电力电子技术 教案 下 大连工业版 - 2.4 晶闸管的保护-5.3 电流型逆变电路

电力电子技术课程教案课程编号：教师姓名：所属专业：电气自动化开课时间：授课类型：□理论型（A类）☑理实一体型（B类）□实践型（C类）安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目2三相可控整流与有源逆变电路知识点2.4晶闸管的保护课次14授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析本项目没有元器件原理的内容，但元器件（晶闸管）的保护也属于器件应用方面的知识。要强调该部分内容的实用性。同时对以往的知识进行复习和巩固。教学目标1-3.了解过电压和过电流保护方法；3-1.培养严谨的科学态度，树立绿色电能质量理念；3-5.以“实现2035碳达峰，2050年碳中和，优秀的清洁能源及其相关技术”激发学生立志服务国家重大需求的使命感，深化爱国情怀。教学重点1.了解过电压和过电流的概念及其产生原因；2.掌握过电压保护和过电流保护方法；3.能够合理配置整流装置过电压保护电路；4.能够合理配置整流装置过电流保护电路；5.了解限制电压与电流上升率的方法。教学难点1.整流装置过电压保护电路的合理配置；2.整流装置过电流保护电路的合理配置。思政元素了解过电压和过电流的概念及其产生原因，树立安全生产和社会责任意识。通过对整流装置过电压和过电流保护电路的合理配置，培养精益求精的工匠精神。教学方法讲授法授课班级授课日期11.511.5教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习晶闸管特性和主要参数相关知识，以引入教学内容。40min一晶闸管过电压保护讲解过电压产生的原因和过电压保护的方法，分析各种过电压保护的原理。30min二晶闸管过电流保护讲解过电流产生的原因和过电流保护的方法，分析各种过电流保护的原理。10min三电压与电流上升率的限制讲解电压与电流上升率的限制措施5min5min内容小结课次14结束（90min）教学反思至此次课结束，可控整流部分的内容基本介绍完毕。从学情的反馈看，班的整体效果好于班，但课堂气氛却相反。原因是班近乎一半的同学没有完成学习通中视频资源和知识文档的学习，与班主任进行了交流，需要提升学生的学习积极性和对专业课程重要性的认识。安徽机电职业技术学院教案续页（课次14）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：百度百科查阅晶闸管装置保护相关知识，并搜集过电压和过电流保护电路图片，初步了解晶闸管的保护相关知识。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过百度百科查阅晶闸管装置保护相关知识，并搜集过电压和过电流保护电路图片，初步了解晶闸管的保护相关知识。二、知识巩固（5min）晶闸管的主要参数1.电压参数2.电流参数3.门极参数4.动态参数三、新知讲解（80min）教学内容：(一)晶闸管过电压保护凡是超过晶闸管在正常工作时应承受的最大的峰值电压都称为过电压，分为：外部过电压主要是雷击，电网激烈的波动以及电网系统中开关操作等引起的过电压。内部过电压主要是电力电子装置内部器件在换流的开关过程中，由于电流发生突变由电路电感产生的过电压。1．交流侧过电压保护电路(1)阻容吸收过电压保护电路图2.22交流侧阻容吸收电路的几种接法(a)单相连接(b)三相Y连接(c)三相△连接(d)三相整流连接(2)压敏电阻抑制过电压保护电路金属氧化物电阻也称VYJ浪涌吸收器，是一种非线性电阻，它具有很陡的正、反向相同的伏安特性，如图2.23所示。正常工作时，漏电流仅是微安级，故损耗小；遇到尖峰过电压时(击穿后)，则可通过数千安培的浪涌电流，因此拟制过电压的能力很强。图2.23压敏电阻的伏安特性压敏电阻的主要参数有：U1mA--漏电流为1mA时的额定电压值(V)；Uy--放电电流达到规定值Iy时的电压(V)，其数值由残压比Uy/U1mA确定压敏电阻的额定电压可按下式计算：交流情况下U1mA≥1.32U直流情况下U1mA≥(1.8~2.2)Udo图2.24压敏电阻保护电路的接法(a)单相接法(b)三相Y形接法(c)三相△形接法2．直流侧过电压保护电路直流侧过电压保护电路如图2.25所示。图2.25直流侧过电压及其保护3．晶闸管换相过电压保护电路在晶闸管两端并联RC电路吸收尖峰过电压，串联电阻的作用：1.阻尼LTC回路振荡2.限制晶闸管开通损耗与电流上升率di/dt。图2.26元件侧过电压保护电路(二)晶闸管过电流保护当流过晶闸管中的电流超过正常工作的最大电流时称为过电流。导致晶闸管过电流的因素有：交流电压的过高，过低或缺相；直流回路过载或短路；晶闸管的误导通，换相失败；触发电路或控制系统发生故障等。1．快速熔断器过流保护电路快速熔断器的接法一般有三种：如图2.27(c)所示。(1)接入桥臂与晶闸管串联(2)接入交流输入端(3)接入直流输出端图2.27快速熔断器过电流保护电路(a)接入桥臂(b)交流输入端(c)直流输出端2．电子线路控制的过流保护电路电路如图2.28所示图2.28电子控制的过电流保护电路在过电流时实现对触发脉冲移相控制，也可在过电流时切断主电路电源，达到保护目的。3．直流快速开关过电流保护电路在直流侧装直流快速开关，作为直流侧过载与短路保护用，这种快速开关动作时间仅2ms，加上断弧时间，也不超过30ms，可见动作时间非常短。在大容量的变流装置中，由于大电流快熔价格高，更换不方便，故快熔必须与其它过电流保护措施同时使用，快熔作为最后一道保护。一般情况下，总是先让其它过电流保护措施动作，尽量避免直接烧断快熔。(三)电压与电流上升率的限制晶闸管对电压上升率和电流上升率有一定要求。限制晶闸管的电压上升率和电流上升率的方法基本相同，即：1．串接进线电感图2.29进线串L0抑制电压电流上升率(a)单相整流电路(b)三相整流电路2．串接桥臂电感四、归纳总结（5min）1.晶闸管过电压保护，根据所安装的位置分为交流侧保护、直流侧保护和元件侧保护。2.晶闸管过电流保护，常用的有快速熔断器过流保护电路、电子线路控制的过流保护电路和直流快速开关过电流保护电路。3.限制晶闸管电压和电流上升率的方法有串接进线电感和串接桥臂电感。五、课后作业项目2知识巩固练习

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目2三相可控整流与有源逆变电路任务2.4三相半波可控整流电路实验课次15授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析基于实验室的情况和课程的进度，前期放慢了教学进度，以及国庆放假，课程的进度明显落后于计划，因此，调整计划，在完成理论教学后，在安排实验教学，同时需要在后续的教学中加快进度。教学目标1-3.掌握三相可控整流电路的基本结构和控制方法；2-3．熟练三相可控整流电路的连接、调试并分析实验结果。3-4.培养规范操作、安全责任意识和团队协作精神。3-5.以“实现2035碳达峰，2050年碳中和，优秀的清洁能源及其相关技术”激发学生立志服务国家重大需求的使命感，深化爱国情怀。教学重点1.熟知三相半波可控整流电路结构和工作原理，及对触发脉冲的要求；2.能够连接三相半波可控整流电路实验线路，并运用示波器调试集成移相触发电路；3.能够分析实验结果并解决实验过程中遇到的问题。教学难点实验过程中遇到问题的解决思政元素掌握三相半波可控整流电路实验线路接线和调试方法，培养规范操作和安全责任意识。通过组员间分工进行实验线路连接与检查、电路调试和结果记录等操作，以及对实验结果的分析与讨论，培养团队协作精神。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期11.1011.10教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图20min三相半波可控整流电路实验演示三相半波可控整流电路实验过程，并强调安全操作规范。65min实验操作学生分组按流程进行实验，包括接线，检查，触发电路调试，主电路调试和实验结果记录和分析。5min实验总结总结实验过程中的问题，实验报告编写要求。课次15结束（90min）教学反思实验教学待完成理论教学后进行，对于实验教学中的反思，在实验教学完成后补充。后期的实验效果非常不理想，一方面是实验设备虽然是2014年后更新的，但经过前期《电力电子技术》综合实现的使用，实验台出现标题程度的损坏，示波器也出现各种问题，以致很难调节到良好的显示状态；另外，学生的安全意识淡薄，接插线老化容易造成安全隐患。安徽机电职业技术学院教案续页（课次15）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.通过学习通平台，布置实验预习任务，预习实验相关的三相半波可控整流电路和集成移相触发电路等相关知识，列写实验流程。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.预习实验相关的三相半波可控整流电路和集成移相触发电路等相关知识，列写实验流程。二、实验演示（20min）1.按实验内容要求连接如图2.39所示的实验电路图2.39三相半波可控整流电路实验电路2集成移相触发电路TC787的调试和各测试点波形观察3三相半波可控整流电路(电阻性负载)调试与工作波形观察4三相半波可控整流电路(阻感性负载无续流二极管)调试与工作波形观察5三相半波可控整流电路(阻感性负载有续流二极管)调试与工作波形观察实验注意事项1在主电路电源断开的情况下，先进行控制电路接线；在完成控制电路调试后，再进行主电路和负载接线；完成一组实验后，先断开主电路电源，再进行下一组实验接线。2整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序；三相变压器原边采用三角形接法，副边采用星形接法3整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过2A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。4正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位端点上，造成短路事故。三、分组实验（65min）【教师活动】检查学生接线，授课注意各组学生的实验进行情况，遇有问题或发生故障，及时进行处理。【学生活动】学生分组进行实验，组员间要合理分工，并按序轮换实验任务，确保每个学生都参与到实验。四、实验总结（5min）【教师活动】总结实验过程中出现的问题，并讲解实验报告的格式要求教学内容：实验报告的格式：1.实验名称、班级，实验学生姓名、同组实验学生姓名和实验时间；2.实验目的、实验线路和实验内容；3.实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号；4.实验数据的整理、列表和计算，并列出计算所用的计算公式；5.画出与实验数据相对应的特性曲线，记录观测到的实验波形；6.用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确结论；7.对实验中出现的某些现象，遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会并对实验提出自己的建议和改进措施。五、课后作业按实验报告格式要求完成三相半波可控整流电路实验报告。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目2三相可控整流与有源逆变电路任务2.5三相桥式全控整流电路实验课次16授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析基于实验室的情况和课程的进度，前期放慢了教学进度，以及国庆放假，课程的进度明显落后于计划，因此，调整计划，在完成理论教学后，在安排实验教学，同时需要在后续的教学中加快进度。教学目标1-3.掌握三相可控整流电路的基本结构和控制方法；2-3．熟练三相可控整流电路的连接、调试并分析实验结果。3-4.培养规范操作、安全责任意识和团队协作精神。3-5.以“实现2035碳达峰，2050年碳中和，优秀的清洁能源及其相关技术”激发学生立志服务国家重大需求的使命感，深化爱国情怀。教学重点1.熟知三相桥式全控整流电路结构和工作原理，及对触发脉冲的要求；2.能够连接三相桥式全控整流电路实验线路，并运用示波器调试集成移相触发电路；3.能够分析实验结果并解决实验过程中遇到的问题。教学难点实验过程中遇到问题的解决思政元素掌握三相桥式全控整流电路实验线路接线和调试方法，培养规范操作和安全责任意识。通过组员间分工进行实验线路连接与检查、电路调试和结果记录等操作，以及对实验结果的分析与讨论，培养团队协作精神。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期11.1211.12教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图15min三相半波可控整流电路实验演示三相桥式全控整流电路实验过程，并强调安全操作规范。70min实验操作学生分组按流程进行实验，包括接线，检查，触发电路调试，主电路调试和实验结果记录和分析。5min实验总结总结实验过程中的问题，实验报告编写要求。课次16结束（90min）教学反思鉴于实验设备和学生数的问题，该部分的实验暂时仅采取演示的办法来解决，通过实验报告的批阅，部分同学还是掌握了实验的基本内容，但在波形绘制方面还需要进一步强调示波器每个所代表的幅值和探头所所使用的衰减挡位。安徽机电职业技术学院教案续页（课次16）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.通过学习通平台，布置实验预习任务，预习实验相关的三相桥式全控整流电路和集成移相触发电路等相关知识，列写实验流程。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.预习实验相关的三相桥式全控整流电路和集成移相触发电路等相关知识，列写实验流程。二、实验演示（15min）1.按实验内容要求连接如图2.40所示的实验电路图2.40三相桥式全控整流电路实验电路2集成移相触发电路TC787的调试和各测试点波形观察3三相桥式全控整流电路(电阻性负载)调试与工作波形观察4三相桥式全控整流电路(阻感性负载无续流二极管)调试与工作波形观察5三相桥式全控整流电路(阻感性负载有续流二极管)调试与工作波形观察实验注意事项1在主电路电源断开的情况下，先进行控制电路接线；在完成控制电路调试后，再进行主电路和负载接线；完成一组实验后，先断开主电路电源，再进行下一组实验接线。2整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序；三相变压器原边采用三角形接法，副边采用星形接法3整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过2A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。4正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位端点上，造成短路事故。三、分组实验（70min）【教师活动】检查学生接线，授课注意各组学生的实验进行情况，遇有问题或发生故障，及时进行处理。【学生活动】学生分组进行实验，组员间要合理分工，并按序轮换实验任务，确保每个学生都参与到实验。四、实验总结（5min）【教师活动】总结实验过程中出现的问题，并讲解实验报告的格式要求教学内容：实验报告的格式：1.实验名称、班级，实验学生姓名、同组实验学生姓名和实验时间；2.实验目的、实验线路和实验内容；3.实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号；4.实验数据的整理、列表和计算，并列出计算所用的计算公式；5.画出与实验数据相对应的特性曲线，记录观测到的实验波形；6.用理论知识对实验结果进行分析总结，得出明确结论；7.对实验中出现的某些现象，遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会并对实验提出自己的建议和改进措施。五、课后作业按实验报告格式要求完成三相桥式全控整流电路实验报告。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目3交-交变换电路知识点3.1双向晶闸管和交流开关及应用课次17授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析交-交变换电路与可控整流电路在元器件（双向晶闸管）和控制（相控）方式是相同的，不同的是输出电能的类型不一样。因此分析方法也近乎相同，本项目可以在已有的知识基础上适当加快教学进度。教学目标1-4.了解双向晶闸管的结构、特性、型号和主要参数，掌握双向晶闸管的触发方式和交流开关的应用；3-2.树立低碳环保和节能意识；3-6.以“第三代半导体功率器件的研发、特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1.理解双向晶闸管的结构、特性、型号和主要参数，能够根据实际应用合理选择双向晶闸管的型号；2.掌握双向晶闸管的触发方式和交流开关的应用，能够分析交流开关电路的工作原理；3.理解过零触发开关电路与调功器的原理。教学难点1.交流开关电路的工作原理；2.过零触发开关电路与调功器的原理。思政元素掌握双向晶闸管的触发方式和交流开关的应用，树立节能和安全生产意识。通过双向晶闸管的型号和交流开关类型的选择，培养精益求精的工匠精神。教学方法讲授法授课班级授课日期11.1711.17教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾回顾电能变换电路的类型，引入教学内容。40min一双向晶闸管讲解双向晶闸管的结构、特性、型号和主要参数，分析双向晶闸管的触发方式。40min二交流开关及应用讲解简单交流开关及应用，固态开关，分析过零触发开关电路与交流调功器的工作原理。5min内容小结总结归纳知识点课次17结束（90min）教学反思本节涉及的内容，特别是简单交流开关及其应用部分的内容，虽然不属于电能变换电路，但在工业应用领域，特别是化工企业，有着广泛的应用，需要向电气安全方面延深，以突出电力电子技术课程的应用型。安徽机电职业技术学院教案续页（课次17）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过百度百科词条了解双向晶闸管相关内容，并搜集双向晶闸管图片，初步了解双向晶闸管的触发方式。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过百度百科词条了解双向晶闸管相关内容，并搜集双向晶闸管图片，初步了解双向晶闸管的触发方式。。二、知识回顾（5min）1．电能变换的类型AC-DC、AC-AC、DC-DC和DC-DC2.电力电子器件的类型不控型、半控型和全控型三、新知讲解（80min）教学内容：(一)双向晶闸管1．结构双向晶闸管和普通晶闸管一样，也有塑装型、螺旋型和平板型等几种不同的结构。图3.1双向晶闸管(a)内部结构(b)等效电路(c)电气符号2．特性双向晶闸管的伏安特性曲线可看作是由两只普通晶闸管的特性曲线组合而成，如图3.2所示。图3.2双向晶闸管伏安特性3．型号KS[额定通态电流值]-[断态重复峰值电压等级]-[断态电压临界上升率等级]-[换向电流临界下降率等级]4．主要参数(1)参数双向晶闸管的主要参数只有额定电流与普通晶闸管有所不同，其他参数定义类似，其额定电流定义为在标准散热条件下，当器件的单向导通角大于170°时，允许流过器件的最大正弦交流电流的有效值，用IT(RMS)表示。(2)参数选择=1\*GB3①额定通态电流IT(RMS选择：=2\*GB3②额定电压UTn的选择5．双向晶闸管的触发方式(1)Ⅰ+触发方式(2)Ⅰ-触发方式(3)Ⅲ+触发方式(4)Ⅲ-触发方式(二)交流开关及应用1．简单交流开关及应用1．简单交流开关及应用晶闸管交流开关的基本形式如图3.3所示。图3.3晶闸管交流开关的基本形式图3.4为双向晶闸管控制三相自动控温电热炉的电路。图3.4自动控温电热炉电路图2．固态开关固态开关(SolidStateSwitch)，简称SSS，它包括固态继电器(SolidStateRelay)简称SSR、固态接触器(SolidStateContactor)简称SSC，是一种以双向晶闸管为基础构成的无触点通断组件，图3.5为几种常用的固态开关电路。图3.5三种常用的固态开关电路3．过零触发开关电路与交流调功器晶闸管过零触发开关在电源电压为零或零附近的瞬时被触发而导通，在流过的电流小于其维持电流而自然关断，这种开关对外界的电磁干扰最小。功率的调节方法如下：在设定的周期TC内，用过零电压开关接通几个周波后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内的通断时间比例，以调节负载上的交流平均电压，即可达到调节负载功率的目的。图3.6过零触发输出电压波形(a)全周波连续式(b)全周波断续式图3.7为全周波连续式过零触发电路，它由锯齿波产生、信号综合、直流开关、过零脉冲输出以及同步电压五部分组成。图3.7过零触发电路过零触发电路各关键点波形如图3.8(f)所示。图3.8过零触发电路工作波形过零触发虽然没有移相触发时的高次谐波干扰，但其通断频率比电源频率低，特别当通断比太小时，会出现低频干扰，使照明出现人眼能觉察到的闪烁、电表指针出现摇摆等。所以调功器通常用于热惯性较大的电热负载。四、归纳总结（5min）1.双向晶闸管的结构，特性、型号和主要参数；2.双向晶闸管的触发方式；3.简单交流开关及应用4.固态开关5.过零触发开关电路与交流调功器五、课后作业项目3知识巩固练习

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目3交-交变换电路知识点3.2交流调压电路一单相交流调压电路课次18授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析单相交流调压部分内容是交流调压电路的基础，要重点介绍其工作原理，特别是阻感性负载情况，需要用双脉冲触发的原理。学生在掌握可控整流电路工作原理基础上，不会有太大的难度。教学目标1-4.掌握交流调压电路的基本形式；2-4.能够分析交流调压电路的工作原理，3-2.树立低碳环保和节能意识；3-6.以“特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1.了解单相交流调压电路的结构；2.能够分析单相交流调压电路的工作原理。教学难点单相交流调压电路的工作原理分析思政元素了解交流调压电路的工作原理和控制要求，树立节能环保和安全生产意识。通过交流调压电路工作原理的分析，培养严谨的科学态度。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期11.1911.19教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习巩固上节双向晶闸管和交流开关及应用知识点。30min一单相交流调压电路1.电阻性负载介绍单相交流调压电路电阻性负载情形下的电路结构，分析工作原理，推导输出数量关系。30min一单相交流调压电路2.电感性负载介绍单相交流调压电路电感性负载情形下的电路结构，分析工作原理，推导输出数量关系。20min任务3.1单相交流调压电路仿真演示单相交流调压电路建模与仿真过程，分析仿真结果。5min内容小结总结归纳知识点课次18结束（90min）教学反思有关单相交流调压阻感性负载的仿真模型中不宜使用2脉冲发生器，因为该模型的脉冲宽度无法控制，应该使用2个脉冲发生器，既可设置需要的移相参数，也可以任意设置脉冲宽度，以满足对应原理描述的需要。该电路仿真模型在提交资源时要修改，并加以说明。安徽机电职业技术学院教案续页（课次18）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过网络搜索单相交流调压电路的基本结构和工作原理，收集交流调压电路的应用图片，初步了解单相交流调压电路。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络搜索单相交流调压电路的基本结构和工作原理，收集交流调压电路的应用图片，初步了解单相交流调压电路。二、知识回顾（5min）1.双向晶闸管的结构、特性和参数；2.双向晶闸管的触发方式。三、新知讲解（60min）教学内容：(一)单相交流调压电路交流调压广泛用于工业加热、灯光控制、感应电动机调压、调速以及电焊、电解、电镀交流侧调压等场合。有单相和三相之分。1．电阻性负载(1)电路结构及工作原理图3.9为单相交流调压器电阻负载的电路图和工作波形。图3.9单相交流调压电路电阻负载原理图和工作波形(a)两只普通晶闸管反并联结构(b)一只双向晶闸管结构(c)工作波形正负半周α起始时刻(a=0)均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的α相等；两只晶闸管的控制角α应保持180°的相位差，使输出电压不含直流成分。这里的两只晶闸管相当于一个无触点开关，允许频繁操作。(2)数量关系=1\*GB3①输出电压有效值Uo与输出电流有效值Io=2\*GB3②流过晶闸管电流有效值IT=3\*GB3③输入功率因数PF2．电感性负载(1)电路结构及工作原理电路如图3.10所示。图3.10单相交流调压电感负载电路图晶闸管的导通角θ，不但与控制角α相关，而且与负载阻抗角φ有关。导通角θ与控制角α、负载阻抗角φ之间的定量关系表达式为=1\*GB3①当α>φ时=2\*GB3②当α=φ时=3\*GB3③当α<φ时图3.11单相交流调压电感负载工作波形(a)α>φ(b)α=φ(c)α<φ(2)数量关系单相交流调压的特点如下：(1)带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可以改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。单相交流调压的触发电路完全可套用整流触发电路。(2)带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则当α<φ时会发生有一只晶闸管无法导通的现象，电流出现很大的直流分量。(3)带电感性负载时，最小控制角为αmin=φ(负载功率因数角)，所以的移相范围为φ~180°。而带电阻性负载时移相范围为0°~180°。四、课堂练习（20min）【教师活动】仿真演示教学内容：任务3.1单相交流调压电路仿真1.系统建模图3.24单相交流调压电路(电阻性负载)仿真模型2.结果分析图3.25单相交流调压电路(电阻性负载)仿真波形【学生活动】学生根据老师的演示，结合以上讲解的内容，与老师一起分析仿真结果，以理解单相交流调压电路的工作原理。四、归纳总结（5min）1.单相交流调压电路的结构；2.单相交流调压的特点。五、课后作业任务3.1单相交流调压电路仿真拓展练习。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目3交-交变换电路知识点3.2交流调压电路二三相交流调压电路课次19授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析三相交流调压电路是基于单相交流调压的组合，对无中心线连接的三相交流调压电路工作原理的分析内容繁多，不需要逐个详细介绍，以免学生产生畏难情绪。但需重点分析其中一个角度的工作原理。教学目标1-4.掌握交流调压电路的基本形式；2-4.能够分析交流调压电路的工作原理，3-2.树立低碳环保和节能意识；3-6.以“特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1.了解三相交流调压电路的基本形式；2.能够分析三相交流调压电路的工作原理。教学难点单相交流调压电路的工作原理分析思政元素了解交流调压电路的工作原理和控制要求，树立节能环保和安全生产意识。通过交流调压电路工作原理的分析，培养严谨的科学态度。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期11.2411.24教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习巩固单相交流调压电路相关知识点。10min二三相交流调压电路1.基本形式介绍三相交流调压电路基本形式。40min二三相交流调压电路2.星形连接三相交流调压电路介绍星形连接三相交流调压电路的结构，分析工作原理和谐波情况。10min二三相交流调压电路支路控制三角形连接三相交流调压电路讲授支路控制三角形连接三相交流调压电路结构和特点20min任务3.2三相交流调压电路仿真演示星形连接三相交流调压电路建模与仿真过程，分析仿真结果。5min内容小结总结归纳知识点课次19结束（90min）教学反思该部分内容比较多，工作原理分析也较复杂，需要重点突破。适当时候可以通过动画来加深学生对原理的理解，这将是下一步课程建设的重点，有待进一步的探索。安徽机电职业技术学院教案续页（课次19）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过网络搜索三相交流调压电路的基本形式，收集三相交流调压电路的应用图片，初步了解三相交流调压电路应用。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络搜索三相交流调压电路的基本形式，收集三相交流调压电路的应用图片，初步了解三相交流调压电路应用。二、知识回顾（5min）1.单相交流调压电路的结构；2.单相交流调压电路的特点。三、新知讲解（60min）教学内容：(二)三相交流调压电路1．基本形式把3个单相交流调压电路接在对称的三相交流电源上，让其互差120°相位工作，则构成一个三相交流调压电路。常用的形式如图3.12所示。图3.12三相交流调压电路的基本形式(a)带中性线星形连接(b)无中线的星形连接(c)支路控制的三角形连接(d)星形中心控制连接(1)带中性线星形连接电路(2)无中线的星形连接电路(3)支路控制的三角形(也称内三角形)连接电路(4)星形中心控制连接电路2．星形连接三相交流调压电路无中线的星形连接三相交流调压电路如图3.12(b)所示(1).对触发信号的要求=1\*GB3①相位条件晶闸管VT1~VT6的触发信号依次相差60°。=2\*GB3②脉宽条件触发脉冲应采用大于60°的宽脉冲(或脉冲列)，或采用间隔60°的双窄脉冲。(2).电阻性负载三相交流调压电路在不同控制角α时的工作情况①α=0°=2\*GB3②α=30°=3\*GB3③α=60°=4\*GB3④α=90°=5\*GB3⑤α=120°=6\*GB3⑥α=150°图3.13α=0°时的工作波形图3.14α=30°时的工作波形图3.15α=60°时的工作波形图3.16α=90°时的工作波形图3.17α=120°时的工作波形(3)谐波情况星形连接三相交流调压电路在电阻性负载时，所得的负载电压和电流的波形都不是正弦波，且随着α角的增大，电流的不连续程度增加，而且正、负半周对称。因此所含的谐波次数为6K±1(K=1,2,3,…)3．支路控制三角形连接三相交流调压电路图3.18所示为3个线电压供电的单相交流调压电路所组成。图3.18支路控制的三角形连接交流调压电路由于三相对称负载相电流中的3次及其整数倍次谐波的相位和大小都相同，所以它们在三角形回路中流动，而不出现在线电流中。因此，线电流中谐波次数为6K±1(K为正整数)。在相同负载和控制角时，线电流中的谐波含量少于星形连接的三相交流调压电路。四、课堂练习（20min）【教师活动】仿真演示教学内容：任务3.2三相交流调压电路仿真1.系统建模图3.26三相交流调压电路(电阻性负载)仿真模型2.结果分析图3.27三相交流调压电路(电阻性负载)仿真波形【学生活动】学生根据老师的演示，结合以上讲解的内容，与老师一起分析仿真结果，以理解单相交流调压电路的工作原理。四、归纳总结（5min）1.三相交流调压电路的基本形式；2.星形连接三相交流调压电路对触发脉冲的要求；3.三相交流调压电路输出谐波情况；4.三相交流调压电路的建模与仿真过程。五、课后作业任务3.2三相交流调压电路仿真拓展练习。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目3交-交变换电路知识点3.3交-交变频电路课次20授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析交-交变频电路在工业上并不常见，但仍使用于矿石的粉碎设备中的大功率三相交流电机的调速中，要求学生掌握其结构和简单的工作原理即可，分段分析法在现有的课本中介绍的比较详细。教学目标1-4.掌握交-交变频电路的基本形式；2-4.能够分析交-交变频电路的工作原理，3-2.树立低碳环保和节能意识；3-6.以“特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1.了解交-交变频电路的类型；2.掌握单相交-交变频电路的结构和三相交-交变频电路的接线形式；3.能够分析单相交-交变频电路的工作原理；4.能够根据具体应用选择三相交-交变频电路的接线形式。教学难点1.单相交-交变频电路的工作原理；2.三相交-交变频电路的接线形式。思政元素以“特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学方法讲授法授课班级授课日期11.2611.26教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习巩固交流调压电路的相关知识点。50min一单相交-交变频电路介绍单相交-交变频电路的电路结构和工作原理；分析变频电路的工作过程。25min二三相交-交变频电路介绍三相交-交变频电路接线方式。5min内容小结总结归纳知识点课次20结束（90min）教学反思交-交变频电路仿真模型非常的复杂，不需要学生掌握，只是应用该模型的仿真结果向学生展示单相交-交变频电路的工作原理。该部分内容在教学时可适当简化。安徽机电职业技术学院教案续页（课次20）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过网络搜索交-交变频电路的基本形式，收集交-交变频电路的应用图片，初步了解交-交变频电路应用。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络搜索交-交变频电路的基本形式，收集交-交变频电路的应用图片，初步了解交-交变频电路应用。二、知识回顾（5min）1.单相交流调压的特点；2.三相交流调压电路基本形式；3.三相交流调压电路对触发脉冲的要求。三、新知讲解（75min）教学内容：交-交变频电路是直接将电网固定频率的交流电变换为所需频率的交流电。这种变流装置称交-交变频器，也称周波变换器。它广泛应用于大功率低转速的交流电动机调速传动，也用于电力系统无功补偿、感应加热用电源、交流励磁变速、恒频发电机的励磁电源等。(一)单相交-交变频电路1．电路结构和工作原理单相输出交-交变频电路组成如图3.19所示。由相同特征的两组晶闸管整流电路反向并联构成。其中一组整流器称为正组整流器(P组)，另外一组称为反组整流器(N组)。图3.19单相交-交变频电路及输出波形1.正反两组整流器切换时，不能简单地将原来工作的整流器封锁，同时将原来封锁的整流器立即导通。2.为了防止在负载电流反向时产生环流，将原来工作的整流器封锁后，必须留有一定死区时间，再将原来封锁的整流器开放工作。3.两组整流器任何时刻只有一组整流器工作，两组整流器之间不存在环流，称为无环流控制方式。2．变频电路的工作过程将电感性负载的交-交变频电路理想化，忽略变流电路换相时uo的脉动分量，就可把变频电路等效成图3.20(a)所示的正弦波交流电源和二极管的串联。图3.20理想化交-交变频电路的整流和逆变工作状态(a)理想化电路(b)工作波形对于电感性负载，输出电压超前电流。考虑无环流工作方式下io过零的死区时间，可以将图3.21所示变频电路输出电压、电流波形的一个周期分为六个阶段：图3.21单相交-交变频电路输出电压和电流波形(1)第一阶段：正组整流器被封锁，反组整流器工作在有源逆变状态；(2)第二阶段：电流过零。为无环流死区；(3)第三阶段：反组整流器被封锁，正组整流器工作在整流状态；(4)第四阶段：反组整流器被封锁，正组整流器工作在有源逆变状态；(5)第五阶段：电流为零。为无环流死区。(6)第六阶段：正组整流器被封锁，反组整流器工作在整流状态；(二)三相交-交变频电路交-交变频电路主要用于交流调速系统中，因此，实际使用的主要是三相交-交变频器。三相交-交变频电路是由三组输出电压相位各差120°的单相交-交变频电路组成的，电路接线形式主要有以下两种。1．公共交流母线进线方式图3.22公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路2．输出星形联结方式图3.23输出星形联结方式的三相交交变频电路四、归纳总结（**min）1.单相交-交变频电路的结构和工作原理；2.单相交-交变频电路的工作过程的6个阶段；3.三相交-交变频电路的接线形式。五、课后作业项目3知识巩固练习

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目4直流变换电路知识点4.1全控型电力电子器件课次21授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析全控型电力电子器件是直流变换电路和无源逆变电路的功率器件，重点是对P-MOSFET和IGBT的介绍，以及器件的特性、参数和应用场合的介绍。器件部分重点是应用。教学目标1-5.了解全控型功率器件的结构、特性、型号、主要参数和应用场合；2-5．选择全控型电力电子器件类型及其参数；3-2.树立低碳环保和节能意识。3-6.以“第三代半导体功率器件的研发、特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1.了解全控型电力电子器件的类型；2.掌握各种全控型电力电子器件的结构、电气符号和工作原理；3.能够分析各种全控型电力电子器件的特性；4.能够根据具体应用合理选择电力电子器件类型及其参数。教学难点1.全控型电力电子器件的特性；2.电力电子器件类型及其参数的合理选择。思政元素理解各种全控型电力电子器件的特性，树立低碳环保和可持续性发展理念。根据具体应用合理选择电力电子器件类型及其参数，培养精益求精的工匠精神。教学方法讲授法授课班级授课日期12.112.1教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾分析电力电子器件类型相关知识。15min一门极可关断晶闸管讲解门极可关断晶闸管的结构、工作原理和主要参数。20min二功率晶体管讲解功率晶体管的结构、工作原理和主要参数，分析其电气特性及其应用。25min三功率场效应晶体管讲解功率场效应晶体管的结构、工作原理和主要参数，分析其电气特性及其应用。20min四绝缘栅双极型晶体管讲解绝缘栅双极型晶体管的结构、工作原理和主要参数，分析其电气特点及其应用。5min内容小结总结归纳知识点课次21结束（90min）教学反思相比于半控型器件，全控型器件的种类较多，但全控型器件共性的内容要加以突出。在PLECS中这些器件的均为理想化的模型，具体使用哪个模型不重要，而是采用那种控制方法。安徽机电职业技术学院教案续页（课次21）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教材；2.布置预习任务：通过百度百科词条了解全控型电力电子器件相关内容，并搜集电力电子器件图片，初步认识全控型电力电子器件。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过百度百科词条了解全控型电力电子器件相关内容，并搜集电力电子器件图片，初步认识全控型电力电子器件。二、知识回顾（5min）1.电力电子器件的分类；2.电能变换主电路中的电力电子器件。三、新知讲解（75min）半控型器件到全控型器件也成了传统型和现代型的分水岭。全控型电力电子器件包括门极可关断晶闸管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和其他新型全控型开关器件。(一)门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off-Thyristor)简称GTO。它具有普通晶闸管的全部特性，是晶闸管的一种派生器件。GTO耐压高(工作电压可高达6000V)、电流大(电流可达6000A)以及造价便宜等，在兆瓦级以上的大功率场合有较多的应用。1．GTO的结构和工作原理GTO的结构与普通晶闸管的相同点，P1N1P2N2四层半导体结构，外部引出阳极A、阴极K和门极G，如图4.1所示。图4.1GTO的内部结构和电气符号(a)各单元阴极、门极间隔排列图形(b)并联单元结构断面示意图(c)电气符号(d)双晶体管模型2．GTO的主要参数(1)最大可关断阳极电流IATO(2)电流关断增益βoff(3)掣住电流IL3．GTO的应用(1)主要用于高电压、大功率的直流变换电路(即斩波电路)、逆变电路中，例如恒压恒频电源(CVCF)、常用的不间断电源(UPS)等。(2)典型应用是调频调压电源，此电源较多用于风机、水泵、轧机、牵引等交流变频调速系统中。(二)功率晶体管1．GTR的结构和工作原理图4.2GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动(a)内部结构断面示意图(b)电气图形符号(c)内部载流子的流动2．GTR的特性(1)静态特性图4.3共发射极接法时GTR的输出特性(2)动态特性3．GTR的极限参数(1)最高工作电压(2)集电极最大允许电流ICM(3)集电极最大耗散功率PCM(4)最高结温TJMT4．GTR的二次击穿现象与安全工作区(1)GTR的二次击穿现象(2)安全工作区(SafeOperatingArea--SOA)5．GTR的应用(1)具有自关断能力(2)工作频率较高(三)功率场效应晶体管功率场效应晶体管(PowerMOSFieldEffectTransistor)简称P-MOSFET，又叫绝缘栅功率场效应晶体管。1．P-MOSFET的结构和工作原理图4.5P-MOSFET的结构和电气符号(a)结构(b)电气符号2．P-MOSFET的特性图4.6功率MOSFET的转移特性和输出特性(a)转移特性(b)输出特性3．P-MOSFET的主要参数(1)漏源击穿电压UBDS(2)通态电阻Ron(3)最大漏极电流IDM(4)栅源击穿电压UBGS4．功率MOSFET的应用功率MOSFET是单极型电压控制器件，驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，但电流容量小，耐压低，通态压降大。适合于开关电源、高频感应加热等高频场合，但不适合大功率装置。(四)绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极晶体管(Insulated-gateBipolarTransistor--IGBT)是GTR和MOSFET的复合，结合二者的优点，具有很好的特性。1986年投入市场后，取代了GTR和一部分MOSFET的市场，成为中小功率电力电子设备的主导器件。1．IGBT的结构和工作原理图4.7IGBT的结构、等效电路和电气符号(a)结构(b)简化等效电路(c)电气图形符号2．IGBT的基本特性图4.8IGBT的转移特性和输出特性(a)转移特性(b)输出特性3．IGBT的主要参数(1)最大集射极间电压UCES(2)最大集电极电流(3)最大集电极功耗PCM(4)最大栅射极电压UGES4．IGBT的特点(1)开关速度高，开关损耗小。(2)相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。(3)通态压降比功率MOSFET低，特别是在电流较大的应用场合。(4)输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。(5)与功率MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点。四、归纳总结（10min）1.全控型电力电子器件的类型；2.GTO的结构、工作原理和主要参数；3.GTR的结构、工作原理、特性、主要参数和应用；4.功率场效应晶体管的结构、工作原理、特性、主要参数和应用；5.IGBT的结构、工作原理、特性、主要参数和特点；五、课后作业项目4知识巩固练习

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目4直流变换电路知识点4.2基本的直流斩波电路课次22授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析教学目标1-5.掌握直流斩波电路的基本结构；2-5.分析直流斩波电路的工作原理；3-2.树立低碳环保和节能意识。3-6.以“第三代半导体功率器件的研发、特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1了解基本的直流斩波电路的类型和分析电路的假设条件；2.理解直流斩波电路的基本工作原理；3.能够分析基本的直流斩波电路的工作原理；4.能够计算基本的直流斩波电路的输出电量。教学难点基本的直流斩波电路的工作原理的分析思政元素理解基本的直流斩波电路的工作原理，树立低碳环保和可持续性发展理念。通过基本的直流斩波电路的输出电量的计算，培养严谨的科学态度。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期12.312.3教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习全控型电力电子器件相关内容。10min一直流斩波电路的基本工作原理介绍直流斩波电路相关概念，分析其基本工作原理。20min二降压(Buck)斩波电路介绍降压斩波电路的结构，分析其工作原理，推导基本数量关系。15min三升压(Boost)斩波电路介绍升压斩波电路的结构，分析其工作原理，推导基本数量关系。15min四升-降压(Buck-Boost)斩波电路介绍升-降斩波电路的结构，分析其工作原理，推导基本数量关系。20min任务4.1基本的直流斩波电路仿真演示降压斩波电路的建模和仿真过程。5min内容小结与知识巩固总结归纳知识点课次22结束（90min）教学反思基本的直流斩波电路在新能源发电系统和便携式移动电源等方面应用较为广泛。在介绍时以降压、升压和升降压斩波电路为主，同时强调所介绍的工作原理为电感电流连续模式情形，数量关系也电感电流连续模式下的。同时还将要强调电感电流的大小不仅与电感量相关，同时还与负载的大小有关。安徽机电职业技术学院教案续页（课次22）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教材；2.布置预习任务：通过网络了解直流斩波的概念，分类和相关电路的结构，并搜集基本直流斩波电路应用图片，初步了解直流斩波电路相关知识。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络了解直流斩波的概念，分类和相关电路的结构，并搜集基本直流斩波电路应用图片，初步了解直流斩波电路相关知识。二、知识回顾（5min）1.全控型电力电子器件的类型；2.功率场效应晶体管的结构、工作原理、特性、主要参数和应用；三、新知讲解（60min）基本的直流斩波电路有降压(Buck)斩波电路、升压(Boost)斩波电路、升-降压(Buck-Boost)斩波电路等基本形式。分析直流斩波电路时，通常对电路作以下假设：1.忽略电路的漏电感、杂散电阻等参数；2.认为电力电子器件和与之配合的二极管是理想的；3.滤波电路的电磁时间常数远大于电子开关的工作周期。(一)直流斩波电路的基本工作原理图4.10(a)所示电路表明了直流斩波的基本工作原理，实现斩波的关键在于对斩波开关S的通断控制。图4.10直流斩波原理图(a)原理图(b)工作波形设开关器件S的导通时间为ton，周期为T，定义斩波电路工作的占空比D=ton/T，则输出电压的平均值为：当占空比从0到1变化时，改变占空比D就可以实现对输出电压的调节。(二)降压(Buck)斩波电路1．电路结构降压斩波电路的原理图和工作波形如图4.11所示：图4.11降压斩波电路的原理图和工作波形(a)电路原理图(b)工作波形2．工作原理当斩波器件S导通时，E向负载供电，负载电压uo=E，由于大电感L的储能作用，负载电流io按指数曲线上升，此时续流二极管VD承受反向电压不导通；而斩波器件S关断时，大电感L的储能使负载电流io经VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流io呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串接电感量较大的电感。3．基本数量关系在稳态情况下，电感电压波形是周期性变化的。电感电压在一个周期内对时间的积分为零，所以负载电压的平均值为负载电流平均值为如果L的值较小，则在S关断后至再次导通前，可能会出现负载电流衰减到零，即负载电流断续的情况。(三)升压(Boost)斩波电路1．电路结构和工作原理升压斩波电路的结构与工作波形如图4.12所示图4.12升压斩波电路的原理图和工作波形(a)电路原理图(b)工作波形2．基本数量关系设S处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为：S处于断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：稳态时，一个周期T中电感L积蓄能量与释放能量相等，则升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是电感L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。升压斩波电路的效率很高，一般可达92％以上。(四)升-降压(Buck-Boost)斩波电路1．电路结构和工作原理升-降压斩波电路是由降压和升压两种基本斩波电路混合串连而成，也称为Buck-Boost电路，其原理图和工作波形如图4.13所示。图4.13升-降压斩波电路的原理图和工作波形(a)电路原理图(b)工作波形2．基本数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即所以输出电压为：改变占空比D，输出电压既可以比输入电压高，也可以比输入电压低。当0<D<1/2时为降压，当1/2<D<1时为升压。四、课堂练习（20min）【教师活动】仿真演示教学内容：任务4.1基本的直流斩波电路仿真(降压斩波电路)1.系统建模图4.26降压斩波电路仿真模型2.结果分析图4.27降压斩波电路输出电压波形图4.28降压斩波电路稳态时的仿真波形【学生活动】学生根据老师的演示，结合以上理论讲解的内容，与老师一起分析仿真结果，以理解降压斩波电路的工作原理。五、归纳总结（5min）1.直流斩波的基本概念、分类和电路分析假设条件；2.降压斩波电路的结构、工作原理和基本数量关系；3.升压斩波电路的结构、工作原理和基本数量关系；4.升-降压斩波电路的结构、工作原理和基本数量关系；5.降压斩波电路的建模与仿真过程。六、课后作业任务4.1基本直流斩波电路仿真拓展练习。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目4直流变换电路知识点4.3隔离型直流变换电路课次23授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析教学目标1-5.掌握直流斩波电路的基本结构；2-5.分析直流斩波电路的工作原理；3-2.树立低碳环保和节能意识。3-6.以“第三代半导体功率器件的研发、特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1了解隔离型直流变换电路特点和分类；2.掌握隔离型直流变换电路的结构；3.能够分析隔离型直流变换电路的工作原理；4.能够计算隔离型直流变换电路的输出电量。教学难点隔离型直流斩波电路的工作原理的分析思政元素理解隔离型直流变换电路的工作原理，树立低碳环保和可持续性发展理念。通过基本的直流斩波电路的输出电量的计算，培养严谨的科学态度。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期12.812.8教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习直流斩波基本概念、分类和电路分析假设条件，以及基本直流斩波电路的结构、工作原理和数量关系相关内容。15min一正激变换电路介绍正激变换电路的结构，分析其工作原理，推导基本数量关系。15min二反激变换电路介绍反激变换电路的结构，分析其工作原理，推导基本数量关系。15min三半桥变换电路介绍半桥变换电路的结构，分析其工作原理，推导基本实例关系。15min四全桥变换电路介绍全桥变换电路的结构，分析其工作原理，推导基本实例关系。20min任务4.2隔离型直流变换电路仿真演示降压斩波电路的建模和仿真过程。5min内容小结与知识巩固总结归纳知识点课次23结束（90min）教学反思隔离型直流变换电流是新增教学内容，随着技术的发展，隔离性的变换电路的应用也越来越多。也是符合电力电子应用的发展需要。这部分内容中还缺少有关高频变压器和磁性材料方面的介绍，需要在后续的课程教学中作适当的补充。安徽机电职业技术学院教案续页（课次23）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教材；2.布置预习任务：通过网络了解隔离型直流变换电路分类和相关电路的结构，并搜集隔离型直流变换电路应用图片，初步了解隔离型直流变换电路相关知识。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络了解隔离型直流变换电路分类和相关电路的结构，并搜集隔离型直流变换电路应用图片，初步了解隔离型直流变换电路相关知识。二、知识回顾（5min）1.直流斩波的基本概念、分类和电路分析假设条件；2.降压、升压和升-降压斩波电路的结构和基本数量关系；三、新知讲解（60min）带隔离变压器的直流变换电路是在基本的直流斩波电路中插入了隔离变压器，使电源和负载之间有电气隔离，提高变换电路运行的安全可靠性和电磁兼容性。隔离型直流变换电路可分为单端变换电路和双端变换电路两大类，单端变换电路包括正激变换电路和反激变换电路；双端变换电路有半桥变换电路、全桥变换电路和推挽变换电路。(一)正激变换电路正激变换电路及其工作波形如图4.16所示。图4.16正激变换电路原理图及理想化波形(a)电路原理图(b)理想化波形在输出滤波电感电流连续的情况下，即S开通时电感L的电流不为零，输出电压与输入电压的比为：（二）反激变换电路反激变换电路及其工作波形如图4.18所示。图4.18反激变换电路原理图及理想化波形(a)电路原理图(b)理想化波形反激变换电路可以工作在电流断续和电流连续两种模式：1.如果当S开通时，绕组W2中的电流尚未下降到零，则称电路工作于电流连续模式。2.如果S开通前，绕组W2中的电流已经下降到零，则称电路工作于电流断续模式。当工作于电流连续模式时，当电路工作在断续模式时，输出电压高于上式的计算值。（三）半桥变换电路半桥变换电路及其工作波形如图4.19所示。图4.19半桥变换电路原理图及理想化波形(a)电路原理图(b)理想化波形滤波电感L的电流连续时，输出电压为：输出电感电流不连续时，输出电压为：（四）全桥变换电路全桥变换电路原理图及其工作波形如图4.20所示。图4.20全桥变换电路原理图及理想化波形(a)电路原理图(b)理想化波形滤波电感电流连续时，输出电压为：输出电感电流不连续，输出电压为：三、课堂练习（20min）【教师活动】仿真演示教学内容：任务4.2隔离型直流变换电路仿真(正激变换电路)1.统建模图4.37正激变换电路仿真模型2.结果分析图4.38正激变换电路输出电压和电流波形图4.39正激变换电路稳态时的仿真波形【学生活动】学生根据老师的演示，结合以上理论讲解的内容，与老师一起分析仿真结果，以理解正激变换电路的工作原理。五、归纳总结（5min）1.隔离型直流变换电路的分类；2.正激变换电路的结构、工作原理和基本数量关系；3.反激变换电路的结构、工作原理和基本数量关系；4.半桥变换电路的结构、工作原理和基本数量关系；5.全桥变换电路的结构、工作原理和基本数量关系；6.正激直流变换电路建模与仿真过程。六、课后作业任务4.2隔离型直流变换电路仿真拓展练习。

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目4直流变换电路知识点4.4直流变换电路的控制课次24授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析教学目标1-5.掌握直流斩波电路的控制方法；2-5.分析直流斩波控制电路的工作原理；3-2.树立低碳环保和节能意识。3-6.以“第三代半导体功率器件的研发、特高压直流输电和新能源汽车电能变换和电机控制器”等相关案例，引导学生领悟自主创新的国家战略意义，增强科技报国信念。教学重点1了解直流变换电路的时间比和恒流控制方式；2.理解脉宽调制的基本原理和实现方法；3.掌握脉宽调制芯片SG3525的内部电路结构和引脚功能；4.能够合理选择直流变换电路的控制方式；5.能够计算脉宽调制芯片SG3525的工作频率，合理配置其振荡电路。教学难点1.脉宽调制芯片SG3525的内部电路结构；2.脉宽调制芯片SG3525的振荡电路合理配置。思政元素了解直流变换电路的控制方式和实现方法，树立低碳环保和可持续性发展理念。通过脉宽调制芯片SG3525的振荡电路的合理配置，培养精益求精的工匠精神。教学方法讲授法授课班级授课日期12.1012.10教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾回顾基本直流斩波电路的工作原理。30min一直流变换电路的控制方式讲授直流变换电路的控制方式，分析控制原理。20min二脉宽调制的基本原理介绍脉宽调制的基本原理。30min三脉宽调制(PWM)芯片SG3525介绍脉宽调制(PWM)芯片SG3525的内部电路结构和引脚排列，分析各模块的功能。5min内容小结总结归纳知识点课次24结束（90min）教学反思直流变换器的控制部分内容虽然在内容上作了一定的补充，但还是显得不足，主要原因是有关控制的理论内容较深，学生难以掌握，作为高职层次的学生，重点还是从时间比方面来理解这部分的知识，典型的控制芯片SG3525也是需要学生了解的一部分内容。安徽机电职业技术学院教案续页（课次24）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过网络查阅直流变换电路的控制方式，并搜集脉宽调制芯片SG3525应用图片，初步了解直流变换电路的控制。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络查阅直流变换电路的控制方式，并搜集脉宽调制芯片SG3525应用图片，初步了解直流变换电路的控制。二、知识回顾（5min）1.直流斩波电路的基本工作原理；2.占空比的定义；三、新知讲解（80min）教学内容：(一)直流变换电路的控制方式1．时间比控制方式(1)定频调宽(2)定宽调频(3)调频调宽2．恒流控制方式(1)瞬时值控制电流瞬时值与预先设定的直流上限值Imax和下限值Imin相比较，如果电流的瞬时值小于直流电流的下限值，控制斩波电路开通；如果电流的瞬时值大于直流电流的上限值，控制斩波电路关断，如图4.22(b)所示。图4.22瞬时值控制方式(a)原理框图(b)工作波形(2)平均值控制用负载电流的平均值与给定值相比较，其偏差值去控制开关器件的开通与关断，这种方式称为平均值控制。如图4.23(a)所示。图4.23平均值控制方式(a)原理框图(b)工作波形(二)脉宽调制的基本原理直流变换电路采用PWM控制方式时，脉宽调制信号一般都采用锯齿波或三角波与脉宽控制信号Uct比较的方法产生，其原理如图4.24(a)所示。图4.24脉宽调制(a)原理(b)波形图中载波(锯齿波)没有出现负值，是单极性的，称为单极性调制。如果锯齿波有正负值，控制信号Uct可以是正负直流，这称为双极性调制。(三)脉宽调制(PWM)芯片SG3525SG3525是通用半导体公司生产的推出了一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片。SG3525内部电路的结构及引脚排列如图4.25所示，内部电路由基准电压、振荡器、误差放大器、PWM比较器和锁存器、分相器、欠压锁定、输出级、软启动及关断电路等组成。图4.25SG3525内部电路结构和引脚排列(a)内部电路结构(b)引脚排列1．基准电压源2．振荡器振荡器的振荡频率由外接的电阻RT和电容CT决定:3．误差放大器4．PWM比较器及锁存器5．分相器6．欠压锁定7．输出级四、归纳总结（**min）1.直流变换电路的控制方式；2.脉宽调制的基本原理；3.脉宽调制(PWM)芯片SG3525的内部电路结构模块。五、课后作业项目4知识巩固练习

安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）项目5无源逆变电路知识点5.1电压型方波逆变电路一逆变电路的分类和分析电路假设条件；二电压型单相半桥方波逆变电路；三电压型单相全桥方波逆变电路课次25授课教师□单一教师姓名：☑双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析教学目标1-6.掌握逆变电路结构和控制方法；2-6.能够分析逆变电路的工作原理3-1.培养严谨的科学态度，树立绿色电能质量理念。3-5.以“实现2035碳达峰，2050年碳中和，优秀的清洁能源及其相关技术”激发学生立志服务国家重大需求的使命感，深化爱国情怀。教学重点1.了解逆变电路的分类和分析逆变电路的假设条件；2.掌握电压型方波半桥、全桥逆变电路结构；3.能够分析电压型方波半桥、全桥逆变电路的工作原理；4.能够计算电压型方波半桥、全桥逆变电路的输出电量。教学难点1.电压型方波半桥、全桥逆变电路的工作原理；2.电压型方波半桥、全桥逆变电路的输出电量。思政元素了解逆变电路的分类及其应用，树立低碳环保和绿色电能质量理念。通过对电压型逆变电路的工作原理的分析和输出电量的计算，培养严谨的科学态度和精益求精的工匠精神。教学方法讲授法、演示法授课班级授课日期12.1512.15教学资源教学设计简表（含辅助时间分配）时间分配教学环节设计意图5min知识回顾复习电能变换电路的类型，逆变等相关概念20min一逆变电路的分类和分析电路假设条件讲解逆变概念，逆变电路的分类和分析逆变电路的假设条件。20min二电压型单相半桥方波逆变电路介绍电压型单相半桥方波逆变电路的结构，分析其工作原理和推导基本数量关系。20min三电压型单相全桥方波逆变电路介绍电压型单相全桥方波逆变电路的结构，分析其工作原理和推导基本数量关系。20min任务5.1电压型方波逆变电路仿真(半桥逆变电路)演示电压型单相方波半桥逆变电路建模和仿真过程5min内容小结总结归纳知识点课次25结束（90min）教学反思无源逆变部分内容一定要与前述的有源逆变的概念加以区分，强调各自的应用领域。现代能源技术的发展对无源逆变要求越来越高，介绍时以方波逆变为主，以单相半波和桥式逆变电路的结构和工作原理为重点，突出不同负载时电路的工作模态分析。总体情况看，进入直流变换和逆变学习后，相应的教学节奏加快，需要在课堂上及时关注学生的反馈，提高教学效果。安徽机电职业技术学院教案续页（课次25）教学过程一、课前引入【教师活动】1.通过学习通网络教学平台发布上课通知：上课地点、时间和教学内容；2.布置预习任务：通过网络查阅逆变概念，逆变电路的分类和分析逆变电路的假设条件等内容，并搜集电压型单相方波逆变电路用图片，初步了解电压型逆变电路。【学生活动】1.通过学习通网络教学平台了解课程教学内容；2.通过网络查阅逆变概念，逆变电路的分类和分析逆变电路的假设条件等内容，并搜集电压型单相方波逆变电路应用图片，初步了解电压型逆变电路。二、知识回顾（5min）1.电能变换的类型；2.逆变及有源逆变三、新知讲解（60m