《新能源汽车电力电子技术》教案第6课测试单相可控整流电路（二）.docx

课题测试单相可控整流电路(二)课时2课时(90min)教学目标知识目标：(1)了解单相桥式可控整流电路的组成及工作原理。(2)了解三相半波可控整流电路的组成及工作原理。技能目标：(1)能计算单相桥式整流电路的输出。(2)能计算三相半波整流电路的输出.素质目标：(1)提升文化素养，坚定文化自信。(2)增强实现中华民族伟大复兴的历史使命感。(3)树立技能成才、技能报国的理想信念。教学重难点教学重点：单相桥式可控整流电路的组成及工作原理，三相半波可控整流电路的组成及工作原理教学难点：单相桥式可控整流电路的工作原理，三相半波可控整流电路的工作原理教学方法讲授法、问答法、讨论法、实践教学法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤考勤【教师】使用APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因问题导入【教师】复习提问，随机遨请学生回答1 .整流电路由哪几部分组成？其作用是什么？2 .单相半波整流电路为什么称为“半波"整流电路？具有哪些优缺点？【学生】观看、聆听、理解、记忆传授新知【教师】讲解新知2.1.3单相桥式全控整流电路相比于单相半波整流电路,单相桥式整流电路输出的直流电压、电流脉动小，能够有效改善变压器的直流磁化现象，提高变压器的效率，因此应用范围更广。单相桥式整流电路可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路。【教师】扫码播放“带反电动势负载的单相桥式全控整流电路分析”微课视频(详见教材)，讲解新知1.带电阻性负载1)电路的组成【教师】展示“带电阻性负载的单相桥式全控整流电路”图片(详见教材)，提出问题，随机邀请学生回答桥式全控整流电路相较于半波整流电路发生了哪些变化?【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知带电阻性负载的单相桥式全控整流电路,它主要由整流变压器T、四个晶闸管VTLVT4以及负载电阻R组成。其中，VTkVT4组成一组桥臂，VT2、VT3组成另一组桥臂,而变压器二次电压U2的两端接在每组桥臂的中点。2)电路的工作波形【教师】展示“带电阻性负载的单相桥式全控整流电路的工作波形”图片(详见教材)，提出问题，随机邀请学生回答桥式全控整流电路的工作波形相较于半波整流电路发生了哪些变化？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知通过分析,可得到以下结论。(1)电路中两组桥臂上的晶闸管触发脉冲在相位上相差180°,每组晶闸管的导通角为=-0(2)单相桥式全控整流电路输出直流电的脉动程度小于单相半波可控整流电路。(3)在桥式整流电路变压器的二欠绕组中，正半周期与负半周期的电流方向相反且波形对称,因此不存在半波整流电路中的直流磁化现象。【教师】提出问题，随机邀请学生回答桥式全控整流电路相较于半波整流电路最显著的特点是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲述“注意”的相关内容单相桥式全控整流电路在电源电压的正、负半周期内都能够进行整流，且其输出整流电压在一个周期内脉动两次。【学生】聆听、思考、理解、记忆3)电路的输出以下为带电阻性负载的单相桥式全控整流电路基本参数的计算公式。(I)电路输出电压和输出电流分别为U0三-zy2U2sintd(t)=/力(1+cos)=0.9C721+；Sa4=0.9"l+coSa(2)每个晶闸管承受的最大反向电压为(3)通过晶闸管电流的平均值为045l÷cos(4)通过每个晶闸管电流的有效值为-smt dtU2 Isin2 -a Tv 4 + 2【教师】讲述“注意”的相关内容如果不考虑整流电路变压器的损耗，则要求变压器的容量为S=U212.【学生】聆听、思考、理解、记忆2.带阻感性负载1)无续流二极管时的工作波形【教师】展示“无续流二极管时带阻感性负载的单相桥式全控整流电路及其工作波形”图片(详见教材)，提出问题，随机邀请学生回答仔细观察图片，带阻感性负载和带电阻性负载的电路有何变化？工作波形有何变化？【学生】聆听、观察、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知(1)在U2正半周期的t-区间，VTVT4在3U时刻触发开通，在此区间内UO=U2.(2)-(3)详见教材。【教师】讲述“注意”的相关内容为了方便讨论，假设电路已经工作于稳态，在图2-8(b)中的03匕区间反映了在电源电压的上个工作周期中，VT2、VT3在电感作用下保持导通时的波形。【学生】聆听、思考、理解、记忆2)有续流二极管时的工作波形与单相半波可控整流电路一样，为了减小电压负值的影响，提高电路输出电压，扩大移相范围，带阻感性负载的单相桥式全控整流电路也会在负载两端并联一个续流二极管。【教师】展示“有续流二极管时带阻感性负爹的单相桥式全控整流电路及其工作波形”图片(详见教材)，提出问翘，随机邀请学生回答加入续流二极管后，电路和工作波形发生了哪些变化？【学生】聆听、现察、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知通过分析，可得到以下结论。(1)无续流二极管时单相桥式全控整流电路的移相范围为0°90°,而有续流二极管时单相桥式全控整流电路的移相范围为0°180。(2)无续流二极管时单相桥式全控整流电路晶闸菅承受的最大正、反向电压均为U2,而有续流二极管时单相桥式全控整流电路晶闸管承受的最大反向电压为U2,最大正向电压为号U?.(3)有续流二极管时,带阻感性负载的单相桥式全控整流电路的工作波形与带电阻性负载的相同，其各项参数也相同。以下为无续流二极管时单相桥式全控整流电路基本参数的计算公式。(1)电路输出电压和输出电流分别为C7o=亚SSmStdst=0.9U2cosa3aTO.gN0.9.cos(2)通过晶闸管电流的平均值和有效值分别为TVr=LO=0.45cosVr2。R【教师】提出问题，随机邀请学生回答单相可控整流电路的优点有哪些？存在哪些缺陷？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知单相可控整流电路虽然结构简单，调试、维护方便，但电路的整流电压脉动大、脉动频率低，因此只适用于/溶量、对整流指标要求不高的场合。当整流电路容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波且便于控制时，就需要采用三相可控整流电路。三相可控整流电路可分为三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、双反星形可控整流电路、十二脉波整流电路等。其中,三相半波可控整流电路是最基本的一种电路，而应用最广泛的是三相桥式全控整流电路和三相桥式半控整流电路。2.2.1三相半波可控整流电路1.带电阻性负载1）电路的组成三相半波可控整流电路根据晶闸管接线方式的不同，可分为三相半波共阴极组可控整流电路和三相半波共阳极组可控整流电路。由于采用共阴极接法时触发电路有公共端，接线方便，因此三相半波共阴极组可控整流电路应用更为广泛。【教师】展示“带电阻性负载的三相半波共阻极组可控整流电路”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答三相半波整流电路相较于单相半波整流电路发生了哪些变化？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电路主要由三个共阴极的晶闸管VTuVT2、VTs,整流变压器T,以及负载电阻R组成。【教师】讲述"点拨”的相关内容为了使三次谐波的感应电流形成回路，避免三次谐波流入电网，变压器一次绕组一般连接成三角形。而为了引出中性线作为三个单相整流支路的共用回路，变压器的二欠绕组必须连接成星形。【学生】聆听、思考、理解、记忆2）电路的工作波形（1）=O。时的工作波形。【教师】展示“=0°时带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电蹈的工作波形”图片（详见教材），讲解新知tt2.3t3、t4为相电压的交点，称为自然换相点。三相半波共阴极组可控整流电路的自然换相点是各晶闸管触发开通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管控制角的起点，即a=0。自然换相点之间的相位依次相差120°,三相触发脉冲之间的相位也依次相差120。【教师】讲述“点拨”的相关内容单相可控整流电路的自然换相点是变压器二次电压U2的过零点.【学生】聆听、思考、理解、记忆在tt2区间，Uo与UU的波形相同，io的波形与Uo的波形一致。【教师】讲述“注意”的相关内容变压器二次侧各相绕组的电流与各相晶闸管流过的电流相同，每个周期只有单方向电流流过，因此变压器二欠绕组的电流中存在直流分量,会出现直流磁化问题。【学生】聆听、思考、理解、记忆 在312313区间，Uo=UV,ivi=0,UVTl=UU-UV=-UUV. 在3t33U区间，Uo=UW,iv=0,UVTl=UU-UW=-UUW«VT2与VT3的电压和电流波形与VTi相同，波形之间的相位依次相差120°,因此Uo在一个周期内有三次脉动，其脉动频率是电源频率的三倍。【教师】讲述“注意”的相关内容当<0°且晶闸管触发脉冲宽度较窄时，会发生输出电压突然变小的情况，而三个晶闸管轮流间隔开通，U0的波形断续，这会造成电路无法正常工作，因此在实际应用中，必须对最小控制角CCmin进行限制。【学生】聆听、思考、理解、记忆(2)a=30°时的工作波形。【教师】展示“a=30。时带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电路的工作波形”图片(详见教材)，提出问遨，随机邀请学生回答试参考a=0°时的分析，对a=30。时工作波形进行分析.【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知(3) CX=90。时的工作波形。【教师】展示“a=90°时带电阻性负载的三相半波共阻极组可控整流电路的工作波形”图片(详见教材)，提出问题，随机邀请学生回答试参考a=0°时的分析，对a=90°时工作波形进行分析.【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知通过对带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电路工作波形的分析，可得到以下结论.(1)当a=0°时，UO的波形为三相相电压正半周的包络线。(2)当a增大时，晶闸管电压中的正电压增大，而Uo随之减小。(3)当a>150°时，晶闸管因承受反向电压而关断。此时，a,=0,晶闸管电压与电源相电压相同。(4)当()°<a<30°时，uo的波形是连续的；当30。<a<150°时，u°的波形是断续的.因此，带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电路的移相范围为0°150°3)电路的输出由于电路输出波形有连续部分和断续部分，因此需要分开计算这两部分的电路参数。以下为带电阻性负载的三相半波共阴极组可控整流电路基本参数的计算公式。(1)电路输出电压、输出电流。当0。VaV30。时3U0=62L723mtdt=-cosa=1.17(J2cosa2xjj*2UUeI三-=1.17-cosaRR当30。<a<150。时Uo=y-J三4,V2C72sinfyfdt=+cos+a三0.675C72l+8s(2+aJ=-=0.675当1+COSe+a)(2)通过每个晶闸管电流的有效值。当0。<a<30。时当30°VCt<150°时rIlfM(J2sindrfU15a工Q,1.T丫2/什(RJPV12288(3)每个晶闸管承受的