《电力电子变流技术》课程教学大纲

129 ⑤ 存在干扰，也是起动失败的原因之一，为了增加系统的干扰力，脉冲形成电路接入电容C3、C4，在实际应用中，若干扰太大，可将这两个电容值适当的增加，并考虑自动调频信号线采用屏蔽线。起动时发生过电压保护动作，有时压敏电阻和阻容电路有火花产生，进行逆变保护时发生过电压保护动作，这种现象说明了电路发生了严重的过电压，逆变电路的电压无法释放，经滤波电抗进入整流电路，使压敏电阻上的电压很大，起动时整流电压很低。若感应电炉接在电路上，系统是不会发生这种现象的。若感应电炉短路，负载电路只存在电容。起动电容向负载投入电能后，电路不发生振荡，若逆变晶闸管在被触发，滤波电感中的能量再向电容充电，势必产生高电压，引起过电压保护动作，并造成整流电路硒片的过电压击穿。另外，逆变主电路发生短路时，也可能出现阻容放电的现象。

课题四 有源逆变电路

一、单相有源逆变电路

1．有源逆变的工作原理

整流与有源逆变的根本区别就表现在两者能量传送方向的不同。一个相控整流电路，只要满足一定条件，也可工作于有源逆变状态。这种装置称为变流装置或变流器。

（1）两电源间的能量传递

如图4－49所示，我们来分析一下两个电源间的功率传递问题。

(a) 电源逆串 (b) 电源逆串 (c) 电源顺串

图4-49 两个直流电源间的功率传递

图4－49（a）为两个电源同极性连接，称为电源逆串。当E1＞E2时，电流I从E1正极流出，流入E2正极，为顺时针方向，其大小为

REEI21

在这种连接情况下，电源E1输出功率P1＝E1I，电源E2则吸收功率P2＝E2I，电阻R上消耗的功率为PR＝P1－P2＝R I2，PR为两电源功率之差。

图4－49（b）也是两电源同极性相连，，但两电源的极性与(a)图正好相反。当E2＞E1时，电流仍为顺时针方向，但是从E2正极流出，流入E1正极，其大小为

《电力电子技术》教案

第1 次课3 学时授课时间06.2.22 教案完成时间06.2.15

课题（章节）第一章电力电子器件1.1 1.2 1.3 (包括绪论)

教学目的与要求：

通过该部分内容学习,使学生明白什么是电力电子技术? 电力电子技术的应用领域是

什么? 电力电子技术与自动化专业、电子信息工程专业之间的的关系是什么？通过前三

节的学习，学生应了解电力二极管、晶闸管等电力电子器件的基本结构、工作原理、主

要参数、应用场合等。

教学重点、难点：

器件的动态过程的波形的理解、器件的灵活应用是本次教学的重点和难点。

教学方法及师生互动设计：

启发式，帮助学生回忆已学过的“电子技术基础”的相关知识，进而更好地理解“电力电子技术”知识，使学生建立知识的联想链。

课堂练习、作业：

1、电力电子器件与信息电子器件的区别表现在哪些方面？

2、试述在变频空调器中，哪些属于自动化技术，哪些属于电力电子技术？

本次课堂教学内容小结介绍了电力电子技术背景知识、发展趋势。介绍了电力二极管、晶闸管工作原理、

基本特性和主要参数。本次课堂教学达到预期目的，不少学生通过听讲表现出对电力电

子技术课程的兴趣，课堂提问效果较好。学好该课程需要较好的电子技术、电路方面的

基础知识。

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《电力电子技术》教案

第2 次课3 学时授课时间06.3.1 教案完成时间06.2.23

课题（章节）第一章电力电子器件1.4 1.5 1.6

教学目的与要求：

通过该部分内容学习,使学生理解典型的全控型电力电子器件的工作原理、主要参数

工程应用情况。充分了解电力电子器件的驱动方式。对其它新型器件也有所了解。

教学重点、难点：

重点介绍晶闸管、IGBT、电力MOSFET三种应用最为广泛的器件的工作原理及其主要参数和工程应用。

教学方法及师生互动设计：

以实际生活中见到的的实例，启发学生对于晶闸管、IGBT、电力MOSFET等器件的应用的理解。如：调光台灯、风扇无极调速、电磁炉等。

课堂练习、作业：

电力电子技术课程设计

一、教学目标

本课程旨在让学生掌握电力电子技术的基本概念、原理和应用，培养学生分析和解决电力电子技术问题的能力。具体目标如下：

1. 知识目标：

– 了解电力电子技术的基本原理和特性；

– 掌握电力电子器件的工作原理和选用方法；

– 熟悉电力电子电路的分析和设计方法。

2. 技能目标：

– 能够分析简单的电力电子电路；

– 能够选用合适的电力电子器件进行电路设计；

– 能够进行电力电子设备的安装、调试和维护。

3. 情感态度价值观目标：

– 培养学生的创新意识和团队合作精神；

– 增强学生对电力电子技术领域的兴趣和自信心；

– 培养学生对电力电子技术应用的的责任感和使命感。

二、教学内容

本课程的教学内容主要包括电力电子技术的基本原理、电力电子器件、电力电子电路的分析与设计以及电力电子技术的应用。具体安排如下：

1. 电力电子技术的基本原理：

– 电力电子器件的工作原理；

– 电力电子电路的特性与分类。

2. 电力电子器件：

– 晶闸管及其驱动电路；

– 整流器、逆变器及其控制电路。

3. 电力电子电路的分析与设计： – 电力电子电路的基本分析方法；

– 电力电子电路的设计原则与步骤。

4. 电力电子技术的应用：

– 电力电子设备的功能与结构；

– 电力电子技术的应用领域。

三、教学方法

本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。主要包括：

1. 讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握电力电子技术的基本概念和原理；

2. 讨论法：通过小组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；

3. 案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解电力电子技术的应用；

4. 实验法：通过实验操作，让学生熟悉电力电子器件和电路的工作原理。

四、教学资源

本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。教材选用《电力电子技术》一书，参考书包括《电力电子器件》和《电力电子电路设计》。多媒体资料包括教学PPT、视频动画等。实验设备包括晶闸管、整流器、逆变器等实验装置。这些资源能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

电力电子技术课程设计

一、课程设计的目的

1. 掌握电力电子电路的设计方法，具体包含功率器件、电感、电容等选取原则和设计依据。

2. 掌握控制器的设计方法，尤其针对不同对象和采样时间PID控制参数的选用。

3. 掌握现代仿真工具的使用，针对仿真过程中出现的问题，能够独立或通过查找文献、小组讨论等方式分析问题产生的原因，寻找解决方案。

4. 撰写符合规范的课程设计报告。

二、基于Boost电路APFC原理及设计

2.1题目要求

设计基于Boost变换器的有源功率因数校正电路，额定功率为1kW，峰值功率为1.5kW，负载为电阻性负载。其输入交流电电压范围在190-240V/50Hz，其输出电压恒定在400V，在输入电压20%波动工况下，系统动态调整时间在0.5s内。功率器件工作频率：20kHz，输出电压波纹5%，电流波纹10%。

2.2BOOST电路及工作原理

图1 BOOST电路原理图

假设其中断电感、电容的值都极大，当IGBT导通时，电感通过电源进行充电，此时充电电流恒定，令其电流大小恒为I1，且此时，电容两端的电压向负载供电，由于电容的阻值很大，故输出电压为恒值，记为U0。令IGBT的开通的时间为ton，在此阶段中电感上积蓄的能量为Eon；当IGBT关断时，电源和电感共同向电容充电并向负载R进行供电。设IGBT的关断时间为toff，则此期间电感L释放能量为：

Eoff=(U0−E)I1toff 543QDLCZVduciCioBoost电路图iLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLQDLCZVduciCioiLbQ导通Q关断Q关断时电感电流为零adciLILmaxILminIiiLILmaxILminILminILmaxiQiDiCucΔUCttttttttttttILmaxILmaxILmaxiCuca 电感连流连续b 电感电流断续000000000000IitontoffTtonTt’off-IOImax-IOVGEVGE-IOImax-IO