变频器原理与应用 第3版 教案 第3章 交-直-交变频技术

PAGE《变频器原理及应用（第3版）》电子教案PAGE第2页共3页中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础》电子教案 PAGE1章节课题第3章交-直-交变频技术3.1整流电路课时2教学目的1.了解整流电路组成形式。2.掌握整流电路的工作原理。重点难点重点：整流电路的工作原理难点：整流电路的波形分析教学方法结合日常生活，联系实际因材施教，让学生了解由整流电路组成的直流电源的广泛应用。本次课老师要准备好整流电路示教板，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：整流电路示教板作业习题3-2课后小结整流电路把电源提供的交流电压变换为直流电压，电路型式分为不可控整流电路和可控整流电路。三相不可控整流电路的组成和工作原理。三相可控整流电路的组成和工作原理。教学内容第3章交-直-交变频技术知识目标：1.了解整流电路组成形式。2.掌握整流电路的工作原理。技能目标：1.会绘制三相不可控整流电路和三相可控整流电路原理图。教学内容3.1整流电路整流电路的功能是将交流电转换为直流电。整流电路按使用的元件不同分为两种类型，即不可控整流电路和可控整流电路。3.1.1不可控整流电路不可控整流电路使用的元件为功率二极管，不可控整流电路按输入交流电源的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相整流电路。图3-2是变频器中应用最多的三相整流电路原理图。图3-2三相桥式整流电路三相桥式整流电路共有六只整流二极管，其中VD1、VD3、VD5三只管子的阴极连接在一起，称为共阴极组；VD4、VD6、VD2三只管子的阳极连接在一起，称为共阳极组。讲述三相桥式整流电路的工作原理。教学内容3.1.2可控整流电路图3-4所示为三相桥式可控整流电路。电路工作原理：1)三相全控桥整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通，才能形成负载电流，其中一只在共阳极组，另一只在共阴极组。2)整流输出电压ud波形是由电源线电压uRS、uRT、uST、uSR、uTR和uRS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序为：（VT6和VT1）→（VT1和VT2）→（VT2和VT3）→（VT3和VT4）→（VT4和VT5）→（VT5和VT6）。3)六只晶闸管中每管导通120°，每间隔60°有一只晶闸管换流。章节课题3.2中间电路课时2教学目的1.了解中间电路有滤波电路和制动电路等不同的形式。2.掌握滤波电路的工作原理。重点难点重点：滤波电路的工作原理难点：制动电路的工作原理分析教学方法联系直流电源组成结构实际，让学生了解滤波电路组成及广泛应用。本次课老师要准备好滤波电路示教板，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：滤波电路示教板作业习题3-3；习题3-4；习题3-5课后小结中间电路分为滤波电路和制动电路等不同的形式，滤波电路是对整流电路的输出进行电压或电流滤波，经大电容滤波的直流电提供给逆变器的称为电压型逆变器，经大电感滤波的直流电提供给逆变器的称为电流型逆变器；制动电路是利用设置在直流回路中的制动电阻或制动单元吸收电动机的再生电能的方式实现动力制动。教学内容3.2中间电路知识目标：1.了解滤波电路和制动电路组成形式。2.掌握滤波电路的工作原理。3.了解制动电路的工作原理。技能目标：1.会用万用表测量滤波电路的输入和输出电压。2.会用示波器测量滤波电路的输入和输出电压波形。教学内容变频器的中间电路有滤波电路和制动电路等不同的形式。3.2.1滤波电路1.电容滤波通常用大容量电容对整流电路输出电压进行滤波。由于电容量比较大，一般采用电解电容。为了得到所需的耐压值和容量，往往根据变频器容量的要求，将电容进行串并联使用。采用大电容滤波后再送给逆变器，这样可使加于负载上的电压值不受负载变动的影响，基本保持恒定。该变频电源类似于电压源，因而称为电压型变频器。2.电感滤波采用大容量电感对整流电路输出电流进行滤波，称为电感滤波。由于经电感滤波后加于逆变器的电流值稳定不变，所以输出电流基本不受负载的影响，电源外特性类似电流源，因而称为电流型变频器。3.2.2制动电路利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动或再生制动。制动电路可为制动电阻或制动单元.教学内容3.1.2可控整流电路图3-4所示为三相桥式可控整流电路。电路工作原理章节课题3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技术课时2教学目的1.掌握逆变电路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技术。重点难点重点：逆变电路的工作原理及基本形式难点：逆变电路的工作原理教学方法结合变频器的结构，让学生学习掌握逆变电路的工作原理。本次课老师要准备好变频器主板，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：变频器主板作业习题3-6；习题3-7课后小结逆变电路是将直流电变换为频率和幅值可调节的交流电，对逆变电路中功率器件的开关控制一般采用SPWM控制方式。教学内容3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技术知识目标：1.掌握逆变电路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技术。技能目标：学会识读逆变电路。教学内容3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.3.1逆变电路的工作原理3.3.2逆变电路的基本型式1.半桥逆变电路当V1或V2导通时，负载电流与电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD1或VD2导通时，负载电流与电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，反馈回的能量暂时储存在直流侧电容器中，电容器起缓冲作用。由于二极管VD1、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，故称反馈二极管；同时VD1、VD2也起着使负载电流连续的作用，因此又称为续流二极管。教学内容2.全桥逆变电路全桥逆变电路可看作两个半桥逆变电路的组合。电路原理如图3-15a所示。直流电压Ud接有大电容C，使电源电压稳定。电路中的四个桥臂，桥臂1、4和桥臂2、3组成两对，工作时，设t2时刻之前V1、V4导通，负载上的电压极性为左正右负，负载电流io由左向右。t2时刻给V1、V4关断信号，给V2、V3导通信号，则V1、V4关断，但感性负载中的电流io方向不能突变，于是VD2、VD3导通续流，负载两端电压的极性为右正左负。当t3时刻io降至零时，VD2、VD3截止，V2、V3导通，io开始反向。同样在t4时刻给V2、V3关断信号，给V1、V4导通信号后，V2、V3关断，io方向不能突变，由VD1、VD4导通续流。t5时刻io降至零时，VD1、VD4截止，V1、V4导通，io反向，如此反复循环，两对交替各导通180°。其输出电压uO和负载电流iO见图3-15b所示。3.4SPWM控制技术3.4.1概述实现调压和调频的方法有很多种，但一般从变频器的输出电压和频率的控制方法分为PAM和PWM。3.4.2SPWM控制的基本原理全控型电力电子器件的出现，使得性能优越的脉宽调制（PWM）逆变电路应用日益广泛。这种电路的特点主要是：可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流，所以也称为正弦波脉宽调制SPWM（SinusoidalPWM）。SPWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。3.4.3SPWM逆变电路的控制方式1.单极性方式2.双极性控制方式教学内容图3-19单极性PWM控制原理图3-20双极性P