《新能源汽车电力电子技术》电子教案 任务一 电力电子技术的认知

《新能源汽车电力电子技术》教案PAGEPAGE6课题电力电子技术的认知教学目标能力目标能概括说出电力电子技术的发展与应用。知识目标1.了解电力电子技术的发展。2.了解电力电子技术的应用。素质目标引导学生思考电工电子技术在生活、生产、人工智能等方面的应用，激发学生对科学技术的热爱。教学重点电力电子技术的发展与应用教学难点电力电子技术的发展与应用教学准备投影仪课型理实一体课授课课时2课时教学过程教学内容教学方法与手段时间一、导入飞速发展的信息时代，电工电子技术无处不在，小到生活中的手机、计算机、电视、音响等家电设备，大到生产机械、人工智能以及神舟飞天、嫦娥探月、北斗导航、蛟龙探海、航母出征、高铁飞驰、量子通信等，电工电子技术在改变着我们的生活，创新着我们的未来。讲授法；多媒体课件2分钟二、教学实施1、资讯一、电力电子技术的定义电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。二、电力电子技术的分类电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流、逆变、斩波、变频、变相等）两个分支。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小，但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。三、电力电子技术的应用现代电力电子技术的功能具有多样性的特点，其在多个领域都有着广泛的应用，如电源、电力系统、有源滤波器、新能源技术、节能技术等。1.电源电源包括不间断电源(图1-1-1)、电解电源、电镀电源、开关电源、航空电源及通信电源；交流电子稳压电源、脉冲功率电源；电力牵引及传动控制(如电力机车、矿井提升机、轧钢机传动)用电源。图1-1-1不间断电源2.电力系统电力电子技术在电力系统中的应用，主要包括变压器各设备(图1-1-2)、四小器(电压互感器、电流互感器、耦合电容器、避雷器)、开关类设备、无功补偿设备、其他变电设备(阻波器、绝缘子、高压套管、导引线、防雷接地装置、二次设备、直流设备)、输电线路、配电设备等。图1-1-2变压器3.有源滤波器针对电网谐波“公害”，人们采用电力电子技术进行了有效的解决，这就是使用有源滤波器，如图1-1-3所示。图1-1-3有源滤波器4.新能源技术在新能源开发中，如太阳能、风能、地热能等，都需要将其转换为电能才能供应给人们使用，这就需要电力电子技术来进行转换处理。下面我们就来了解一下电力电子技术在新能源开发中的应用。（1）光伏发电系统在独立光伏系统中，电力电子技术用于将太阳电池发出的直流电力直接供给负载使用，或者通过逆变器转换为交流电供负载使用。并网光伏系统中，电力电子技术用于将太阳电池方阵发出的直流电力转换为交流电，并与电网并联输送电力。图1-1-4光伏发电（2）风力发电系统电力电子技术用于风力发电机与其它发电装置互补运行或独立运行时进行储能管理，例如使用蓄电池进行短时储能，以避免因风力及负荷变化造成的发电机频繁启停。超导储能器(SMES)的研究和应用也在进行中，旨在进一步提高风力发电系统的效率和稳定性。图1-1-5风力发电（3）新能源发电技术的推动电力电子技术通过电力转换、控制和优化等方面，对新能源发电技术的发展具有重要意义。它不仅提高了新能源系统的效率，还改善了电力变换的质量，并降低了成本，从而推动了新能源发电技术的进步。综上所述，电力电子技术在新能源技术中的应用广泛且深入，从光伏和风力发电系统的能量转换到储能管理，再到新能源发电技术的整体推动，都体现了电力电子技术的重要性和价值。5.节能技术电力电子技术的节能作用是利用电力电子器件进行电力变换、传送和控制，涉及半导体、电路、电动机、微处理器和微机、控制理论等。其主要作用包括:1）电力电子器件本质上是一种开关器件，利用它进行电能变换和控制时，导通损耗小，关断时几乎不消耗能量。2）应用电力电子装置进行供电，响应速度快，调节精度高，能使设备效率显著提高(如风机和泵)，从而节省了能源和物料。3）电力电子设备和传统机电设备相比，制造、运输、安装和维护等所耗能量明显降低。总之，电力电子技术已经渗透到航天、国防、工农业生产、交通、文教卫生、办公自动化乃至于家庭的各个角落。讲授法、情景教学法；多媒体课件。34分钟2、初步训练布置任务：请按小组的形式开展角色扮演，并结合实际情况相互问一些问题（建议3至5个问题），例如：1.电力电子技术有哪两个分支？2.电力电子技术的发展经历了几个阶段？3.现代电力电子技术应用在哪些领域？并举例说明。分组讨论，小组交流：学生分成两组，依据布置的任务制定出项目实施计划，确定工作步骤和顺序，并进行交流。讨论法、角色扮演法；16分钟3、项目检查对学生完成的任务工单结果给予检查，且将检测结果与标准检测值对比。检查作业工单完成情况。项目教学法；12分钟4、总结评价对学生的提问和回答进行评价项目教学法；成果展示6分钟5、项目考核学生根据问答情况，自评、互评。评价标准表1-1-1任务测评表序号主要内容评分标准配分扣分得分1问1.要求问题设计符合本任务教学内容，能抓住重点知识设计问题。（20分）2.问题语句通顺，言简意赅。（10分）302答1.针对问题给出正确答案。（50分）2.回答用语严谨、恰当。（10分）603安全文明生产1.注意文明用语，沟通举止得体。（10分）10结果考核法6分钟6、课后作业思考题：1.电力电子技术，是应用于电力领域，使用电力电子元件对电能进行和的电子技术。2.电力电子学分为技术和