电力电子技术教案讲稿.pdf

辽宁冶金职业技术学院教案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20 xx20 xx 学年度第一学期辽宁冶金职业技术学院教案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辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容一、绪论一、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.(ACDC)2）逆变器：把固定直流电压变为固定的或可调的交流电压。(DCAC）3)斩波器：把固定直流电压变为可调直流电压。(DCDC）4）交流调压器：把固定交流电压变为可调的交流电压。(ACAC)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辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容三、电力二极管三、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AAKp1n1GGp2n2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：阳极电压减小到零或加反向电压。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辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容1、晶闸管的结构：四层三端半导体器件2、晶闸管的外形3、基本特性:ia正向特性备注组织上课，点名(2 分钟）复习(5 分钟）理论教学（33分钟）IG1 IG2IG0 0UR0URRMIHOUB2UB1UDRMUB0ua反向特性晶闸管的伏安特性图中：UB0-正向转折电压UDSM正向阻断不重复峰值电压UDRM-正向阻断重复峰值电压；等于 90%UDSMUR0反向击穿电压URSM反向不重复峰值电压URRM-反向重复峰值电压；等于 90URSM动态特性:开通过程关断过程4、主要参数电压定额、电流定额、动态参数；（平均值、有效值、波形系数的计算）1）晶闸管的额定电压 UTn晶闸管的额定电压 UTn是取 UDRM和 URRM中较小的一个.选择晶闸管的额定电压时应考虑安全余量（23 倍）,即选实际工作时最大电压的 23 倍。2）晶闸管的额定电流 IT(AV)晶闸管的额定电流用一定条件下的最大通态平均电流来标定.平均值平均值波形在一个周期内的平均值1Id20Imsintd(t)Im第5页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容有效值有效值,即为“方均根”备注1I 20Im(Imsint)d(t)22理论教学(50分钟)波形系数波形系数：有效值与平均值之比为波形系数。Ikf1.57Id注意注意：Id、IdT、IT(AV）及 I、IT、ITn的区别Id：负载电流平均值I:负载电流有效值IdT：晶闸管平均电流IT：晶闸管有效电流IT（AV）:晶闸管的额定电流ITn：晶闸管的额定电流有效值（举例）3）门极触发电流 IGT和门极触发电压 UGT在室温下，晶闸管施加 6V 正相阳极电压时，使元件完全开通所必须的最小门极电流，称为门极触发电流，对应于门极触发电流时的门极（触发）电压,称为门极触发电压。4）通态平均电压 UT（AV)晶闸管通以额定电流时,阳极和阴极间电压降的平均值，称为通态平均电压（管压降)。5)维持电流 IH与掣住电流 IL维持电流 IH:使晶闸管维持通态所必须的最小阳极电流.掣住电流 IL：晶闸管从断态转入通态,并且移除触发信号后能维持通态所必须的最小电流。一般 IL=(24）IH。5、型号K字母数字-数字字母通态平均电压组别额定电压等级（乘 100 即为额定电压）额定电流P：普通型；K：快速型；S：双向型；N：逆导型；G：可关断型表示闸流特性第6页辽宁冶金职业技术学院教案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1.4 全控型电力电子器件第（3）次课课时2理论(）；实验（）；实习（)；、实务（）；习题课()；讨论（)；其他（)认识典型全控型器件，如GTO、GTR、IGBT 等，重点掌握器件的工作特性和主要参数重点：器件的工作原理、工作特性和主要参数.一、门极可关断晶闸管（GTO）1、结构和工作原理2、GTO 的动态特性3、GTO 的主要参数二、电力晶体管（GTR）1、结构和工作原理2、GTR 的基本特性：静态特性和动态特性3、GTR 的主要参数三、IGBT1、IGBT 的结构和工作原理2、IGBT 的基本特性：静态特性和动态特性3、IGBT 的主要参数4、IGBT 的锁定效应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自学典型全控型器件的相关内容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7页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容一、门极可关断晶闸管（GTO)GTO 是一种具有自关断能力的闸流特性功率半导体器件。既具有普通晶闸管的耐压高、电流大的优点，又具有 GTR 的一些优点，如具有自关断能力、频率较高、使用方便等.主要应用在大功率直流斩波调速、变频调速、逆变电源等领域。1GTO 的结构及工作原理GTO 的结构与普通晶闸管相似，也是 PNPN 四层三端半导体器件，三端A、G 和 K 分别表示 GTO 的阳极、门极和阴极。与普通晶闸管不同的是，可以从门极抽出电流而使其关断.AGTO 的触发导通原理与普通晶闸管相似，当阳极加正向阳极电压、门极加触发信号后可使 GTO 触发导通.G因此，通过门极加正触发信号使 GTO 触发导通，通过K门极加负触发信号使 GTO 关断。GTO的符号2GTO 的主要特性GTO 的阳极伏安特性与普通晶闸管相似GTO 的动态特性如图所示，由图可以看出，GTO 的开通时间ton包括延迟时间td和上升时间tr，其大小取决于器件特性、门极电流上升率以及门极信号的幅值大小。GTO 的关断过程包含三个时间区间，即存储时间ts、下降时间tf和尾部时间tt，其中存储时间ts和下降时间tf的和定义为关断时间toff.iG备注组织上课,点名（2 分钟）GTO(30 分钟)内容主要以自内容主要以自学为主学为主OtiAIA90%IA10%IAOt0tdtrtstfttt1t2t3t4t5t6t GTO开通和关断的电流波形3GTO 的主要参数GTO 的基本参数与普通晶闸管大多相同，不同的主要参数叙述如下：（1）最大可关断阳极电流IATO即管子的铭牌电流,在实际应用中，它受如下因素的影响:门极关断负电流波形、阳极电压上升率、工作频率及电路参数的变化等。（2)电流关断增益offoff表示 GTO 的为最大可关断阳极电流IATO与门极最大负电流IGM之比。关断能力，off值越大,说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。第8页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容二、电力晶体管（GTR）GTR 是一种双极型大功率晶体管,因此也称为功率晶体管或双极型晶体管（BJT）。具有控制方便、开关时间短、通态压降低、高频特性好等优点；因此广泛应用在交直流调速、不间断电源、中频电源以及家用电器等中小容量的变流装置中.在中小功率应用方面，是取代晶闸管的自关断器件之一。1、结构和工作原理常用的电力晶体管有单管、达林顿管和达林顿晶体管模块三大系列.1)单管 GTR：结构有 PNP 和 NPNCC 集电极两种。要求有足够大的容量(大电流、高电压)、适当的增益、较高的开关速度和B基极 B较低的功率损耗等，因此在 GTR 的制造过程中采取了特殊的措施以保证功率应EE 发射极用的需要，如扩大结片的面积、采用特PNPNPN殊形状的管芯图形、精细结构等制造工 GTR符号示意图艺。2）达林顿结构的GTR:解决单管GTR 的电流增益较低的问题。达林顿 GTR 由两个或多个晶体管复合而成，可以是 PNP 型也可以是 NPN 型，其性质由驱动管决定。与单管 GTR 相比，达林顿 GTR 提高了电流增益，但饱和压降增加，且开关时间增加。实用达林顿电路是将达林顿结构的 GTR、稳定电阻 R1、R2、加速二极管 VD1和续流二极管 VD2等制作在一起。3）GTR 模块：作为大功率开关应用最多的还是 GTR 模块。为了改善器件的开关过程和并联使用方便，中间级晶体管的基极均有引线引出。2GTR 的主要特性GTR 的主要特性可分为静态特性和动态特性.静态特性中主要分析典型的双极型晶体管集电极输出特性，即ICIB4集电极伏安特性，分为四个区域：截临饱界止区、放大区、临界饱和区、饱和区。IB3饱和区和GTR 作为开关使用时，交替工作在IB2放大区区IB增加饱和区和截止区，在状态转换过程中IB1必须快速地通过放大区和临界饱和IB=0区。截止区GTR 的动态特性主要指开关特OUCE性.GTR 的开通时间ton、关断时间toff GTR共射极电路的输出特性曲线及集电极电压上升率du/dt是动态过程中的重要参数。一般开通时间比关断时间短,容量越大，开关时间也越长，但仍比快速晶闸管短。为了抑制过高的du/dt对 GTR 的危害，使用时可在集-射极之间并联阻容缓冲电路。备注内容主要以自内容主要以自学为主学为主GTR（30 分钟）第9页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容3GTR 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 BUCEOBUCEO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辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容三、IGBTIGBT 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.1IGBT 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备注内容主要以自内容主要以自学为主学为主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。2IGBT 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 25V。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UGE15V。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。51。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。551。5）s。3IGBT 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压,10%UGE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 23V。tfi1tfi2(4）最大栅射极电压UGES为10%ICM了限制故障情况下的电流和确保Otontofft长期使用的可靠性,应将栅射极电uCEUCEM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。4IGBT 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、单相半波可控整流电路(一一)电阻性负载电阻性负载1、电路图VTid备注组织上课，点名（2 分钟）理论教学（45 分钟）机动（3 分钟）u1u2uTRdUd2、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：U2a。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=u23、波形分析：根据如上分析，可画出波形如图所示ugtudidttuTt第14页辽宁冶金职业技术学院讲稿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11 cosUd2U2sintd(t)0.45U2221 cosUd 0.45U226、有效电压112U(2U2sint)d(t)U2sin22427、平均电流、有效电流及波形系数平均电流 Id:Ud1 cosU2Id 0.45Rd2Rd有效电流 I：UU21I sin2RdRd42波形系数 kf：sin22()IkfId2(1cos)当=0 时 kf=1。578、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:PUIU1sin2=0 时，cos最大为cos0.707SU2IU242备注第15页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容(二二)电感性负载电感性负载1、电路图uTuLU1udU2uR2、整流原理及波形分析u2=uT+ud=uT+uL+uR当 0tt1VT 截止，ud=0，uT=u2,id=0当t=t1时晶闸管开始导通;t1tt2VT 导通，此时有:ud=u2,uT=0,11diid(u2 eL)(u2 Ld)从零上升；RdRddt t=t2时,id达到最大t2tt3此时：ud=u2，uT=0,id逐渐下降u2t2tt4t3tt4此时由于 eL的作t1t3用，继续维持晶闸管导通，eL正的在减少，u2负的在增大.ud=u2t=t4此时备注理论教学（47 分钟）te ul2晶闸管ugtudtuTtidt关断，id=0t4tt5晶闸管截止，ud=0uT=u2id=0第16页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容（三（三)大电感性负载（接续流二极管大电感性负载（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IdTIdTId22T为晶闸管的导通角备注作业（3 分钟）D为二极管的导通角122IDidd(t)Id2212ITidd(t)Id22idtudtTtiDDiTtt第17页辽宁冶金职业技术学院讲稿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二、单相全波可控整流电路（一（一)电阻性负载电阻性负载1、电路图VT1iT1uT1u2u1u2uT2iT2VT22、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11 cosUdu2d(t)0.9U221U U2sin22Id=Ud/RdI=U/Rd备注组织上课，点名（2 分钟）理论教学（48分钟）idRdudu2tug1tudtuT1t12Kf全波IId1iT1Sin221Kf半波0.45(1cos)2t第18页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容备注（二（二)电感性负载电感性负载1、电路图2、整流原理及波形分析当 090时，每一个晶闸管导通半个周期。理论教学(48当 90时（电感较大），此时 Ud=0当 90 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）（22），此时，Ud=0结论:单相全波可控整流电路负载为电感性负载时，移相范围为（090）Ud计算公式为1Ud2U2sintd(t)0.9U2cos布置作业（2ud分钟）u2ttiT1ug1ud21tiT2tiDtttididtt电感性负载电感性负载大电感性负载加续流二极管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三、单相全控桥式整流电路(一一)电阻性负载电阻性负载1、电路图VT1U2VT4VT2备注组织上课，点名（2 分钟）理论教学（48 分钟）UdVT32、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1CosUd 0.9U22U2tug1.42.31.4tudidtuT1t第20页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容（二（二)大电感性负载大电感性负载1、电路图2、波形分析udt备注理论教学（45 分钟）作业（5 分钟）idtiT1iT4tiT2iT3t(三）反电动势负载三）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 u2idu2 ERd(2）当u2 E时晶闸管截止，此时ud有 ud=E,id=0EU2idtt第21页辽宁冶金职业技术学院讲稿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四、单相半控桥式整流电路（一）大电感性负载（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=0b。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ugud备注组织上课,点名（2 分钟）理论教学（48分钟)t121ttuT1tiT1tiT2tiD1tiD2tidti2t第22页辽宁冶金职业技术学院讲稿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（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u23 电流值计算公式晶闸管导通角T=由波形图可以得到TIdTIdId22ud备注理论教学(45分钟）作业（5 分钟）tTITIdId22IdDtD2IdIdId22uT1tDIDId2续流二极管承受的最大反向电压为2U2iT2 iD1iDiT1 iD2ttti2t第23页辽宁冶金职业技术学院教案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半波可控整流电路三相交流电2U2SintAB2U2Sin(t 120)2U2Sin(t 120)CuA uB uC画法uAB uBC uCA uBAuCBuAC画法A(一）电阻性负载一）电阻性负载1、电路图BC晶闸管共阴极连接2、工作原理及波形分析(1）=0 的点是对应的自然换流点（2)波形分析如下ua.0o30o时dABUd=1.17U2cosuguT1b。30o30o时1、电路图VT1AidVT2BVT3Cud2、工作原理及波形分析3、公式（1）Ud=1。17U2cosId=Ud/Rd（2）IdT=Id/31ITId（3）移相范围:0 o90 o3(4)晶闸管承受的最大电压为:UTM6U2duABCA备注理论教学（45 分钟）布置作业（5 分钟)RdBtugtidiT3iT1iT2iT3iT1t第26页辽宁冶金职业技术学院教案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：共阴135极组（1,3，5）,共阳极组(4，A6，2)。Bud(2)要使负载上有电流流过,则C必须使共阴极组和共阳极组中分别有一个（不在同一组）624理论教学（48 分导通.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。ab 区间：A 为正，B 为负，1 和 6 导通，ud=uABbc 区间:A 为正，C 为负，1 和 2 导通，ud=uACcd 区间：B 为正，C 为负，3 和 2 导通，ud=uBCde 区间:B 为正，A 为负，3 和 4 导通，ud=uBAef 区间：C 为正，A 为负，5 和 4 导通，ud=uCAfg 区间：C 为正，B 为负,5 和 6 导通,ud=uCB波形如图所示odu=0Aabug1tug2ug3ug4ug5ug6udttttttBcdCefAghBt第28页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容duA=30oBC备注ABtuduABuACuBCuBAuCAuCBuABttuT1uABuACt2uAB=60oCABtuduABuACuBCuBAuCAuCBuABtt第29页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容o2u=90ABCABtuABuACuBCuBAuCAuCBuABudtt由上图可知:（1）当60o时，ud为正值.（2）当 60o90o时，ud出现负值，但 ud为正(3)当=90o时,ud=0（4）当=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 1234561（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=2.34U2cos0o90o时（大电感）（2）(大电感）11IdTIdUT max2U2ITId33（3）大电感性负载:移相范围为 0o90o电阻性负载：移相范围为 0o120o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（）共阴极组由二极管组成，总是在自然换流点换流135ABudC6242、工作原理及波形分析(1）=0o时，晶闸管在自然换流点换流，此时与三相全控桥=0o时输出电压波形一样，即 Ud=2.34U2(2）0o60o时oo0 60duABCABtuABuACuBCuBAuCAuCBuABudttugt5126 Ud6U2Sint dt 6U2Sint dt226663Ud=1.17U2(1+cos）(0o60o）第31页辽宁冶金职业技术学院讲稿辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容（3)60o180o时备注理论教学(45 分钟)布置作业（5 分钟）或6U2sin(t)d(t)26163Ud26U2sintd(t)3则:Ud=1.17U2（1+cos）所以，三相半控桥电阻性负载时:Ud=1。17U2（1+cos)（0o180o）Ud176duAB60 180CooABtuduABuACuBCuBAuCAuCBuABttugt第32页辽宁冶金职业技术学院教案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辽宁冶金职业技术学院讲稿教学内容备注1 15 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？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 18 8型号为型号为 KP100KP1003 3、维持电流为、维持电流为 3mA3mA 的晶闸管，使用在图的晶闸管，使用在图 1-281-28 三个电路中是三个电路中是否合理？为什么否合理？为什么?(?(不考虑电压、电流裕量）不考虑电压、电流裕量）VTVT50K150VVT100V220V101（a）（b）（c）（1）如