电力电子技术教案讲稿(龙志文版)

辽宁冶金职业技术学院教案

课程名称：任课教师：开课系部：授课班级：开课教研室：开课学期：电力电子技术

自控系

自控教研室

20xx～20xx学年度 第一学期

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 绪论、§1.1电力电子器件概述、§1.2电力二极管 第（1）次课 课时 2 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 了解本课程的基本内容及本课程在专业课中的作用；了解电力电子技术的发展、应用和分类。了解电力二极管的工作原理、基本特性和主要参数；了解晶闸管的结构，掌握晶闸管的导通条件、关断条件及门极的作用； 重点：明确本课程在专业课学习中的作用和地位；晶闸管的工作原理、工作特性 难点：晶闸管的双晶体管理论 一、绪论 1、本课程在专业课学习中的作用和地位 2、电力电子技术的概念 3、电力电子技术的发展史 4、电力电子技术的应用 二、电力电子器件概述 1、电力电子器件 2、电力电子器件的分类 三、电力二极管 1、工作原理；2、基本特性；3、主要参数 四、晶闸管 1、晶闸管的结构； 2、工作原理 重点、难点及解决方法 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法 课外学习安排 复习电子技术课程中的二极管、三极管内容；预习电力二极管 参考资料 电力电子技术 浣喜明 高等教育出版社 2004.08 学习效果评测 课外学习 指导安排 教学后记

第1页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 一、绪论 1、本课程在专业课学习中的作用和地位 供电→变流→系统 专业基础课：电路原理、电子技术、电机拖动、变流、自控原理、PLC等 专业课：电力传动控制系统、供电、DCS、检测技术 2、电力电子技术的概念 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。就是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。 1）整流器：把交流电压变为固定的或可调的直流电压。(AC?DC ) 2）逆变器：把固定直流电压变为固定的或可调的交流电压。(DC?AC ) 3）斩波器：把固定直流电压变为可调直流电压。(DC?DC ) 4）交流调压器：把固定交流电压变为可调的交流电压。(AC?AC ) 5）变频器：把固定的交流频率变为可调的交流频率。 3、电力电子技术的发展 1）晶闸管： 2）全控型器件：门极可关断晶闸管（GTO）；电力双极型晶体管（BJT、GTR）；电力场效应晶体管（电力MOSFET） 3）复合型器件：绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）；MOS控制晶闸管（MCT）；集成门极换流晶闸管（IGCT）； 4）功率集成电路（PIC） 4、电力电子技术的应用 1）工业应用：如调速、直流电源、中高频感应加热电源等；2）交通运输 二、电力电子器件概述 1、电力电子器件 ? 电功率的大小是其最主要的参数 ? 一般工作在开关状态 ? 由信息电子电路来控制 ? 自身的功率损耗较大，一般要考虑器件的散热 2、电力电子器件的分类 按照电力电子器件控制电路信号的程度分： ? 不可控型器件：电力二极管 ? 半控型器件：晶闸管 ? 全控型器件（自关断器件）： 按照控制信号的性质分： ? 电流驱动型：GTR、GTO ? 电压驱动型：电力MOSFET、IGBT 按照器件内部载流子参与导电的情况分为： ? 单极型器件：电力MOSFET、静电感应晶体管（SIT） ? 双极型器件：电力二极管、晶闸管、GTO、GTR、静电感应晶闸管（SITH） ? 复合型（混合型）器件：IGBT、MCT

备 注 组织上课（2分钟） 理论教学（43分钟） 第2页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 三、电力二极管 1、工作原理：与普通二极管相同 2、基本特性：静态特性和动态特性 3、主要参数： 正向平均电流IF（AV）、正向压降UF、反向重复峰值电压URRM等 四、晶闸管 1、晶闸管的结构：四层三端半导体器件 晶闸管是一种大功率的四层三端半导体器件。 四层：由P、N、P、N四层半导体组成，依次构成三个PN结。 三端：有三个接线端子（电极），即阳极A、阴极K、门极G 其内部结构和符号如图所示 A A K p1 n1 GG p2 n2 符号 K 晶闸管的内部结构 2、晶闸管的外形 常用晶闸管的外形有螺栓式和平板式两种，其优缺点如下： 螺栓式：安装、更换方便，但散热效果差。 平板式：散热效果好，但安装、更换比较麻烦。 3、基本特性： 静态特性： ? 晶闸管导通条件：应同时具备正向阳极电压和正向门极电压。 ? 晶闸管关断条件：阳极电流小于管子的维持电流。 ? 具体实现方法：①阳极电压减小到零或加反向电压。 ②增大回路负载电阻。 ? 晶闸管导通以后门极失去作用。 备 注 复习相关知识（5分钟） 理论教学（40分钟）

第3页

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 §1.3 晶闸管 第（2）次课 课时 2 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 掌握晶闸管的工作特性和主要参数 重点、难点及解决方法 重点：晶闸管的工作原理、工作特性和主要参数 教学基本内容与教学设计 晶闸管的伏安特性 晶闸管的主要参数 ? 额定电压UTn ? 额定电流IT(AV) ? 门极触发电流IGT和门极触发电压UGT ? 通态平均电压UT(AV) ? 维持电流IH与掣住电流IL （平均值、有效值、波形系数的计算） 晶闸管的型号 教学方法 教学手段 讲授法 实物 课外学习安排 作业3道题 参考资料 电力电子技术 浣喜明 高等教育出版社 2004.08 学习效果评测 主要内容下次课以提问方式进行复习，要求通过作业掌握 课外学习 指导安排 教学后记

第4页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 3．GTR的额定参数 GTR的额定参数主要包括最高电压额定值、最大电流额定值和最大散耗功率。 （1）最高电压额定值 最高电压额定值即最高集电极电压额定值，它的大小不仅与器件本身的特性有关，而且还取决于基极回路的接线方式。下图所示为GTR的不同接线方式，对应的最高电压额定值用BUCEO、BUCES、BUCER、BUCEX和BUCBO表示，一般情况下： BUCEX?BUCBO?BUCES?BUCER?BUCEO BUCEO备 注 BUCESBUCERBUCEXBUCBO GTR的不同接线方式 在GTR产品目录中BUCEO作为电压额定值给出，实际应用时必须考虑一定的裕量，GTR的电压额定应满足 BUCEO?(2~3)UM 式中UM为GTR实际承受的最高电压。 （2）最大电流额定值ICM 最大电流额定值即允许流过集电极的最大电流值。为了提高GTR的输出功率，集电极输出电流应尽可能地大，但是集电极电流大，则要求基极注入的电流大，这将会使GTR的电气性能变差，甚至损坏器件。因此在实际应用电路中，为了确保使用的安全与稳定，GTR的最大电流额定值应满足 ICM?(2~3)ICP 式中ICP为流过GTR的电流峰值。 同样，基极电流也有最大额定值的规定，常用IBM表示，通常取IBM?(1/2~1/6)ICM。 （3）最大散耗功率PCM 最大散耗功率PCM是指GTR在最高允许结温时所对应的散耗功率，它受结温的限制，其大小由集电极工作电压和集电极电流的乘积决定。由于这部分能量将转化为热能并使GTR发热，因此，GTR在使用中的散热条件是十分重要的。

第10页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 三、IGBT ? IGBT是一种复合型器件。 ? 它将MOSFET和GTR的优点集于一身，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单、驱动电流小等优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大等优点。 ? 在电机控制、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT已逐步取代功率MOSFET和GTR。 1．IGBT的结构及工作原理 IGBT是在功率MOSFET的基础上增加了一个P+层发射极，形成PN结J1，并由此引出集电极C，栅极G和发射极E。 E 发射极G 栅极CUdrUJ1+ID-+-+RdrG-GEb) IGBT示意图a) IGBT结构剖面图 b) N-IGBT的等效电路 c) 图形符号c)GCN沟道ECP沟道E备 注 内容主要以自学为主 IGBT（30分钟） NJ3J2J1+NPN-N+P+-体区漂移区缓冲区注入区C 集电极a)IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。 栅极施以正电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通。此时，从P+区注入到N-区的空穴对N-区进行电导调制，减小N-区的电阻Rdr，使高耐压的IGBT也具有低的通态压降。 在栅极上施以负电压时，MOSFET内沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。 2．IGBT的工作特性 IGBT的工作特性包括静态特性和动态特性。 1）静态特性主要有输出特性和转移特性。 输出特性表达了集电极电流IC与集射极电压UCE之间的关系，分正向阻断区、饱和区、放大区（有源区）。饱和导通时管压降一般为2~5V。IGBT输出特性的特点是集电极电流IC由栅射极电压UGE控制，UGE越大IC越大。在反向集射极电压作用下器件呈反向阻断特性。 IGBT的转移特性表示了栅射极电压UGE对集电极电流IC的控制关系。在大部分范围内，IC与UGE呈线性关系，只有当UGE接近开启电压UGE(th)时才呈非线性关系。所以最大栅射极电压应受最大集电极电流ICM得限制，最佳值为UGE?15V。 2）IGBT的动态特性也称开关特性，包括开通和关断两个部分。 IGBT的的开通时间ton由开通延迟时间td(on)和电流上升时间tr两部分组成，通常开通时间为（0.5~1.2）?s。

第11页

开通延迟时间td(on)：是指从驱动电压UGE上升到其幅值电压的10%的时刻起，到集电极电流升到其幅值的10%的时刻止的这段区间； 上升时间tr：集电极电流从其幅值的10%升高到其幅值的90%所需的时间为。 IGBT的关断过程是从正向导通状态转换到正向阻断状态的过程，关断时间toff也是由关断延迟时间td(off)和电流下降时间tf两部分组成。 关断延迟时间td(off)：是指从驱动电压UGE下降到其幅值电压的90%的时刻起，到集电极电流降到其幅值的90%的时刻为止的这段区间； 下降时间tf：是指集电极电流从其幅值的90%降低到其幅值的10%所需的时间。 在下降时间tf内，集电极电流的波形分为tfi1和tfi2两段，tfi1对应于IGBT内部MOSFET的关断过程，在这段时间内集电极电流下降较快；tfi2对应于IGBT内PNP晶体管的关断过程。通常关断时间为（0.55~1.5）?s。 3．IGBT的主要参数 （1）集射极击穿电压BUCES 是由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿电压确定的，它决定了IGBT的UGEUGEM最高工作电压。 90%UGE（2）开启电压UGE(th) 是IGBT导通所需的最低栅射极电10%UGE压，它随温度升高而下降。 OtiC（3）通态压降UCE(on) 通态压ICM降UCE(on)决定了通态损耗，通常90%ICMtd(on)td(off)tftrIGBT的通态压降为2~3V。 tfi1tfi2（4）最大栅射极电压UGES 10%ICM为了限制故障情况下的电流和确Otontofft保长期使用的可靠性，应将栅射极uCEUCEM电压限制在20V以内，一般取15V左右。 tfv1tfv2（5）集电极连续电流IC和峰UCE(on)值电流ICM 集电极流过的最大连O续电流IC即为IGBT的额定电流，t在不超过额定结温的情况下，通常图 4-20 IGBT的动态特性峰值电流ICM为额定电流的2倍左右。 4．IGBT的锁定效应 当集电极电流IC大到一定程度时，NPN晶体管因过高的正偏置而导通，造成寄生晶闸管开通，导致IGBT栅极失去控制作用，这就是锁定效应，也称为擎住效应。因IC过大而产生的锁定效应称为静态锁定。此外，在关断过程中由于duCE/dt过大而产生的锁定效应称为动态锁定，这种现象在负载为电感性时更容易发生。 为了避免IGBT发生锁定现象，必须规定集电极最大电流ICM，由于动态锁定所允许的集电极电流比静态锁定时要小，所以厂家所规定的ICM值是根据避免动态锁定而确定的。在设计时要考虑一定的安全裕量，以保证电流不超过ICM。

第12页

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 重点、难点及解决方法 单相可控整流电路 第（4、6、9）次课 课时 6 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 熟悉各种单相可控整流电路，明白负载性质对整流电路性能的影响；掌握单相相控整流电路在不同性质负载下的工作原理，控制角移相范围，电流有效值、平均值的计算； 重点：单相相控整流电路在不同性质负载下的工作原理；有效值、平均值的计算； 难点：不同负载整流电路波形分析 一、单相半波可控整流电路 电阻性负载、电感性负载、大电感性负载（接续流二极管） （电路图、工作原理、波形分析、电压电流计算） 二、单相全波可控整流电路 电阻性负载、电感性负载、大电感性负载（接续流二极管） （电路图、工作原理、波形分析、电压电流计算） 三、单相全控整流电路 电阻性负载、大电感性负载、反电动势负载 （电路图、工作原理、波形分析、电压电流计算） 四、单相半控整流电路 大电感性负载、大电感性负载（接续流二极管） （电路图、工作原理、波形分析、电压电流计算） 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法 课外学习安排 作业题5道；思考题2道 参考资料 电力电子技术 浣喜明 高等教育出版社 2004.08 学习效果评测 作业、上课提问、测验方式 课外学习 指导安排 教学后记

晚自习辅导答疑 第13页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 一、单相半波可控整流电路 （一）电阻性负载 1、电路图 VT id 备 注 组织上课，点名（2分钟） 理论教学（45分钟） 机动（3分钟） u1 u2 uT Rd Ud 2、整流原理 （1）晶闸管导通状态 此时必须满足：a.u2为正半波（正向阳极电压）。 b.有触发脉冲（正向门极电压）。 晶闸管导通时有如下关系：ud=u2 ,uT=0 ,id=ud/Rd （2）晶闸管截止状态 共有以下两种情况： U2 a.u2为正但无触发脉冲。 ? b.u2为负。 0 此时有如下关系：ud=0, id=ud/Rd=0 ,uT=u2 3、波形分析：根据如上分析，可画出波形如图所示 ug ?t ? ud id ?t ?t uT ?t

第14页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 4、两个重要角度?和? ?：从晶闸管承受正向阳极电压开始到晶闸管导通之间的电角度用?表示，称 为控制角（或移相角）。 ?：晶闸管在一个周期内导通的电角度用?表示，称为晶闸管的导通角。 5、平均电压Ud及Ud/U2与?的关系 1?1?cos?Ud?2U2sin?td(?t)?0.45?U2 2???21?cos? ?Ud?0.45?U22 6、有效电压 1?1???2U?(2U2sin?t)d(?t)?U2sin2?? ??2?4?2? 7、平均电流、有效电流及波形系数 平均电流Id： Ud1?cos?U2 Id??0.45?Rd2Rd 有效电流I： UU21???I??sin2?? RdRd4?2?波形系数kf： ?sin2??2?(???)Ikf?? Id2(1?cos?) 当?=0时kf=1.57 8、变压器二次侧供给的有功功率、视在功率及功率因数 有功功率：P=I2Rd=UI 视在功率：S=U2I 功率因数： PUIU1?????sin2???=0时，cos?最大为cos???0.707 SU2IU24?2? 备 注

第15页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （二）电感性负载 1、电路图 uT uL U1 ud U2 uR 2、整流原理及波形分析 u2=uT+ud=uT+uL+uR ①当0≤?t

第16页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （三）大电感性负载（接续流二极管） 1、电路图 2、整流原理及波形分析 当电感足够大时，流过负载的电流波形id可以看成一条直线，如图所示 3．计算关系式 ① ② ???? IdT?Id?TId 2?2? θT为晶闸管的导通角 备 注 作业（3分钟） ?D为二极管的导通角 ③ 12???2???ID?idd(?t)??Id??2?2?④ 1?2???IT?idd(?t)??Id?2??2? id ?t ud ?t ?T ?t iD ?D iT ?t ?t

第17页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 二、单相全波可控整流电路 （一） 电阻性负载 1、电路图 VT1 iT1 uT1 u2 u1 u2 uT2 iT2 VT2 2、整流原理及波形分析 u2正半波时可触发VT1导通 u2负半波时可触发VT2导通 波形如右图所示 3、计算电压、电流值 1?1?cos?Ud??u2d(?t)?0.9U2??2 1??? U?U2sin2?? 2?? Id=Ud/Rd I=U/Rd 备 注 组织上课，点名（2分钟） 理论教学（48分钟） id Rd ud u2 ?t ? ug 1 ?t ud ?t uT1 ?t 1 2 Kf全波? I?Id1???iT1 Sin2??2???1Kf半波0.45(1?cos?)2?t

第18页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 备 注 （二）电感性负载 1、电路图 2、整流原理及波形分析 ①当0°≤α≤90°时，每一个晶闸管导通半个周期。 理论教学（48②当α＝90°时（电感较大），此时Ud=0 ③当90°＜α时,负载上得到断续的电流波形,每个晶闸管的导通角为分钟） (2л-2α),此时, Ud=0 结论: ①单相全波可控整流电路负载为电感性负载时,移相范围为(0°~90°) ②Ud计算公式为 1???Ud?2U2sin?td(?t)?0.9U2cos? ?? ? 布置作业（2 ud 分钟） u 2 ?t t ? iT1 ug 1 ud 2 1 ?t iT2 t iD t ?t ?t id id t ?t 电感性负载 大电感性负载加续流二极管

第19页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 三、单相全控桥式整流电路 （一）电阻性负载 1、电路图 VT1 U2 VT4 VT2 备 注 组织上课，点名（2分钟） 理论教学（48分钟） Ud VT3 2、工作原理及波形分析. VT1VT4同时加脉冲 VT2VT3同时加脉冲 VT1 VT2共阴极连接 VT3 VT4共阳极连接 3、计算公式 1?Cos? Ud?0.9U2 2

U2 ?t ug 1.4 2.3 1.4 ?t ud id ?t uT1 ?t

第20页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （二）大电感性负载 1、电路图 2、波形分析 ud ?t 备 注 理论教学（45分钟） 作业（5分钟） id ?t iT1 iT4 ?t iT2 iT3 ?t （三）反电动势负载 1、电路图 2、工作原理及波形 (1)只有 u2?E时，触发对应的晶闸管才能使之导通，此时有ud?u2 id?u2?ERd 此时有?E时晶闸管截止， ud (2)当 u2ud=E ，id=0 E U2 ? id ?t ?t

第21页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 四、单相半控桥式整流电路 （一）大电感性负载 1、电路图 2、工作原理及波形分析 （1）u2为正半波时，VT1承受正压 a. VT1无脉冲时，ud=0 b. VT1有脉冲时，uT1=0 （2）u2为负半波时，VT2承受正压 由于负载是大电感性负载，电流波 u2 形(id)为一直线保证电流连续，波形如图所示 3、电路的工作特点 晶闸管在触发时刻换流 二极管则在电源过零时刻换流 ug ud 备 注 组织上课，点名（2分钟） 理论教学（48分钟） ?t 1 2 1 ?t ?t uT1 ?t iT1 ?t iT2 ?t iD1 ?t iD2 ?t id ?t i2 ?t

第22页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （二）大电感性负载接续流二极管时 1、电路图 2、工作原理及波形分析 u2 3 电流值计算公式 晶闸管导通角?T=?-? 由波形图可以得到 ?T???IdT??Id??Id 2?2?ud 备 注 理论教学（45分钟） 作业（5分钟） ?t ?T???IT??Id??Id 2?2?IdD??t ?D2???Id?Id?Id 2?2??uT1 ?t ?D?ID???Id 2??续流二极管承受的最大反向电压为2U2 iT2 iD1 iD iT1 iD2 ?t ?t ?t i2 ?t

第23页

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 重点、难点及解决方法 三相半波可控整流电路 第（8）次课 课时 2 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 使学生掌握三相半波相控整流电路的工作原理；不同负载性质、不同控制角时的工作情况分析；续流二极管的作用；平波电抗器的作用 重点：三相相控整流电路在不同性质负载下的工作原理； 难点：不同负载整流电路波形分析 三相半波相控整流电路的工作原理； 不同负载性质、不同控制角时的工作情况分析；续流二极管的作用；平波电抗器的作用 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法 课外学习安排 作业题3道；思考题1道 参考资料 电力电子技术 浣喜明 高等教育出版社 2004.08 学习效果评测 作业、上课提问、测验方式 课外学习 指导安排 教学后记

晚自习辅导答疑 第24页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 三相半波可控整流电路 三相交流电 ??2U2?Sin?tA ????B?2U2?Sin(?t?120) ?? ?2U2?Sin(?t?120)??C uA uB uC画法 uAB uBC uCA uBA uCB uAC画法 A （一）电阻性负载 1、电路图 B C 晶闸管共阴极连接 2、工作原理及波形分析 (1) α=0的点是对应的自然换流点 (2) 波形分析如下 ua.0o<α≤30o时 d A B Ud=1.17U2?cos? ug uT1 b.30o<α≤150o时 1?cos(??30?) Ud?1.17U2? 3uAB ud A B ∴移相范围(0o,150o) 备 注 组织上课，点名（2分钟） 理论教学（45分钟） 机动（3分钟） Rd ud uuuVT1 VT2 VT3 id C A ?t ?t ?t uAC C A ?t ug ?t

第25页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （二）大电感性负载 当α≤30o时，Ud波形与纯电阻时一样。 当α>30o时 1、电路图 VT1 A id VT2 B VT3 Rd C ud 2、工作原理及波形分析 3、公式 （1）Ud=1.17U2φcos? Id=Ud/Rd （2）IdT= Id /3 1IT?Id（3）移相范围：0 o≤?<90 o 3（4）晶闸管承受的最大电压为： UTM?6U2? d u A B C A B 备 注 理论教学（45分钟） 布置作业（5分钟） ug ?t ?t id iT3 iT1 iT2 iT3 iT1 ?t

第26页

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 重点、难点及解决方法 三相桥式可控整流电路 第（9-10）次课 课时 4 理论（√）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 使学生掌握三相桥式相控整流电路的工作原理；不同负载性质、不同控制角时的工作情况分析； 重点：三相桥式相控整流电路在不同性质负载下的工作原理； 难点：不同负载整流电路波形分析 一、三相桥式全控整流电路 1、电路图 2、工作原理及波形分析 3、对触发脉冲的要求 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法 课外学习安排 作业题5道； 参考资料 电力电子技术 浣喜明 高等教育出版社 2004.08 学习效果评测 作业、上课提问、测验方式 课外学习 指导安排 教学后记

晚自习辅导答疑 第27页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 备 注 一、三相桥式全控整流电路 组织上课，点名1、电路图 （2分钟） （1）晶闸管接法有两组：共1 3 5 阴极组（1，3，5），共阳极组A （4，6，2）。 B ud （2）要使负载上有电流流过， 则必须使共阴极组和共阳极C 组中分别有一个（不在同一6 2 4 理论教学（48分组）导通。 钟） 2、工作原理及波形分析 （1）共阴极组的自然换流点在a,c,e,g，即对应的?=0的点；共阳极组的自然换流点在对应的b,d,f,h点。两 组的自然换流点对应相差60 o。 （2）每个晶闸管导通角为120 o。 a~b区间：A为正，B为负，1和6导通，ud=uAB b~c区间：A为正，C为负，1和2导通，ud=uAC c~d区间：B为正，C为负，3和2导通，ud=uBC d~e区间：B为正，A为负，3和4导通，ud=uBA e~f区间：C为正，A为负，5和4导通，ud=uCA f~g区间：C为正，B为负，5和6导通，ud=uCB 波形如图所示 o d uα=0A a b ug1 ?t ug2 ug3 ug4 ug5 ug6 ud ?t ?t ?t ?t ?t ?t B c d C e f A g h B ?t

第28页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 d uA α=30o B C 备 注 A B ?t ud uAB uAC uBC uBA uCA uCB uAB ?t ?t uT1 uAB uAC ?t 2 uA B α=60o C A B ?t ud uAB uAC uBC uBA uCA uCB uAB ?t ?t

第29页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 o 2 uα=90 A B C A B ?t uAB uAC uBC uBA uCA uCB uAB ud ?t ?t 由上图可知: （1）当α≤60o时，ud为正值。 （2）当60o <α<90o时，ud出现负值，但ud为正 （3）当α=90o时， ud=0 （4）当α=120o时，ud波形杂乱 3、对触发脉冲的要求 （1）晶闸管触发导通顺序1→2→3→4→5→6→1 （2）触发脉冲必须满足 a.宽脉冲（宽度大于60?） b.双窄脉冲（间隔为60?） 4、总结 （1）计算公式Ud=2.34U2φcos? 0o≤α≤90o时（大电感） （2） （大电感） 11IdT?Id UTmax?2U2?IT?Id33 （3）大电感性负载：移相范围为0o~90o 电阻性负载：移相范围为0o~120o 备 注 理论教学（45分钟） 布置作业（5分钟）

第30页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 备 注 二、三相桥式半控整流电路 理论教学（50分1、电路图 钟） 特点：共阴极组由晶闸管组成在触发后进行换流（α）共阴极组由二极管组成， 总是在自然换流点换流 1 3 5 A B ud C 6 2 4 2、工作原理及波形分析 （1）α=0o时，晶闸管在自然换流点换流，此时与三相全控桥α=0o时输出电压波形一样，即Ud=2.34U2φ （2）0o<α≤60o时 oo 0 <α≤60 d u A B C A B ?t uAB uAC uBC uBA uCA uCB uAB ud ?t ?t ug ?t 5 ????1????????26????Ud?6U2?Sin?t?d?t?6U2?Sin?t?d?t?????????2 2???6??6?6????3Ud=1.17U2φ（1+cos?） （0o≤α≤60o）

第31页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 （3）60o<α≤180o时 备 注 理论教学（45分钟） 布置作业（5分钟） 或 ?6U2?sin(?t?)d(?t) 2?????61?63 Ud?2???6U2?sin?td(?t)3则：Ud=1.17U2φ（1+cos?） 所以，三相半控桥电阻性负载时：Ud=1.17U2φ（1+cos?） （0o≤α≤180o） Ud?17?6 d uA B 60 <α≤180C oo A B ?t ud uAB uAC uBC uBA uCA uCB uAB ?t ?t ug ?t

第32页

辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 重点、难点及解决方法 习题课(第一章) 第（7）次课 课时 2 理论（）；实验（）；实习（）；、实务（）；习题课（√）；讨论（）；其他（） 通过习题课，讲解典型例题和第一章作业题，解决学生作业中存在的问题，使学生进一步加深理解，巩固所学知识。 解决方法：讲解 一、例题讲解 二、作业讲解 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法 互动教学 课外学习安排 作业改正 参考资料 学习效果评测 课外学习 指导安排 教学后记

第33页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 备注 1-5．晶闸管正常导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管 的关断条件是什么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多大？ 导通条件：同时具备：（1）正相阳极电压；（2）正相门极电压 导通后流过晶闸管的电流由负载电流（或电源和负载）决定 关断条件：流过晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下 实现方法：（1）减小阳极电压到零或加反向阳极电压；（2）增大负载电阻 晶闸管导通时其两端电压为其管压降（或近似为零）；阻断时其两端电压与电源大小有关。 1-8．型号为KP100-3、维持电流为3mA的晶闸管，使用在图1-28三个电路中是否合理？为什么？（不考虑电压、电流裕量） VT VT 50KΩ 150V VT 100V ~220V 10Ω 1Ω （a） （b） （c） （1）如果晶闸管导通，则流过晶闸管的电流为IT?1.5V/50k??0.03mA，小于维持电流，显然不合理； （2）晶闸管承受的最大电压为UTM?220?2?311V，超过了晶闸管的额定电压（300V），因此不合理； （3）如果晶闸管导通，则流过晶闸管的电流为IT?150V/1??150A，超过了晶闸管的额定电流（100A），因此不合理。 1-9．图1-29中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值、有效值及波形系数Kf。如不考虑安全余量，额定电流电流100A的晶闸管 I11π（a）IdT?Imsin?td(?t)?m，IT?2π2π0πI1.57?100IdT?Tn??100A。 kf1.57??ππ0Im(sin?t)2d(?t)?IIm，Kf?T?1.57，IdT2（b）IdT?12I1πImsin?td(?t)?m，IT?ππ0πI1.57?100IdT?Tn??141.1A kf1.11??0Im(sin?t)2d(?t)?Im2，Kf?IT?1.11，IdT1（c）IdT?πIdT??3ImIsin?td(?t)?，IT?πm2π3π1π?I(sin?t)2d(?t)?0.634Im，Kf?πm3πIT?1.33，IdTITn1.57?100??118A kf1.33 第34页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 1（d）IdT?2πIdT?备注 ?3I1Isin?td(?t)?m，IT?πm4π2π3π? II(sin?t)2d(?t)?0.448Im，Kf?T?1.88，πmIdT 3πITn1.57?100??83.5A kf1.88（e）IdT?I1π（?Im?）?m2π48I1.57?100IdT?Tn??55.5A kf2.828，IT?I12π（Im?）?m2π48，Kf?IT?22?2.828，IdT（f）IdT?II1.57?100I1I1π2π?78.5A （Im?）?m，Kf?T?2，IdT?Tn?（?Im?）?m，IT?kf2IdT2π222π241-11．100V交流电源接于一只晶闸管与8?电阻串联的单相半波整流电路，用直流电压表测得电阻两端电压为40V，试求输出直流平均电压Ud、平均电流Id以及晶闸管的控制角。 解：用直流电压表测得电阻两端电压就是直流平均电压Ud，则Ud?40V；Id?Ud/Rd?5A 由Ud?0.45U22Ud1?cos??1?0.789，所以：??38.9? ，可得：cos??0.45U221-13．某电阻负载要求0~24V直流电压，最大负载电流Id=30A，如用220V交流直接供电与用变压器降压到60V供电，都采用单相半波可控整流电路，是否都能满足要求？试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流值、变压器二次侧的功率因数以及对电源要求的容量。 解：（1）U2?220V 1?cos?（0~π）（99~0）V，知，当??时，对应Ud?所以可以满足要求。 21?cos?当Ud?24V时，由Ud?0.45U2得到，??121?，Rd?Ud/Id?24/30?0.8?。 2由Ud?0.45U2（180?~121?）时，Ud?（0~24）V，晶闸管的导通角?1?59?；所以当??UTm?2U2?311V； IT?I?UU2?RdRd1π-?sin2??，当??121?时I为最大，所以IT?84.2A，由4π2π1.57IT（AV）?IT得到：IT（AV）?53.6A； ?PUII?I2U1π-???121cos????sin???0.306 ?SU2I2U24π2πS?U2I2?U2I?U21π-??U2sin???18.51KV?A Rd4π2π（2）U2?60V 由Ud?0.45U21?cos?（0~π）（27~0）V，所以可以满足要求。 知，当??时，对应Ud?2

第35页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 当Ud?24V时，由Ud?0.45U2Ud?（0~24）V； 备注 1?cos?（180?~39?）得到，??39?，所以当??时， 2晶闸管的导通角?2?141?；UTm?2U2?84.85V； IT?I?UU2?RdRd1π-?sin2??，当??39?时I为最大，由1.57IT（AV）?IT得到：4π2πIT（AV）?32.7A； ?PUII?I2U1π-???39cos????sin???0.685 ?SU2I2U24π2πS?U2I2?U2I?U21π-??U2sin???3.08KV?A Rd4π2π1-14．某电阻负载，Rd=50Ω，要求Ud在0~600V可调，试用单相半波和单相全波两种整流电路来供电，分别计算：（1）晶闸管的额定电压、额定电流值；（2）连接负载的导线截面（导线允许电流密度j=6A/mm2）；（3）负载电阻上消耗的最大功率 解：（a）单相半波 由Ud?0.45U2UTm1?cos?知，当??0时，对应Ud?600V，所以：U2?1333.3V，2?2U2?1885V IIIId?Ud/Rd?12A，I?kfId?18.84A，IT（AV）?T??12A；S??3.14mm2；j1.571.57PR?I2Rd?17.75KW （b）单相全波 由Ud?0.9U2UTm1?cos?知，当??0时，对应Ud?600V，所以：U2?667V，2?22U2?1885V；此时kf?1.11， 1IIIT?2?6A；S??2.22mm2；Id?Ud/Rd?12A，I?kfId?13.32A，IT（AV）?j1.571.57PR?I2Rd?8.87KW 1-15．单相桥式全控整流电路，大电感负载，U2=220V，Rd=4Ω，试计算当α=60o时，输出电流电压的平均值。如负载端并接续流管，其Ud、Id又为多少？并求流过晶闸管和续流管的电流平均值、有效值。 解：（a）无续流二极管时 Ud?0.9U2cos??99V；Id?Ud/Rd?24.75A；IdT?11Id?17.5A。 Id?12.375A；IT?22（b）接续流二极管时 Ud?0.9U2IT?1?cos??148.5V；2Id?Ud/Rd?37.125A；IdT?π-?Id?12.375A2π；π-????Id?21.4A；IdD?Id?12.375A；IT??Id?21.4A。 2πππ

第36页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 备注 1-16．单相桥式全控整流电路对恒温电炉供电，电炉电热丝电阻为34Ω，直接由交流220V输入，试选用晶闸管（考虑2倍裕量，计算出额定电流、额定电压就可以）， 并计算电炉功率。 解：已知Rd?34?，U2?220V，由Ud?0.9U2Id?Ud/Rd?5.82A1?cos?，当??0时，Ud?198V，则2；I?kfId?1.11?5.85?6.46A，UTm?2U2?311V；1IITIT（AV）??2?2.9A；P?I2Rd?1.42KW 1.571.57 第37页 辽宁冶金职业技术学院教案

课题名称 课次 课型 教学目标 重点、难点及解决方法 锯齿波同步移相触发电路实验 第（11）次课 课时 2 理论（）；实验（√）；实习（）；、实务（）；习题课（）；讨论（）；其他（） 通过实验，(1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。(2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 锯齿波同步移相触发电路的工作原理 一、实验注意事项、安全问题 二、实验内容 1、实验目的 2、实验仪器及设备 3、实验线路及原理 4、实验内容（包括接线） 5、数据波形纪录 三、实验报告及思考题 教学基本内容与教学设计 教学方法 教学手段 讲授法、现场教学法 实物教学法 课外学习安排 预习触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理 参考资料 电力电子实验指导书 学习效果评测 课外学习 指导安排 教学后记 写实验报告

第38页

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容 实验安全操作规程 为了顺利完成电力电子技术及电机控制实验，确保实验时人身安全与设备可靠运行要严格遵守如下安全操作规程： (1)在实验过程时，绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。 (2)为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。 (3)为了提高实验过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。 (4)如果在实验过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新进行实验。 (5)在实验中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源或负载。 (6)电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号是经我们反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号，否则可能会引起不可预料的后果。 (7)在完成电流、转速闭环实验前一定要确保反馈极性是否正确，应构成负反馈，避免出现正反馈，造成过流。 (8)除作阶跃起动试验外，系统起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电位器必须退回至零位后，才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。 (9)在直流电机启动时，要先开励磁电源，后加电枢电压。在完成实验时，要先关电枢电压，再关励磁电源。 备 注

第39页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oft.html