电力电子技术教案讲稿(龙志文版)Word下载.doc

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教学目标

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、难点及解决方法

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

教学基本内容与教学设计

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

教学方法

讲授法

教学手段

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

辽宁冶金职业技术学院讲稿

教学内容

备注

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

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。

（ACà

DC）

2）逆变器：

把固定直流电压变为固定的或可调的交流电压。

（DCà

AC）

3）斩波器：

把固定直流电压变为可调直流电压。

4）交流调压器：

把固定交流电压变为可调的交流电压。

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）

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

Ø

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

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

组织上课（2分钟）

理论教学（43分钟）

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

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

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：

①阳极电压减小到零或加反向电压。

②增大回路负载电阻。

晶闸管导通以后门极失去作用。

复习相关知识（5分钟）

理论教学（40分钟）

§

1.3晶闸管

第

（2）次课

掌握晶闸管的工作特性和主要参数

晶闸管的工作原理、工作特性和主要参数

晶闸管的伏安特性

晶闸管的主要参数

ü

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

实物

作业3道题

主要内容下次课以提问方式进行复习，要求通过作业掌握

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%UDSM

UR0——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90%URSM

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；

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（2~3倍），即选实际工作时最大电压的2~3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

波形在一个周期内的平均值

组织上课，点名（2分钟）

复习（5分钟）

理论教学（33分钟）

有效值，即为“方均根”

波形系数：

有效值与平均值之比为波形系数。

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=（2~4）IH。

5、型号

理论教学（50分钟）

1.4全控型电力电子器件

第（3）次课

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

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）

2、GTR的基本特性：

3、GTR的主要参数

三、IGBT

1、IGBT的结构和工作原理

2、IGBT的基本特性：

3、IGBT的主要参数

4、IGBT的锁定效应

自学典型全控型器件的相关内容

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。

1．GTO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。

GTO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。

因此，通过门极加正触发信号使GTO触发导通，通过门极加负触发信号使GTO关断。

2．GTO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的开通时间包括延迟时间和上升时间，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、下降时间和尾部时间，其中存储时间和下降时间的和定义为关断时间。

3．GTO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

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

为最大可关断阳极电流与门极最大负电流之比。

表示GTO的关断能力，值越大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。

GTO（30分钟）

内容主要以自