具有一定的电气设备安装、调试、维修和自动控制技术应用能力的高素质技术技能人才。
《电力电子技术》是我院电气自动化技术专业的核心专业课程之一。
课程教学的主要任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法;掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、分析方法;理解各种电力电子装置的应用范围及技术指标，培养学生分析问题和解决问题的能力，以便学生毕业后具有进一步掌握各种变流装置的能力，为后续课程以及从事与电气工程有关的技术工作打下一定的基础。
二、课程教学内容的选取高职院校所录取的学生中，大部分的学生高考成绩仅在200-300分。
《电力电子技术》PPT课件-2024鲜版
34
设置仿真参数
设置仿真时间、步长等参数，以满足仿真精度和速度的要求。
运行仿真并分析结果
运行仿真，观察仿真波形和数据，分析电力电子技术的性能。
2024/3/27
32
实验与仿真的比较与选择
实验的优点
实验的缺点
仿真的优点
仿真的缺点
选择依据
实验结果真实可靠，能 够反映实际电路的性能 。
2024/3/27
实验成本高，操作复杂 ，受实验条件和人为因 素影响较大。
变频电路、变压电路等。
交流-交流变流电路的应用
电机调速、风力发电、太阳能发电并网等。
21
一般工业应用
01
02
03
电机驱动
电力电子技术可用于控制 电机的速度和转矩，提高 电机的效率和性能。
2024/3/27
照明控制
通过电力电子技术可实现 对照明设备的调光和调色 ，提高照明质量和节能效 果。
加热与焊接
2024/3/27
6
02
电力电子器件
2024/3/27
7
不可控器件
工作原理
利用PN结的单向导电性
特点
结构简单、价格低廉、耐高压、耐大电流
2024/3/27
8
不可控器件
应用
整流电路、续流电路等
工作原理
通过门极触发导通，无法自行关断
2024/3/27
9
不可控器件
特点
耐压高、电流大、开关速度快
应用
直流电机调速、交流调压等
2024/3/27
10
半控型器件
工作原理
门极可关断，但需要较大的关断电流
特点
开关速度快、耐压高、可关断
《电力电子技术 第3版 》读书笔记思维导图
1.9 典型电力电 子器件的测试实 验
1.10 习题
第2章 交流-直流变换电路及 其仿真
2.1 晶闸管单相 可控整流电路
2.2 三相半波可 控整流电路
2.3 三相桥式全 控整流电路
2.4 三相桥式半 控整流电路
2.5 变压器漏抗 对整流电路的影
响
2.6 晶闸管相控 电路的驱动控制
2.7 交流-直流变 换电路的仿真
力电子变流电路。为强化高等职业教育的实践技能培养，《电力电子技术第3版》介绍了基于MATLAB的图形化仿 真实验内容。基本的教学内容均配有仿真实验实例另外还安排了课程设计等实践内容《电力电子技术第3版》内容 叙述详细，便于自学仿真实验指导循序渐进，便于初学者掌握。《电力电子技术第3版》的特色是提供了与理论分 析波形相对应的仿真实验波形和实物实验波形，有利于加强学生的感性认识。内容深入浅出、简明扼要、实用性 较强。和第2版相比，第3 数量的仿真实验内容。《电力电子技术第3版》适用的读者对象是电类相关专业的高职高专院校的学生，同时也可 供从事电力电子技术工作的工程技术人员参考。
6.2 课程设计任 务书
6.1 课程设计大 纲
6.3 晶闸管整流 器的工程设计指
导书
参考文献
读书笔记
谢谢观看
01
1.1 功 率二极管
02
1.2 晶 闸管
03
1.3 门 极可关断 晶闸管 （GTO）
04
1.4 电 力晶体管 （GTR）
06
1.6 绝 缘栅双极 型晶体管 （IGBT）
05
1.5 功 率场效应 晶体管 （PMOSFE...
1.7 其他新型电 力电子器件
1.8 典型电力电 子器件的MATLAB
《电力电子技术》 电力电子技术课程教学大纲(高职高专2019)
①《电力电子技术》（第5版），王兆安编，机械工业出版社，2009年；
②《现代电力电子技术》，林渭勋编，机械工业出版社，2006年。
《电力电子学——电力电子变换和控制技术》（第2版），陈坚编，高等教育出版社，2004年。
课 程 简 介
电力电子技术是自动化专业、电气工程及自动化专业重要的专业技术基础课，其主要内容有：电力电子器件，电力电子基本变换电路，电力电子装置及其控制技术等。
课
程
任
务
与
能
力
培
养
要
求
通过本课程的学习，使学生系统掌握电力电子技术的基本理论，获得运用所学理论知识解决工程实际问题的初步能力。
1）使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；
2）掌握各种电力电子电路的结构、工作原理及实验技能，了解电路设计和计算方法；
3）熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术指标，掌握电力电子装置的实验测试方法，具备对常用电力电子装置的初步设计能力。
10
10
复习
2
其
它
说
明
执笔人：
审核人：
所在学院：
所在教研室：
日期：
教
学
内
容
与
学
时
分
配
序号
内 容
学时
1
电力电子技术的发展；电力电子技术的应用领域；课程内容简介、课程性质与学习方法。
2
2
不可控器件（电力二极管）；半控型器件（晶闸管）；全控型器件（可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管；新型电力电子器件；功率模块与功率集成电路。
6
3
电力电子器件的驱动与保护：电力电子器件的换流方式；驱动电路；过流保护与过压保护。
电力电子实训课程与实训教学方法改革研究
课时 ２ ２
】ｌ 握 晶闸 管 的 测 试 方 法 ＿掌 晶闸管和单结晶体 管的简单测试及晶闸管的导通 、 关断条件 １ ． ２掌握单结晶体管的简单测试方法 Ｉ ＿ ３掌握晶闸管的导通关 断条件
基 础
实
２
大功率晶体管及功 率场效应管的简单测试
２１掌握大功率晶体管的测试方法 ． ２２ 掌 握 大 功 率 场效 应管 的测 试 方 法 ＿
合计
８ ６
科技信息
专题论述
的测试及 了解实验装置特点和构成 。综合实训要求 学生 掌握 电力 电子 电路 的各部分 电路功 能 、 特征 ， 要求学生 自行设计 电路 ， 掌握各种触发 电路与其主 电路的构成特点 ， 掌握 电路构成的原则及调试方法。 在基础 实验 的基础上更加强锻炼学生 的技 能， 不但要 自行设计实训 电路 ， 而且 要焊接 、 安装实训电路板 ， 完成相应 的触发 电路设计 和调试 。现场教学 是建立在与周边单位 良好关 系的基础 上 ， 让学生通过现场参观的方式 了解 电力电子产品的生产工艺 、 生产流程 、 导体应用 电路 的实际调试 半 方式和方法 ， 将实践能力 的训练深入到现场实际 ， 让学生更加形象生动 的把知识与工作 岗位联 系起来 。我们还可 以在毕业生的毕业设计 环节 采取了现场专家指导课题 的方式 ，一改学生 的纯书面设计为与企业生 产实际相关联 的工艺设计或检验流程设计 ， 且在学生职业道德 、 岗位规 范方面进行了培 养和锻炼。
科技信息
专题 论 述
电力电子实ｉ ｉ 程与实训教学方法改星砜究 ｌ｜ ｌ ｌ
河北机 电职 业技 术 学院 殷 忠敏 薛金 华 沈 海军 王 涛 赵 海 志
［ 摘 要］ 本文介绍 了电力电子实训课程 改革的新 方法， 从教 法、 教学模式 、 考核 方式及设备 改造 几个方面综合阐述 了如何对该 实训 课程进行创新 。 如何提 高高职 院校 学生的实训技能和综合素质。对高职 院校 的实训体 系改革有着深远的指导意义。 ［ 关键词 ］ 电力电子 实训 课程 改革 情境教学 实训设备 必行 。 凭借 多年 的教学经验 ， 我认 为一套 完备 的电力 电子实训课程的改 革应 从 以下 四个 方 面 来 体 现 ： 教学方法的改革 我院 目前使 用的电力电子教材是黄家善编写的《 电力 电子技术》 本 ， 书章节界 限很 明显 ， 知识模块化 ， 学生难 以整体把握 ， 实训 中 ， 在 也多是 验证 性 的实 验 ， 效 不 大 。在 改 革 中 ， 们把 整个 课 程 按 学 习 情 境 划 分 ， 收 我 再 把学 习情境对应 的内容列 为若干个项 目，按项 目涉及 的内容进行授 课 。这样 ， 完全打乱原课程的章节授课模 式 ， 实训 中体现 、 在 完成独立的 项 目， 真正 做 到 “ 以致 用 ， 用 为 度 ” 学 够 。本课 程 根据 大 纲 要 求 ， 以分 为 可 四 个学 习情 境 ，Ｏ个 项 目 ， 个 学 习 情境 如 表 Ｉ 示 。 １ 一 所
三相桥式全控整流电路
Ⅴ
Ⅵ
u b c u b a u ca u cb u ab u ac
➢ a >60时（ a =90图－8）
• 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。
电阻负载时，ud波形不会出现负的部分
阻感负载时，ud波形会出现负的部分。
➢ 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围
为90 。
8
二、原理分析
3.对触发脉冲的要求
1）.双窄脉冲 在触发某一相晶闸管 时，触发电路能同时 给前一相晶闸管补发 一个脉冲(称辅助脉 冲)
➢ 晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
11
三、定量分析
➢ 3.当整流变压器二次侧电流
正负半周各宽120、前沿相差180的矩形波：
i
I
d
2π/3
0
π
其有效值为：
2π/3
2π
ωt
I22 1 Id 23 2( Id)23 2 3 2Id0 .81 Id6
12
三、定量分析
➢ 4. 整流变压器视在功率计算
1）带电阻负载时的工作情况
➢ 当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形 与ud波形形状一样，也连续 波形图： a =0 （图－2 ） a =30 （图－3） a =60 （图－4）
➢ 当a>60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不
能出现负值
波形图： a =90 （ 图－5） ➢ 带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范
16
三相桥式全控整流电路
图-2 带电阻负载a=0时的波形
u
u
d
2 1
= 0 °u a
ub
uc
O
u d2
《电力电子技术课程标准
《电力电子技术》课程标准一、课程信息课程名称：电力电子技术课程类型：电气自动化专业核心课课程代码：0722006 授课对象：电气自动化专业学分：3.0 先修课：电路、电子技术学时：50 后续课：交流调速系统制定人：杨立波制定时间：2010年10月10日二、课程性质电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。
通过本课程的学习，使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。
为后续课程打好基础。
三、课程设计1、课程目标设计（1）能力目标总体目标：1、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
2、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
具体目标：1、单相、三相可控整流技术的工程应用2、降压斩波变换技术的工程应用3、升压斩波变换技术的工程应用4、交流调压或交流调功技术的工程应用5、变频技术的工程应用6、有源、无源逆变技术的工程应用（2）知识目标1、熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；2、熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。
3、掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。
4、了解电力电子技术的应用范围和发展动向。
5、掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。
2、课程内容设计（1）设计的整体思路：以工作过程和教学进程为设计依据，以相对独立的知识为模块。
（2）模块设计表：3四、教材、资料教材：黄家善.电力电子技术.北京：机械工业出版社参考资料：1、王兆安.电力电子技术.北京：机械工业出版社2、陈坚.电力电子学——电力电子变换和控制技术.高等教育出版社3、徐以容.电力电子技术基础.东南大学出版社五、需要说明的其他问题1、教学评价与考核：考试2、教学设施要求：多媒体教室、DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置、MCL现代运动控制技术实验台、双踪示波器、滑线变阻器、万用表、交流毫伏表、直流稳压电源、电感元件、MATLAB仿真软件、flash典型波形动态演示图片。
参考文献_电力电子技术（第2版）_[共2页]
![参考文献_电力电子技术（第2版）_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/d3b82ca402768e9950e73889.png)
1[1] 徐立娟，张莹．电力电子技术．北京：高等教育出版社，2006．[2] 徐立娟，张莹．电力电子技术．北京：人民邮电出版社，2010．[3] 王兆安，刘进军．电力电子技术（第5版）．北京：机械工业出版社，2012．[4] 张静之，刘建华．电力电子技术．北京：机械工业出版社，2010．[5] 黄家善，王廷才．电力电子技术．北京：机械工业出版社，2007．[6] 莫正康．半导体变流技术（第2版）．北京：机械工业出版社，2003．[7] 张兴，曹仁贤．太阳能光伏并网发电及其逆变控制．北京：机械工业出版社，2012[8] 黄家善．电力电子技术．北京：机械工业出版社，2005．[9] 刘毓敏等．实用开关电源维修技术．北京：高等教育出版社，2004．[10] 曲学基，王增福，曲敬铠．新编高频开关稳压电源．北京：机械工业出版社，2005．[11] 高玉奎．电力电子技术问答．北京：中国电力出版社，2004．[12] 吴桂秀．新型电子元器件检测．杭州：浙江科学技术出版社，2005．[13] 潘天明．工频和中频感应炉．北京：冶金工业出版社，1983．[14] 杨思俊，朱伯年．晶闸管中频电源基本知识．杭州：浙江科学技术出版社，1989．[15] 李序葆，赵永键．电力电子器件及其应用．北京：机械工业出版社，2003．[16] 吴小华，李玉忍，杨军．电力电子技术典型题解析及自测试题．西安：西北工业大学出版社，2003．[17] 于飞，张晓锋，李槐树．新型大功率器件ETO及其应用．《电力电子技术》第二期，2004．[18] 王兆安，张明勋．电力电子设备设计和应用手册．北京：机械工业出版社，2002．[19] 吴忠智，吴加林．变频器应用手册．北京：机械工业出版社，1998．[20] 电气技师手册编委会．电气技师手册．福州：福建科学技术出版社，2004．[21] 王宏华．光伏发电中的电力电子技术．《机械制造与自动化》第10期，2010．。
《电力电子技术》
2. 电力电子技术的发展
电力电子器件发展： 电能转换由依靠旋转机组改为利用电力电子 器件组成的静止的电能变换器，具有体积小、重量轻、无机械噪声 和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。 功率二极管 SCR ：晶闸管（可控硅） GTO：门极可关断晶闸管 BJT/ GTR：双极型功率晶体管 P-MOSFET：功率场效应晶体管 IGBT：绝缘栅双极型晶体管等。
电路、器件
电子学
电力学
电力 电子技术
连续、离散
控制 理论
静止器、旋转电机
编辑ppt
（1） 电力电子器件 ① 根据其控制特性分： 不可控型器件：如功率二极管。 半控型器件：晶闸管及其大部分晶闸管派生器件属于这一类器件。 全控型器件：也称为自关断器件。可关断晶闸管、双极型功率晶
体管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管等。
编辑ppt
工业感应加热电源主要应用于钢水精炼及电磁搅拌改进结晶状态和 金属表面的淬火热处理等场合。
在各个国家，照明用电占发电量的数量也是比较大的。白炽灯发光 效率低、热损耗大，而日光灯必须有镇流器启辉，全部电流都要流 过镇流器的线圈，因而无功电流较大，不节能。在相同功率的情况 下，采用AC-DC-AC变换技术的电子镇流器比普通镇流器的体积小， 可减少无功和有功损耗。另外，采用交流调压实现照明的电子调光， 也可节约能源。
电力电子技术
（第3版）
编辑ppt
绪论
1. 电力电子技术的内容 2. 电力电子技术的发展 3. 电力电子技术的应用 4. 电力电子技术课程的学习要求
编辑ppt
1. 电力电子技术的内容
电力电子学 , 又 称 功 率 电 子 学 (Power Electronics)。它主要 研究各种电力电子器件，以及由 这些电力电子器件所构成的各式 各样的电路或装置，以完成对电 能的变换和控制。
晶闸管不可逆直流调速系统设计
课程设计任务书一、课题晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计二、设计意义及目的通过课程设计，一方面是学生对本课程所学内容加深理解，另一方面让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法，能正确查阅技术资料、技术手册和标准，培养学生工程设计能力。
三、设计技术数据及要求1.直流电动机额定数据：PN=3KW，UN=220V，IN=17.5A，nN=1500r/min。
2.主电路中，晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率、正向电流上升率的保护电路。
3.选择合适的晶闸管触发电路。
四、设计内容1.系统调速方案的确定。
2.主电路的选择与计算：a.整流变压器次级电压的计算，整流变压器次级电流及变压器容量的计算；b.电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算,以及晶闸管型号的确定。
C.电枢电感LM的计算，整流变压器漏电感LB的计算。
3.主电路中各种保护电路的选用及元件参数计算。
五、设计任务1、设计任务书2、摘要3、目录4、整流装备方案的选择5、系统设备（元件）的选择与效验6、参考文献7、后记（收获和体会）六、主要参考资料《电力电子技术》黄家善机械工业出版社《电力拖动自动控制系统》陈伯时机械工业出版社七、时间：二周摘要直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。
晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
本文首先明确了设计的任务和要求，在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路，保护电路，检测电路和触发电路进行了设计，并且计算了相关参数。
最后给出了这次设计的心得体会，参考文献和系统的电气总图。
目录设计任务及要求......................................Ⅰ摘要................................................Ⅲ第一章晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述...........1第一节双闭环直流调速系统的组成..................1第二节双闭环直流调速系统的静特性................3第二章系统主电路原理分析 (4)第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理........4第二节总体方案. (5)第三节三相桥式全控整流电路......................7第三章系统参数计....................................8第一节整流变压器参数计算.......................8第二节晶闸管参数计算............................9第三节其他参数计算.............................10第四章保护电路.....................................11第一节过电压保护...............................11第二节过电流保护...............................14第五章系统控制电路设计.............................16第一节信号检测电路设计.........................16第二节系统调节器...............................16第三节触发电路 (17)后记................................................20参考文献............................................21附录：电气原理总图 (22)第一章晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述直流调速系统通过调节控制电压U c就可改变电动机的转速。
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 2.5 整流电路的有源逆变工作状态
2.5.4有源逆变最小逆变角βmin的限制
1、逆变失败
如果逆变角β小于换流重叠角γ，即β<γ时，从图4.7.5所示 的波形中可清楚看到，换流还未结束，电路的工作状态到达uA与uB交 点P，从P点之后，uA将高于uB ，晶闸管T2承受反压而重新关断，而 应该关断的T1却承受正压而继续导通，从而造成逆变失败。
三相桥式逆变电路的工作与三相桥式整流电路一样，要 求每隔60°依次触发晶闸管，电流连续时，每个管子导120°， 触发脉冲必须是双窄脉冲或者是宽脉冲。
直流侧电压计算公式为：
Ud 2.34U2 cos
（2.5.5 ）
或
Ud 1.35U2l cos
（2.5.6 ）
式中：U2为逆变电路输入相电压，U2L为逆变电路输入线电 压。
发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为50Hz的交流电返送到电网，
这就是有源逆变工作状态。
逆变时，电流Id的大小取决于E与Ud ，而E由电机的转速决定，Ud可
以调节控制角改变其大小。为了防止过电流，同样应满足E≈ Ud的条件。
在逆变工作状态下，虽然控制角α在
2
~
间变化，晶闸管的阳极电
位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势E的存在
图2.5.3 单相全波整流电路的逆变工作状 态
2.5.1 有源逆变的工作原理
1、单相全波整流电路工作在整流状态
当移相控制角α在0~π/2范围内变化时，单相全波整流电路直流侧输 出电压Ud > 0，如图2.5.1所示，电动机M作电机运行。整流器输出功率， 电机吸收功率，电流值为：
Id
Ud Ra
E
(2.5.1)
式中E为电机的反电动势，Ra为电机绕组电阻。
行动导向教学法在“电力电子技术”教学中的应用
、
课程 现状
“ 电力电子技术” 课程在高职院校 中的开课 比 导学生完成“ 任务”从而实现教学 目标。从学生接 ，
例相对较高 ， 很多工科 院校 的自动化专业 、 应用 电 受知识 的过程看 ， 知识来源于实践 ， 在实践 中得 到
子 技术专业 以及机 电一体 化专业都 开设 了这 门 感性 认 识 ， 过反 复 实 践才 能 上 升 到理 性认 识 ， 经 并
三 、 动 导 向的教 学设计 行
教学研 究
根据专业人才培养计划要求与电力 电子技术
行动导 向， 让不 同学情的学生都尝到成功的喜悦。
行动导 向具体 的方法有 ： 目教学法 、 项 大脑风 课程教学特点 ，把课程 内容与实际产 品设计相结 利用归类的方式可分 为六个学 习情境 ， 具体 内 暴法 、 案例教学法 、 张贴板教学法 、 思维导图法 、 合 ， 引 导文教学法 、 模拟教学法和角色扮演法等。 容见表 １ 所示 。在课程 的教学内容安排上 ， 以这六
教 学研 究
２ １ 第１期珂 ；通艰 ０ 年 ４ ＇５ １ ａ
行动导 向教学 法在“ 电力 电子 技术’ ？ 中的应用 教学
钟 晓 强
（ ２： 商职业技 术学院， 浙￣ ７ － 浙江 宁波 ３ ５ １ ） １０ ２
摘
要： 行动导 向教 学方法主要运用 于各种不 同专业课程 的学习 中， 学生掌握理论知识 的同时掌握 实际的技 让
“ 电力 电子技术 ” 课程为例 ， 目前该课程 的计划课 生的行动导 向如太难 ， 学生又会产生 自卑心理 ， 从
时为 ６ 课时 ， ４ 计划教学周数为 １ 周 ， ６ 采用的教材 而失去学习的信心 。因而， 教师应在实际的课堂教
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在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效。 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管， 但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代
应用
1.单管GTR
单管GTR的基本工作原理与晶体管相同 作为大功率开关管应用时，GTR工作在截止 和导通两种状态。 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好
（1）电流控制器件：驱动功率大，驱动电路复杂，工作频率低。该 类器件有SCR、GTO、GTR。 （2）电压控制器件：驱动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高。 该类器件有P-MOSEET、IGBT。
1. 结构
复合结构（= MOSFET+GTR）
发射极 栅极 G E N J3
+
P J2 J1
N+ N N+ P+
-
N
+
P
N+ 漂移区 缓冲区 注入区 G
+ ID RN VJ1 + + IDRo n E b)
C IC C 射极
2.导通关断条件
驱动原理与电力MOSFET基本相同，属于场控器件， 通断由栅射极电压uGE决定
第四节 绝缘栅双极晶体管IGBT）
绝缘栅双极型晶体管简称为 IGBT（Insulated Gate Biopolar Transistor）,是80年代中期 发展起来的一种新型复合器件。 IGBT 综合了 MOSFET 和 GTR 的输入阻抗高、工 作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流 大的优点。成为当前电力半导体器件的发展方向。
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书名：电力电子技术（第２版） 作者：黄家善 主编 ISBN： 7-111-15734-6 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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第二章 全控型电力电子器件
GTO——门极可关断晶闸管 GTR——电力晶体管 MOSFET——电力场效应晶体管 IGBT——门极绝缘栅双极晶体管
二次击穿
安全工作区
防止二次击穿，采用保护电路，同时考虑器件 的安全裕量，尽量使GTR工作在安全工作区。
4.特点
全控型，电流控制型 二次击穿（工作时要防止） 中大容量，开关频率较低
第三节 功率场效应晶体管（MOSFET）
S G N+ P N+ N+ P N+ NG S N沟道 G S P沟道 b) D D
2. 导通关断条件
导通：同晶闸管，AK正偏，GK正偏
关断：门极加负脉冲电流
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3.特点
全控型 容量大
off≈5 电流控制型
电流关断增益off ： 最大可关断 阳极电流与门极负脉冲电流最大 值IGM之比称为电流关断增益
off
I AT O I GM
导通条件：在栅射极间加正电压UGE UGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道， 为晶体管提供基极电流，IGBT导通。 关断条件：栅射极反压或无信号 栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟 道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。
3.特点
高频，容量大 反向耐压低（必须反接二极管） 模块化 驱动和保护有专用芯片
第一节 门极可关断（GTO）晶闸管
1. 结构
与普通晶闸管的相同点： PNPN 四层半导体结
构，外部引出阳极、阴极和门极；
和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功
率集成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳 极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极则在器 件内部并联在一起。
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3. GTR的二次击穿现象
一次击穿
集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪 崩击穿；
只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也 不变。
一次击穿发生时，如果继续增高外接电压，则 Ic继续 增大，当达到某个临界点时，Uce会突然降低至一个 小值，同时导致Ic急剧上升，这种现象称为二次击穿， 二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒至微秒范围， 常常立即导致器件的永久损坏。必需避免。
其他电力电子器件
MCT——MOS控制晶闸管 SIT——静电感应晶体管 SITH——静电感应晶闸管
本章小结
1、根据开关器件是否可控分类
（1）不可控器件：二极管VD （2）半控器件：普通晶闸管SCR （3）全控器件：GTO、GTR、功率MOSFET、IGBT等。
2、根据门极(栅极)驱动信号的不同
1000A的GTO关断时门极负脉 冲电流峰值要200A 。
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第二节 GTR——电力晶体管
电力晶体管GTR （Giant Transistor，巨型晶体管） 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 双 极 结 型 晶 体 管 （ Bipolar Junction Transistor——BJT）， 英 文 有 时 候 也 称 为 Power BJT
2．达林顿GTR
单管 GTR 的电流增益低，将给基极驱动电 路造成负担。达林顿结构是提高电流增益 一种有效方式。 达林顿结构由两个或多个晶体管复合而成， 可以是 PNP 型也可以是 NPN 型，其性质由驱 动管来决定 达林顿GTR的开关速度慢，损耗大
3．GTR 模块
将 GTR管芯、稳定电阻、加速二极管、 续流二极管等组装成一个单元，然后根 据不同用途将几个单元电路组装在一个 外壳之内构成GTR模块。 目前生产的GTR模块可将多达6个互相绝 缘的单元电路做在同一模块内，可很方 便地组成三相桥式电路。
G： 栅极
D： 漏极 S： 源极
沟道 N+ D a)
图1-19 电力MOSFET 的结构和电气图形符号 a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号
1.导通关断条件
漏源极导通条件：在栅源极间加正电压UGS
漏源极关断条件：栅源极间电压UGS为零
2.特点
控制级输入阻抗大 驱动电流小 防止静电感应击穿 中小容量，开关频率高 导通压降大（不足）
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模块
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IGBT
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开关器件——IGCT＝驱动电路＋GCT
4kA/4.5kV IGCT
663A/4.5kV IGCT
GCT分解部件
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