晶闸管变流技术课程

目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1。

2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1)1。

3 课题设计要求 (1)1.4 课题主要内容 (2)2 主电路设计 (3)2.1 总体设计思路 (3)2.2 系统结构框图 (3)2。

3 系统工作原理 (4)2。

4 对触发脉冲的要求 (5)3 主电路元件选择 (6)3.1 晶闸管的选型 (6)4 整流变压器额定参数计算 (7)4。

1 二次相电压U2 (7)4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (8)5 触发电路的设计 (10)6 保护电路的设计 (12)6.1 过电压的产生及过电压保护 (13)6。

2 过电流保护 (13)7 缓冲电路的设计 (14)8 总结 (17)1 绪论1.1 课题背景当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用，直流调速系统是自动控制系统的主要形式.由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统（简称KZ—D系统）和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

可控硅虽然有许多优点,但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。

为了使器件能够可靠地长期运行,必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施.为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护;在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护;在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。

随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛.由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%~40％，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节.1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。

目录第1章绪论 (1)1.1 电力电子技术的发展 (2)1.2 电力电子技术的应用 (2)1.3 电力电子技术课程中的整流电路 (3)第2章系统方案及主电路设计 (4)2.1 方案的选择 (4)2.2 系统流程框图 (5)2.3 主电路的设计 (6)2.4 整流电路参数计算 (8)2.5 晶闸管元件的选择 (9)第3章驱动电路设计 (11)3.1 触发电路简介 (11)3.2 触发电路设计要求 (11)3.3 集成触发电路TCA789 (12)3.3.1 TCA785芯片介绍 (12)3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (16)第4章保护电路设计 (17)4.1 过电压保护 (17)4.2 过电流保护 (18)4.3 电流上升率di/dt的抑制 (18)4.4 电压上升率du/dt的抑制 (19)第5章系统MATLAB仿真 (20)5.1 MATLAB软件介绍 (20)5.2 系统建模与参数设置 (20)5.3 系统仿真结果及分析........................ 错误！未定义书签。

设计体会.. (28)参考文献 (29)附录A 系统电路图 (30)附录B 元器件清单 (23)第1章绪论1.1 电力电子技术的发展晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。

晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。

并且，其应用范围也迅速扩大。

电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。

晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。

对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。

晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。

这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。

70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。

十七、职业技术学院（高职专科）学院根据市场人才需求的变化，逐步完善符合市场需求的人才培养方案，建设了一支相对稳定的“双师型”专兼职结合的教师队伍，建设了一批功能较为齐全的实验室，建立了一批产学结合并且和就业紧密链接的实践基地，为培养具有实践能力强、职业道德良好的高技能人才提供了充分保证。

学院十分重视专业和课程建设，并取得喜人成果。

《机械制造与自动化》、《旅游管理》、《计算机系统维护》、《证券投资与管理》等专业被评为省级品牌专业；《机械制造与自动化》、《会计电算化》专业被评为省市级示范专业，同时，这两个专业又是省级教学改革试点专业；《机械制造技术》、《会计电算化》、《工程力学》、《机械制图与计算机绘图》、《导游业务》、《Visual Basic 程序设计》、《互换性与测量技术》、《金融概论》、《财务管理》等9门课程被评为省级精品课；省级教学团队3个；省级专业带头人3人；教材《中国税制》、《财务管理》被评为省级精品教材。

74、机械制造与自动化专业培养目标：培养适应我省地方支柱产业需要的，具有扎实的专业理论基础和专业技能，在机械加工工艺编制、机械加工工艺装备以及数控化设备的使用、调试、维护等方面有技术专长的高技能人才。

主要课程：机械制图与计算机绘图、机械设计基础、电工及电子技术、计算机基础、公差及技术测量、机械CAD/CAM、数控机床及数控编程、数控机床应用与维护、机械制造技术、液压及气压传动等。

75、电气自动化技术专业培养目标：培养学生具备从事电气自动化设备的设计、安装、调试、维修、维护、售后技术服务等多方面能力，具有扎实的专业基础和专业实践能力的高技能人才。

主要课程：电路基础、模拟电子、数字电子、电机及拖动基础、晶闸管变流技术、单片计算机原理及应用、检测技术、电气控制技术、过程控制系统、可编程控制器原理与应用、工厂供电与节能技术等。

76、计算机系统维护专业培养目标：培养具备从事计算机软件应用、计算机系统维护、计算机网络管理与应用等必备的岗位知识和职业技能，能熟练应用计算机基本理论及网络管理知识，对计算机系统进行维护和网络开发的高技能人才。

电力电子技术课程教学大纲（POWERE1ECTRONIC）总学时数：40其中:实验学时数：0课外学时数：0学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化专业的基础课程，它的任务是使学生掌握各类电力电子器件的工作原理，特性和主要参数及其各类变流装置发生的电磁过程，基本原理，控制方法，设计计算，实验技能以及它们的技术经济指标。

以便学生毕业后具有进一步掌握各种变流装置的能力，并为后续课“电力拖动与运动控制系统”打好基础。

二、课程教学的基本要求（一）掌握电力电子器件（主要为晶闸管，电力晶体管，可关断晶闸管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管）的工作原理，特性和主要参数（含驱动、缓冲和保护电路）。

（二）熟练掌握单相，三相整流电路和有源逆变电路的基本原理，波形分析和各种负载对电路运行的影响，并能对上述电路进行初步的设计计算（包括触发电路与保护环节）。

（三）3.了解无源逆变、直流斩波、交流调压和交-交变频电路的工作原理，了解并掌握PWM控制技术及PW型逆变电路的基本原理和控制方法。

（四）初步了解软开关技术的基本概念和常用的组合变流电路的主要形式。

（五）初步了解电力电子学科的发展趋势。

（六）掌握基本变流装置的调试实验方法。

三、课程的教学内容、重点和难点绪论基本内容：电力电子技术的基本概念和内涵，电力电子技术发展历程，电力电子技术应用领域，本课程在国民经济中的作用意义，本课程的特点和学习方法。

基本要求：使学生了解电力电子技术的基本概念和内涵，了解本课程的重要性，认识到他所学的内容仅是电力电子学科中的最基本的内容,而本学科还有很多重要的课题有待去学习，去解决。

第一章电力电子器件一、电力电子器件概述基本内容：电力电子器件的概念和特征；电力电子系统的构成；电力电子器件的分类。

基本要求：1、了解电力电子器件的基本概念、主要特征以及主要类型；2、了解应用电力电子器件构成的系统的主要组成部分及各部分功能。

单元十三电力电子技术基础（教案）注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学：1．检查出勤情况。

2．检查学生教材，习题册是否符合要求。

3．宣布上课。

引入新课：1．可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

2．通过实物演示及列举实例，让学生了解桥式整流电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。

讲授新课：13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。

比较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图13-2-1所示。

在变压器副边电压u的正半周（a端为正）时，T1和D2承受正向电压。

这时如对晶闸管T1引入触发信号，则T1和D2导通，电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。

同样，在电压u的负半周时，T2和D1（讲解）（讲解）观看PPT：整流电路)承受正向电压。

这时，如对晶闸管T 2引入触发信号，则T 2和D 1导通，电流的通路为： b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。

电压与电流的波形如图13-2-2所示。

桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1．晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。

《电力电子技术》课程标准课程代码：建议课时数：96 学分：6适用专业：电气自动化技术先修课程：电工技术基础、电子技术基础(模电/数电)、电机控制技术后续课程：维修电工高级工供配电技术电子产品装配与调试一、前言1.课程的性质《电力电子技术》是江苏省五年制高职电气自动化技术专业的一门核心专业课程，其目标是培养学生具备从事电气自动化运行中变流设备及其控制设备的安装、调试与维修的基本职业能力，本专业学生应达到国家维修电工职业资格证书中中级工和高级工相关技术考证的基本要求。

其任务是：2.设计思路本课程标准以电气自动化专业学生的就业为导向，根据行业专家对电气自动化专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，遵循学生认知规律，紧密结合国家维修电工职业资格证书中的考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。

为了充分体现应用技术引领、实践导向课程思想，要将本课程的教学活动分解设计成若干单元技术，以模块为单位组织教学，以典型设备为载体，引出相关专业理论知识，使学生在实践中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。

本课程建议课时为96学时。

课时数以课程内容的重要性和容量来确定。

二、课程目标通过理实一体化的教学活动，掌握电气自动化运行中整流器、斩波器、变频器等变流设备及其控制设备应用的技能和相关理论知识，能完成本专业相关岗位的工作任务。

1.知识目标（1）掌握不可控器件电力二极管的识别、选择、运用的知识；（2）掌握半控型器件晶闸管、IGBT、GTR、MOEFET等全控型器件的识别、选择、运用的知识；（3）掌握触发电路与主电路的同步；（4）掌握晶闸管及其整流电路的保护方式的选择和设置知识。

2.能力目标（1）会晶闸管典型的触发电路的安装、调试与常见故障的排除维护；（2）会单相电力电子控制电路的安装、调试与维护；（3）会三相变流电路系统的安装、调试与维护；（4）会识读通用变频器系统的说明书、系统图；（5）能设置变频器系统参数；（6）会调试典型变频器系统；（7）能排除典型变频器系统的常见故障。

摘要电力电子变流技术是自动化专业重要的专业基础课，文章结合我校的特色和教学实践，从教学内容、教学方法、教学手段以及课程考核手段等方面进行探索和研究，总结出使电力电子变流技术课程教学更符合应用型的人才培养模式，提高学生对电力电子变流技术的知识积累和技术能力,提高学生对电力电子技术的掌握。

关键词电力电子教学内容考核制度仿真软件Reforming "Power Electronics Converter Technology"Course,Training Applied Talents //Nie RuAbstract Power electronics converter technology is an impor －tant specialized fundamental course in automation major,com －bined with the characteristics of our school and teaching prac －tice,this paper explores and researches from the teaching con －tent,teaching method,teaching means,and course evaluation measure and so on,summarizes the more applied talent train －ing mode in Power electronics converter technology course teaching,enhances knowledge accumulation of the students to the power electronics converter technology and the technical ability,enhances the acquirement to the power electronic of students.Key words power electronics;teaching content;evaluation sys －tem;simulation softwareAuthor 's address College of Electronic Information Engineer －ing,Guangzhou College of South China University of Technolo －gy,510800,Guangzhou,Guangdong,China电力电子变流技术是一门利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，以信息电子、电力、控制理论等课程为基础，跨越了“电力”、“电子”和“控制”3个领域，是一门理论和实践相结合的课程。