电力电子技术课标教案

《电力电子技术》课程标准(60学时)一、概述(一)课程性质本课程是高等职业技术学校自动化、电气自动化、机电一体化技术等相关专业的主干课程，是学生专业能力的重要组成部分。通过本课程的学习，学生要熟悉晶闸管的工作特点，理解单相可控整流电路的工作过程、三相可控制整流电路，了解晶闸管性能、理解晶闸管整流电路及其触发电路的工作原理，能分析晶闸管直流调速系统的组成和基本工作原理；直流调速的相关知识。（二）课程基本理念本课程设计为项目课程，根据本专业所对应职业岗位的需要，以构建不同控制电路为目标完成“项目”的方式进行知识与技能的重组。打破传统的电力电子课程以知识为序列组织课程的方式，不仅有利于学生学习兴趣的提高，也有利于学生专业能力的形成。（三）课程设计思路本课程的项目是构建应用型的电力电子系统，每个项目都有可视化的结果，将理论与实践融为一体。因此，本课程体现了职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养目标，体现了以职业实践活动为主线的教学过程。本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，强调“呈现项目结果”，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，学生针对项目的各项任务进行相关知识的学习，并通过多种实践活动实施项目以实现学习目标。最后根据多元化的评分标准进行自我评价。二、课程目标（一）总目标通过本课程学习，学生初步掌握终身发展必备的电子电路相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势。学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。（二）具体目标1．知识与技能（1）了解晶闸管等器件特性及工作特点.会正确选择、检测晶闸管。了解单结晶体管的结构和特性，会正确检测单结晶体管。（2）理解单相半波可控整流电路带电阻负载和带阻感负载时的工作情况。（3）理解单相桥式全控整流电路带电阻负载和带阻感负载时的工作情况。了解三相整流技术及相关技术。（3）知道IGBT的基本特性和主要参数。（4）了解面积等效原理、SPWM波形，知道PWM控制的基本原理。（5）知道PWM逆变电路的计算法控制方法，掌握PWM逆变电路的调制法控制方法。（6）掌握斩波器电路的工作原理及调试方法。（7）熟悉斩控式交流调压电路的工作原理和调测。2．过程与方法（1）经历各种科学探究过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。（2）在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。（3）能对自已的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力。（4）通过理论实践一体化的学习过程，深入了解实践与理论之间的相互关系。（5）通过各种实践活动，思考优化实践的过程和方法，并尝试改进，尝试运用技术和研究方法解决一些工程实践问题。（6）通过实践活动，培养质疑意识，具有分析、解决问题的能力。3．情感态度与价值观（1）能领略本专业领域科技发展的过程，激发起对专业探究的好奇心和求知欲，能体验科学进步艰辛与喜悦。（2）养成认真细致、实事求是、积极探索的科学态度和工作作风，形成理论联系实际、自主学习和探索创新的良好习惯。（3）激发起参与专业实践活动的热情，有将专业应用于实际生产生活的意识，敢于涉及各种工程问题。（4）合作意识强，并主动发表见解，善于与人交流，具有团队精神。（5）主动关心科技发展现状与趋势，有振兴中华的使命感与责任感。三、课程内容与要求项目一：可控整流电路教学目标：知道电力二极管的工作特性和主要参数，了解晶闸管的基本概念和工作特点，知道单结晶体管的工作特性，理解单结晶体管触发电路的工作原理。理解整流单相半波可控整流电路和单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作原理和电路作用。活动安排：通过对单晶体管触发电路的调试，理解单晶体管触发电路的工作原理。通过对单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时不同触发角情况下直流输出电压和电源电压的大小分析电路的工作特性。考核要求：本部分内容采用目标评价、过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；触发电路的调试和整流电路工作特性的测定30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。1、单相半波可控整流电路（1）单结晶体管触发电路知识要点：单结晶体管作用、单结晶体管触发电路。技能要点：认识DJDK-1电力电子技术及电机控制实验装置、实验装置操作、数据线连接、示波器的使用、触发电路的调试。（2）单相半波整流电路知识要点：带电阻负载的电路工作情况、带阻感负载的电路工作情况、续流二极管、控制角与输出电压关系；技能要点：认识任务所需挂件及附件、试验线路连接、试验装置操作、万用表和示波器的使用。2、单相桥式全控整流电路（1）锯齿波同步移相触发电路知识要点：锯齿波触发电路工作原理、锯齿波触发电路调试方法技能要点：认识DJK03-1挂件、实验装置操作、数据线连接、示波器的使用、触发电路的调试。（2）单相桥式整流电路知识要点：带电阻负载的电路工作情况、带阻感负载的电路工作情况、控制角与输出电压关系；技能要点：认识任务所需挂件及附件、试验线路连接、试验装置操作、万用表和示波器的使用。项目二：PWM控制技术教学目标：知道IGBT的基本特性和主要参数，了解面积等效原理及SPWM波形，知道PWM控制原理，理解PWM逆变电路的控制方法，掌握斩波器电路的工作原理及调试，理解斩控式交流调压电路的共组原理和调制方法。活动安排：通过对直流斩波电路的连接和调试，掌握斩波器电路的工作原理，通过对斩波器电路不同占空比时输出电压的测定，理解斩波器电路的工作特性。通过对单相斩空式交流调压电路的连接与调试，掌握斩控式交流调压电路的工作原理，熟悉斩控式交流调压电路带阻性、感性负载时的工作情况。考核要求：本部分内容采用采用目标评价过程评价相结合的方法，评价的手段包括闭卷（或开卷）考核、观测、现场操作等。其中基本知识的测试成绩占20%、学习过程占30%；触发电路的调试、斩波电路输出电压的测定及斩控式交流调压电路工作特性的测定占30%、实验报告占10%；小组评价占10%，它包括小组活动协调和谐、积极参与小组活动、学习态度等。直流斩波电路知识要点：斩波器触发电路工作原理、常用斩波电路的工作原理、斩波器主电路的调试方法、工作特性技能要点：认识DJK05挂件、实验装置操作、线路连接、示波器使用、万用表使用。2、单相斩空式交流调压电路知识要点：斩控式交流调压电路工作原理、带电阻负载的电路工作情况、带阻感负载的电路工作情况技能要点：认识任务所需挂件及附件、试验线路连接、试验装置操作、万用表和示波器的使用。四、实施建议（一）教学建议1．学时分配建议序号模块课程内容课时理论实践合计1项目一任务1单相半波可控整流电路162182任务2单相桥式全控整流电路142163项目二任务1直流斩波电路82104任务2单相斩空式交流调压电路82105机动4266总计5010602.方法建议(1)本课程中的项目可以采用连续教学或分段教学两种方式实施。(2)本课程教学宜采用理论实践一体化的教学方法，在完成相关训练项目的过程中学习有关的技术知识。(3)在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，通过项目训练提高学生学习兴趣，激发学生的成就感，每个项目的实施可采用小组合作学习的方法，强化学生的团队协作精神。(4)在教学过程中，要尽量应用多媒体、投影等教学资源辅助教学，帮助学生理解相关控制电路的工作过程。(5)在教学过程中，要重视介绍本专业领域新技术、新工艺、新设备的发展趋势，贴近生产实际。(6)在教学过程中，应发挥学生学习的自主性，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生获取、分析和处理信息的能力。(7)教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德，努力培养创新能力。（二）考核方式和评价方法建议（1）改革传统的学生评价方法，采用阶段（过程性）评价，目标评价，项目评价，理论与实践一体化评价模式。过程评价包括以下几个方面：评价项目（100）评价内容自评互评师评优秀良好加油优秀良好加油优秀良好加油学习态度（10）对项目课题有探究兴趣，认真对待、积极参与。团队合作（10）组员分工协作、团结合作、配合默契、解决疑难问题。学习能力自我学习能力（10）能积极主动查阅相关资料；收集信息；获取相关学习内容。创新能力（10）善于观察、分析、思考，能提出创新观点和独特见解，能大胆创新。反思能力（10）能经常反思学习中的不足，及时总结，不断调整学习方式方法。学习成效（50）能按时完成理论学习和技能实训任务且速度快，质量较高。（2）实施评价主体的多元化，采用教师评价、学生自我评价、社会评价相结合的评价方法。（3）具体的评价手段可以采用观测、现场操作、提交实验报告、闭卷或开卷测试等。具体建议如下：序号课题评价方法评价内容评价手段分值比例1项目一任务1单相半波可控整流电路作业、课堂笔记、课堂表现、测试观测、现场操作30%100%2任务2单相桥式全控整流电路作业、课堂笔记、课堂表现、测试观测、现场操作30%3项目二任务1直流斩波电路实习报告与态度、小组协作、作业观测、现场操作20%4任务2单相斩空式交流调压电路实习报告与态度、小组协作、作业观测、现场操作20%合计100%（4）评价重点为学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力（及创新能力），对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。五、实验实训设备配置建议（按每学期两个班，每班50名学生配置）DJDK-1电力电子技术及电机控制实验装置25台（二人一组）；

教师备课笔记（A）学科：电力电子技术授课班级：教师：编号：2021年9月—2022年1月课题项目一电力电子概论课型理论课教时4学时教学目标1.能说出电力电子技术的基本概念。2.能说出电力电子技术的应用范围。教学重点电力电子技术的应用范围课前准备资料查阅、PPT课件教学难点电力电子变流电路的应用探究目标电力电子基本概念教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结提问：1生活用电电压是多少？交流电还是直流电？2手机电池充电电压是多少？交流电还是直流电？5V左右，直流充电1-1概述一、电力电子器件的概念和特征电力电子器件是指那些直接承担电能的变换或控制任务的电子器件。目前是指电力半导体器件。电力电子器件的特征：1、电力电子器件是重要的参数是其承受电压和电流的能力。2、电力电子器件一般都工作在开关状态。3、电力电子器件的工作一般要由驱动提供强驱动信号来驱动。二、电力电子器件的分类1、按电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为以下三种：（1）不可控制器件不能用来控制信号来龙去脉控制其通断的电力电子器件。（2）半控型器件通过控制信号可控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。（3）全控型器件通过控制信号即可控制其导通又可控制其关断的电力电子器件。2、按驱动信号的性质分以下两种：（1）电流驱动型：是指从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。（2）电压驱动型：是指在控制端施加一定的电压信号就可实现导通或者关断控制。电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行控制和转换的技术。电力电子技术包括电力电子器件、电路和控制三部分，其中电力电子器件是基础和核心。电力电子技术变换的“电力”可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。电力变换四大类交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流3电力电子技术的应用一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器：“节能灯”、变频空调其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同讨论电力电子的应用。教师：提问个别同学在该应用中电力电子的变换作用。学生：思考并回答。教后札记此部分可展开讲，激发学生学习电力电子的兴趣。课题任务1认识功率二极管课型理论课教时2学时教学目标1能正确画出功率二极管的电气符号2能说出功率二极管的特性和参数3能根据功率二极管的参数做相关计算教学重点功率二极管的特性和参数理解课前准备资料查阅、PPT课件教学难点功率二极管的特性和参数理解探究目标功率二极管的应用特点教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结任务1认识功率二极管功率二极管（PowerDiode）又称电力二极管，是指可以承受高电压、大电流具有较大耗散功率的二极管，常作为整流元件，属于不可控型器件。1.1认识功率二极管的伏安特性图1-1电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号电力二极管是以半导体PN结为基础的,实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。从外形上看，可以有螺栓型、平板型等多种封装。二极管的基本原理——PN结的单向导电性正向导通：PN结外加正向电压（正向偏置）时，形成自P区流入从N区流出的电流，称为正向电流IF。反向截止：当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过。反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态。按照机理不同有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式。反向击穿发生时，采取了措施将反向电流限制在一定范围内，PN结仍可恢复原来的状态。否则PN结因过热而烧毁，这就是热击穿。二、电力二极管的基本特性1、静态特性主要指其伏安特性2、动态特性动态特性--因结电容的存在，三种状态之间的转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压-电流特性是随时间变化的3、电力二极管的主要参数1）额定电流（正向平均电流IF）2)正向平均电压UF3)额定电压（反向重复峰值电压URRM）4)最高工作结温TJM2.参数选择1)型号国产普通功率二极管的型号规定如下：教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同讨论电力电子的应用。教师：提问个别同学二极管伏安特性特点。学生：思考并回答。教后札记电力二极管的参数要展开讲。课题任务4认识晶闸管课型理论课教时2学时教学目标1能说出晶闸管导通条件2能说出晶闸管导通条件教学重点晶闸管导通条件课前准备资料查阅、PPT课件教学难点晶闸管导通条件探究目标晶闸管导通条件教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、什么是电力电子器件，分哪几类？2、说出电力二极管的结构及静态特性、动态特性。2.1认识晶闸管的结构和导通关断条件一、晶闸管的结构与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端，对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。二、晶闸管的电压电流关系结论：1、承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；2、承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；3、晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；4、要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下晶闸管的伏安特性。三、晶闸管的主要参数1、电压参数1)断态重复峰值电压UDRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。2)反向重复峰值电压URRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。3)通态（峰值）电压UTM晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2-3倍，2、电流参数1)通态平均电流IT(AV)（额定电流）晶闸管在环境温度为40(C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。2)维持电流IH使晶闸管维持导通所必需的最小电流。3)擎住电流IL4)浪涌电流ITSM教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教后札记晶闸管的导通条件是重点，需要展开讲课题2.2了解晶闸管工作原理课型理论课教时2学时教学目标能说出晶闸管工作原理教学重点晶闸管工作原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点晶闸管工作原理探究目标晶闸管工作原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、晶闸管导通条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？2、晶闸管的关断条件是什么？如何实现？ 晶闸管的工作原理◆按照晶体管工作原理，可列出如下方程：式中a1和a2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式（2-1）~（2-4）可得 晶体管的特性是：在低发射极电流下a是很小的，而当发射极电流建立起来之后，a迅速增大。晶闸管的阳极A相当于PNP型晶体管的V1的发射极、阴极K相当于NPN型晶体管V2的发射极，当晶闸管阳极承受正向电压，门极也加正向电压时，晶体管V2处于正向偏置，Eg产生的门极电流Ig就是V2的基极电流Ib2，V2的集电极电流Ic2=β2Ig。而Ic2又是晶体管V1的基极电流Ib1，V1的集电极电流Ic1=β1Ic2=β1β2Ig（β1和β2分别是V1和V2的电流放大系数）。电流IC1又流入V2的基极，再一次被放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体管很快达到饱和导通，这就是晶闸管的导通过程。导通后，晶闸管上的压降很小，电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管中流过的电流即负载电流。正反馈过程如下：Ig↑→Ib2↑→Ic2(Ib1)↑→Ic1↑→Ib2↑晶闸管导通后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使门极电流Ig=0，IB2仍足够大，晶闸管仍将处于导通状态。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈的程度，即将阳极电流减小到小于维持电流，晶闸管方可恢复阻断状态。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教后札记晶闸管工作原理较难，需要详细展开讲课题任务3认识单相可控整流电路课型理论课教时2学时教学目标1能画出单相半波可控整流电路的电路结构2能画出单相半波可控整流电路的波形图教学重点单相半波可控整流电路的波形图课前准备资料查阅、PPT课件教学难点单相半波可控整流电路的波形图探究目标单相半波可控整流电路的波形图教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、为什么普通晶闸管不能自行关断？3.1分析单相半波可控整流电路（电阻性负载）2.工作原理(1)在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲ug在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，电路接通，负载上有输出电压ud(2)在ωt=α时刻，(3)在电源电压负半波（π~23.名词解释在电路分析中涉及到几个名词术语和概念。1）控制角α控制角α也叫触发角或移相角，指从晶闸管开始承受正向电压，到其加上触发脉冲的这一段时间所对应的电角度0~ω2）导通角θ导通角θ是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度ωt1~π3）移相移相指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小。4）移相范围移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。单相半波整流电路理论上移相范围0°教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记提醒学生注意该电路和二极管整流电路的区别课题任务3认识单相可控整流电路课型理论课教时4学时教学目标能根据单相半波可控整流电路的电路结构进行相关计算教学重点单相半波可控整流电路的相关计算课前准备资料查阅、PPT课件教学难点单相半波可控整流电路的相关计算探究目标单相半波可控整流电路的相关计算教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、单相半波可控整流电路和二极管整流电路由什么区别？4.计算相关参数(1）直流输出电压的平均值为Ud可见通过改变α角的大小就可以达到调节Ud的目的。当α=0°时，ud波形为一完整的正弦半波波形，此时输出电压Ud为最大，为0.45U2。随着α的增大，Ud将减小，至α=180(2）直流输出电流的平均值Id为Id=Ud(3）负载上得到的直流输出电压有效值U和电流有效值I分别为U=12παI=UR*在该公式中所有角度统一用弧度计算在单相半波整流电路中，晶闸管与负载电阻以及变压器二次侧绕组是串联的，故流过负载的电流平均值即是流过晶闸管的电流平均值IdT；流过负载的电流有效值I也是流过晶闸管电流的有效值IT,同时也是流过变压器二次侧绕组电流的有效值I2。4）功率因数cos对于整流电路而言，通常还要考虑功率因数cosφ和电源容量的要求。忽略元件损耗，变压器二次侧所供给的有功功率是P=I2cosφ=P*在该公式中所有角度统一用弧度计算当α=0°时，cosφ最大为0.707，可见单相半波可控整流电路中，尽管带的是电阻性负载，但由于谐波的存在，功率因数很低，变压器的利用率最大也仅有70%左右。α【例2-3】如图2-16（a）所示在单相半波可控整流电路（电阻性负载）中，电源电压U2为220V,要求的直流输出平均电压为50V，直流输出平均电流为20A，试计算：晶闸管的控制角；输出电流有效值；电路功率因数；选择晶闸管型号规格（安全裕量取2倍）。解：1）由式（2-5）计算输出电压为50V时的晶闸管控制角α：cos则α2）负载电阻R=U当α=90I=3)电路功率因数：cos4)晶闸管的电流有效值IT与输出电流有效值I相等，即：I则ITIT晶闸管承受的最高电压：UTM考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压为UT根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管KP100-7。【例2-4】某一单相半波可控整流电路（电阻性负载）中，要求输出的直流平均电压为50～92V之间连续可调，最大输出直流平均电流值为30A，由交流220V供电，试计算：晶闸管控制角应有的可调范围；最大功率因数cosφ选择晶闸管的型号规格（安全裕量取2倍）。解：1）由式（2-5）可得：当Udcosα当Udcosα≈2)α=30cos3)当α=30IdI≈50A得到此时流过晶闸管的电流有效值最大为50A,则晶闸管额定电流为IT晶闸管的额定电压为UTM故取额定电流为100A，额定电压为700V的晶闸管，型号为KP100-7。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观看题目，仔细倾听题目要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。学生：自行计算教师：讲解并分析学生：自行计算教师：讲解并分析教师：讲解并分析教后札记提醒学生注意功率因数角的计算准则课题6.2单相桥式全控整流电路课型理论课教时4学时教学目标1能画出单相桥式波全控整流电路的电路结构以及应用特点2能根据单相桥式波全控整流电路的电路结构进行相关计算教学重点单相桥式波全控整流电路整流特点课前准备资料查阅、PPT课件教学难点单相桥式波全控整流电路整流特点探究目标单相桥式波全控整流电路整流特点教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、简述单相半波可控整流电路带电阻负载的工作情况。2、简述单相半波可控整流电路带电阻负载的相关参数计算。4.1分析单相桥式全控整流电路（电阻性负载）2.工作原理在该电路图中，两只晶闸管是共阴极连接的，即使同时触发两只管子，也只能是阳极电位高的晶闸管导通；而另两只二极管是共阳极连接的，则总是阴极点位低的二极管导通。1）电源电压正半周在电源电压正半周，a端电位高于b端电位，晶闸管VT1与VT4同时承受正向电压，如果此时门极无触发信号，则两晶闸管均处于正向阻断状态。忽略晶闸管的正向漏电流，电源电压u2将全部加在VT1与VT4上。当ωt=α时触发晶闸管VT1、VT4，电流流过VT1、R、VT4、T二次侧形成回路，此期间VT2、VT3承受反压而截止，若忽略两管的正向导通压降，则负载上得到的直流输出电压就是电源电压u2，即ud=u2。当u2过零时，i2）电源电压负半周在电源电压负半波，b端电位高于a端电位，晶闸管VT2与VT3承受正向电压，当ωt=α+π时刻同时触发晶闸管VT2、VT3导通，电流通过VT2、R、VT3、T二次侧形成回路，负载R两端获得与电源电压u2正半周相同波形的整流电压和电流，在此期间VT1、VT4因承受反压而截止。当负半周电压过零而关断。一个周期过后，又是VT1、VT4被触发导通，如此循环下去。输出整流电压ud、电流id、晶闸管两端电压u3.计算单相桥式全控整流电路（电阻性负载）相关参数单相桥式全控整流电路（电阻性负载）基本数量关系如下：(1)直流输出电压的平均值为Ud=1由上式可知，直流平均电压Ud是控制角α的函数，是单相半波时的两倍，当α=0°时，Ud=0.9U2为最大值，当α=180(2)直流输出电流的平均值Id为Id=U(3)负载上得到的直流输出电压有效值U是单相半波时的2倍，即：U=2U2(4)晶闸管电流平均值IdT和有效值晶闸管电流由于两对晶闸管轮流导通，在一个正弦周期每个导通180°，故流过每个晶闸管上的电流平均值IdIdT=流过晶闸管的电流有效值为：IT=1(5)功率因数coscosφ=P电路要求移相范围为0~π，与单相半波相同，而触发脉冲间隔为π教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。教后札记波形图注意细节课题任务5认识单结晶体管触发电路课型理论课教时2学时教学目标1能说出对触发电路的基本要求2能说出单结晶体管的工作过程及特性教学重点单结晶体管的工作过程及特性课前准备资料查阅、PPT课件教学难点单结晶体管的工作过程及特性探究目标单结晶体管的工作过程及特性教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、简述单相桥式全控整流电路工作情况。5.1了解晶闸管触发电路要求对触发电路的要求1.触发信号应该具有足够的触发功率。2.触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿要陡。3.触发脉冲与晶闸管阳极电压必须同步。4.满足主电路移相范围要求。三、单结晶体管触发电路1、单结晶体管及其特性1.单结晶体管的伏安特性(1）截止区-aP段。但Ue<UA时，等效电路中二极管反偏，仅有很小的反向漏电流；当Ue=UA时，等效二极管反偏，Ie=0，电路此时工作在特性曲线与横坐标交点b处；进一步增加Ue，直到Ue(2）负阻区-PV段。等效二极管导通后大量的载流子注入e-b1区，使rb1迅速减小，分压比η下降，UA下降，因而Ue也下降。UA的下降，使PN结承受更大的正偏，引起更多的载流子注入e-b1区，使rb1进一步减小，Ie更进一步增大，形成正反馈。当Ie增大到某一数值时，电压Ue下降到最低点。(3）饱和区-VN段。谷点以后，当Ie增大到一定程度时，载流子的浓度注入遇到阻力，欲使Ie继续增大，必须增大电压Ue，这一现象称为饱和。2、单结晶体管触发电路利用单结晶体管的电压电流性能组成各种振荡器，作为触发电路。此电路工作有两个要点，一是要产生可控的移相脉冲，二是该移相脉冲应与主电源同步，以保证导通角恒定。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记注意单结晶体管的负阻区特性课题任务1认识三相半波可控整流电路课型理论课教时6学时教学目标1能画出三相半波可控整流电路的电路结构以及应用特点2能根据三相半波可控整流电路的电路结构进行相关计算教学重点三相半波可控整流电路的电路结构以及应用特点课前准备资料查阅、PPT课件教学难点三相半波可控整流电路的电路结构以及应用特点探究目标三相半波可控整流电路的电路结构以及应用特点教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、对触发电路有哪些基本要求。2、写出单结晶体管的符号，并说出特性。6.3三相半波可控整流电路一、三相半波不可控整流电路如图4-1变压器为三角形/星形联结，分别接入三相电流，三个整流二极管采用共阴极接法（将它们的阴极连接在一起。）三个二极管对应的相电压中哪一个值最大，则该相反对应的二极管导通，其余两相关断。二、三相半波可控整流电路1、带电阻负载时的情况工作原理：器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期间，α

相电压最高，VT1导通，ud=ua；在ωt2～ωt3期间，b

相电压最高，VT2导通，ud=ub；在ωt3～ωt4期间，c

相电压最高，VT3导通，ud=uc。此后，在下一周期相当相当于ωt1的位置即ωt4时刻，VT1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VT1、VT2、VT3轮流导通，每管各导通120o。ud波形为三个相电压在正半周期的包络线。2）控制角α=30°时α=30°即wt1时刻，给晶闸管VT1加门极触发脉冲，VT1导通，负载电压ud=ua，VT1导通至120°电角度。wt2时刻，给VT2加门极触发脉冲，VT1因承受反相阳极电压而关断，发生VT1至VT2的换流。类似地，在wt3时刻，发生VT2至VT3的换流，后面各周期三只晶闸管轮流导通。输出电压为每相导通120°电角度的包络线，输出电流波形相同若再增加α值，负载电流将处于断续状态。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记波形图难度较大，提醒学生注意几个关键点课题2.1分析三相桥式可控整流电路（电阻性负载）课型理论课教时6学时教学目标1能说出三相桥式全控整流电路的工作情况2能说出三相桥式全控整流电路的工作特点教学重点三相桥式全控整流电路的工作情况课前准备资料查阅、PPT课件教学难点三相桥式全控整流电路的工作情况探究目标三相桥式全控整流电路的工作情况教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授讲解小结复习提问：1、简述三相半波不可控整流电路的工作原理。2、画出三相半波可控整流电路（电阻负载）的波形图。讲授新课：2.1分析三相桥式可控整流电路（电阻性负载）1、电路结构及原理：三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。1）α在wt1~wt2区间：A相电压最高，共阴极组的VT1触发导通，B相电压最低，共阳极组的VT6触发导通，电流由A相经VT1流过负载，再经过VT6流入B相，加在负载上的输出电压为ud=ua-ub=uab。在wt2~wt3区间：A相电压仍为最高，VT1保持导通，C相电压最低，在自然换相点触发C相的VT2触发导通。电流由B相换到C相，VT6承受反相电压关断，加在负载上的输出电压为ud=ua-uc=uac。在wt3~wt4区间：这时B相电压为最高，共阴极组的VT3触发导通，电流从A相换到B相，共阳极组的VT2保持导通，加在负载上的输出电压为ud=ub-uc=ubc。在wt4~wt5区间：B相电压仍为最高，共阴极组的VT3触发导通，A相电压最低，VT4触发导通，加在负载上的输出电压为ud=ub-ua=uba。在wt5~wt6区间：C相电压最高，共阴极组的VT5触发导通，A相电压仍为最低，VT4保持导通。电流从B相换到C相，加在负载上的输出电压为ud=uc-ua=uca。在wt6~wt7区间：C相电压最高，VT5触发保持导通，B相电压最低，VT6被触发导通，加在负载上的输出电压为ud=uc-ub=ucb。若α>0°,晶闸管从自然换相点后移α4.电路工作特点可以看出，三相桥式全控整流电路有如下工作特点。(1)电路工作时共阴和共阳极组各有一只晶闸管导通才能形成通路，，且每个晶闸管的导通角度为120°。(2)共阴极组晶闸管VT1、VT3、VT5,按相序依次触发导通，相位相差120°，共阳极组晶闸管VT2、VT4、VT6相位相差120°，也按相序依次触发导通，接在同一相的晶闸管如VT1、VT4相位相差180°。(3)每个周期内输出电压ud由六段线电压组成，每周期脉动六次。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。教后札记本部分不要求计算，只要分析课题任务12认识有源逆变电路课型理论课教时2学时教学目标1.能说出有源逆变电路的基本原理。2.能说出有源逆变电路工作过程。教学重点有源逆变电路的基本原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点有源逆变电路的基本原理探究目标有源逆变电路的基本原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、简述三相全控整流电路的工作原理。2、画出三相全控整流电路（电阻负载）的波形图。1.1了解有源逆变电路工作原理1.功率的传递(1)两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源，其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。(2)电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。(3)两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路，实际应用中应当避免发生这种情况。1.2了解单相桥式有源逆变电路1.工作原理图4-4(a)所示为两组单相全控桥式电路，通过开关Q与直流电机负载相接。1）开关处于1位置当开关Q掷向1位置，I组晶闸管的控制角α1<90°，电路工作在整流状态，输出波形如图4-4（b）所示。输出电压Ud2）开关处于2位置当开关快速掷向2位置，由于机械惯性，电动机的电动势E不变，仍为上正下负，同时给Ⅱ组晶闸管加触发脉冲，使αⅡ<90°因此，当开关掷向2时，应同时使单相全控桥电路的控制角α调整到大于90°，这时输出电压为Ud=Ud0cosα，因αⅡ>90°，故输出波形如图4-4（c）所示。Ud为负值，极性为上正下负，且使Ud<E，仍假如电动机转速暂不变，因而E也不变，晶闸管在E、Ud和U2的作用下导通，产生电流I2.实现条件实现有源逆变的条件可归纳如下：(1）变流装置的直流侧必须外接有电压极性与晶闸管导通方向一致的直流电源E，且E的数值要大于Ud。(2）变流装置必须工作在β<90°（即α>90）区间，使U(3）为了保证变流装置回路中的电流连续，逆变电路中一定要串接大电抗。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。教后札记搞清楚能量流动方式课题1.4了解三相桥式有源逆变电路课型理论课教时2学时教学目标1.能说出三相有源逆变电路的基本原理。2.能说出三相有源逆变电路工作过程。教学重点三相有源逆变电路的基本原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点三相有源逆变电路的基本原理探究目标三相有源逆变电路的基本原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、简述三相有源逆变电路的基本原理的工作原理。1.三相半波有源逆变电路下面以β=30°为例分析其工作过程。当β=30°时，给VT1触发脉冲，见图4-13(b)所示，此时U相电压为零，但是整个电路中，VT1晶闸管承受正向电压E，满足晶闸管导通条件，VT1导通。由E提供能量，有电流Id流过晶闸管VT1，输出电压波形ud=uU。由于有相互间隔120°的脉冲轮流触发相应的晶闸管，因此就得到了图4-9(b)中有阴影部分的ud电压波形，其直流平均电压Ud为负值，由于接有大电感Ld逆变电路与整流电路一样，晶闸管的关断是靠承受反压或电压过零地来实现的，当β=30°时，触发VT1，因此时VT5已导通，VT1承受UUW正向电压，故VT1具备了导通条件。一旦VT1导通后，若不考虑换相重叠角的影响，则VT5承受反向电压uWU而被迫关断，完成了由VT3向VT逆变时晶闸管两端电压的波形与整流时一致。图4-9(b)所示画出了β=30°时VT1管承受的电压波形uT1。在一个周期内导通l20°，紧接着后面的120°内VT3导通，VT1关断，VT1承受uUV电压，最后120°内VT5导通，VT1承受uUW电压。由波形可见，逆变时总是正面积大于负面积，当β=0°时正面积最大；而整流时晶闸管两端的电压波形总是负面积大于正面积；只有当β=教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。教后札记注意有源逆变与整流电路的区别与联系课题任务2认识无源逆变电路课型理论课教时2学时教学目标1.能说出无源逆变电路的基本原理。2.能说出无源逆变电路工作过程。教学重点无源逆变电路的基本原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点无源逆变电路的基本原理探究目标无源逆变电路的基本原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、简述三相有源逆变电路的工作原理。2.1了解无源逆变电路工作原理如图4-14（a）所示为单相桥式逆变电路，四个开关S1、S2、S3、S4构成桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成，图4-14（a）中主电路S1、S2、S3、S4实际是各种半导体开关器件的一种理想模型。逆变电路中常用到的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）等。在图4-14（a）的电路原理图中，输入直流电压Ud，当将开关S1、S4闭合，S2、S3断开时,负载上得到左正右负的电压；间隔一段时间后将开关S1、S4打开，S2、S3闭合，负载上得到右正左负的电压。若以频率f交替切换S1、S4和S2、S3，在负载上就可以得到如图4-14（b）所示的电压波形。电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。2.换流在该电路中随着电压的变化，电流也从一个支路转移到另一个支路，通常将这一过程称为换相或换流。对逆变器来说，关键的问题就是换流，而研究换流方式主要就是研究如何使器件关断。换流方式主要分为以下几种1）器件换流（DeviceCommutation）指利用全控型器件的自关断能力进行换流。逆变器电路中采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的换流方式是器件换流。2）电网换流（LineCommutation）电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。在此电路中不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。3）负载换流（LoadCommutation）将负载与其他换流元件接成并联或串联谐振电路，使负载电流的相位超前负载电压，且超前时间大于管子关断时间，就能保证管子完全恢复阻断实现可靠换流。4）强迫换流（ForcedCommutation）逆变器中设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。该换流方式通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记无源电路要求不高，清楚原理即可课题任务3认识脉宽调试（PWM）型逆变器课型理论课教时2学时教学目标1.能说出脉宽调试（PWM）电路的基本原理。2.能说出脉宽调试（PWM）电路工作过程。教学重点脉宽调试（PWM）电路的基本原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点脉宽调试（PWM）电路的基本原理探究目标脉宽调试（PWM）电路的基本原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授uurucuOtOtuouofuoUd-Ud小结复习提问：1、简述无源控制电路的工作原理。3.1了解PWM控制基本原理PWM（PulseWidthModulation）控制是指对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。常用的PWM技术主要包括：正弦脉宽调制(SPWM)、选择谐波调制（SHEPWM）、电流滞环调制（CHPWM）和电压空间矢量调制（SVPWM）。在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积，效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同，上述原理被称为面积等效原理。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形，各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形，可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。完整的正弦波形用等效的PWM脉冲表示称为SPWM（SinusoidalPWM）波形。3.2了解PWM逆变电路控制方式PWM逆变电路控制方式从载波和调制波的特点来看，可以分为单极性和双极性。单极性方式uurucuOtOtuouofuoUd-Ud2.双极性PWM控制方式教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记了解基本PWM原理课题任务2认识直流斩波电路及原理课型理论课教时2学时教学目标1能说出直流降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理2能进行相关参数的计算教学重点直流降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点直流降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理探究目标直流降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：1、什么叫PWM控制？2.1斩波电路基本原理直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。1.斩波电路分析最基本的斩波电路如图7-10(a)所示，电阻R为斩波器的负载，V为斩波开关。将开关V合上，其闭合持续时间为，此时电阻R上的电压为直流电压E；当开关关断，其闭合持续时间为，此时负载上的电压为零。将T=ton+toff为斩波器的工作周期，开关V在每个周期内按照此规律开闭，则可以得到斩波器的输出波形如图7-10(b)所示。将斩波器的占空比k=ton/T，由波形图上可获得输出电压平均值为：Uo2.斩波器工作方式根据改变占空比的方式不同，斩波电路有三种控制方式：(1）脉宽调制工作方式：保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉宽调制工作方式或脉冲宽型。(2）频率调制工作方式：保持开关导通时间不变，改变开关周期T，称为平率调制或者调频型。(3）混合型和T都可调，使占空比改变，称为混合型。2.2认识降压式斩波电路及原理1.降压斩波电路实际应用中负载多为电感性，如图7-11所示。该电路使用一个全控型器件V，VD为续流二极管，当斩波开关管V关断时，续流二极管VD为负载中电感电流提供通道。全控器件斩波开关管V在控制信号的作用下开通与关断。开通时，二极管截止，电流流过大电感L，电源给电感充电，同时为负载供电。而V截止时，电感L开始放电为负载供电，二极管VD导通，形成回路。V以这种方式不断重复开通和关断，若电感L足够大，使得负载电流连续，而电压断续。从总体上看，输出电压的平均值减小了。输出电压与输入电压之比由控制信号的占空比来决定。教师：引导学生回顾以前所学知识。学生：回顾重要的知识点。教师：讲授、演示任务结果。学生：认真观察实验现象，仔细倾听任务要求。师生：共同分析、讨论，教师讲授原有知识点、学生回顾。学生：小组合作、讨论。教师：巡回指导、总结决策方案。师生：共同分析、讨论。教师：提问个别同学。学生：思考并回答。教后札记会分析即可课题2.3认识升压式斩波电路及原理课型理论课教时4学时教学目标1能说出升压式斩波电路的工作原理2能进行相关参数的计算教学重点升压式斩波电路的工作原理课前准备资料查阅、PPT课件教学难点升压式斩波电路的工作原理探究目标升压式斩波电路的工作原理教学模式互动教学教学方法启发式教学教学环节时间分配教学过程和内容师生活动复习新授小结复习提问：升压式斩波电路的工作原理是什么？2.3认识升压式斩波电路及原理1.升压式斩波电路如图7-13(a)所示升压直流斩波电路原理图。在电路中斩波开关管V同样为一个全控型器件，斩波开关管V导通时，电流由E经升压电感L和斩波开关管V形成回路，电感L储能；当斩波开关管V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断斩波开关管V导通，是电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。2.升压式斩波电路分析1）ton阶段斩波开关管V导通状态时，忽略V的饱和管压降，输入电压E直接加在L两端，电感L上电流iL，线性增长，L中储存能量。二极管VD截止，由储能滤波电容C向负载R供电，当电容C值很大时，基本可以维持输出电压为恒值。2）toff阶段当斩波开关管V关断时，L两端感应电势左负右正，使二极管VD导通，并与输入电压E一起经二极管向负载