榆林学院：《电力电子技术》课程教学资源（授课教案2，共二十讲，主讲教师：李艳）

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目可控整流与直流调速任务1晶闸管性能测试一、任务描述能够通过对晶闸管元件进行正确接线及判断电极，从而理解晶闸管的工作原理及特性，正确表示晶闸管的电气符号，识别并读懂晶闸管的伏安特性曲线和额定参数，能够根据实际电路正确选择晶闸管的型号。任务完成时要求做到：1、能只用万用表识别判断晶闸管的管脚及好坏。2、正确连接晶闸管简易测试电路并运行。3、总结晶闸管的开关条件，符号表示。4、读懂晶闸管的伏安特性曲线及主要参数含义。5、根据实际电路正确选择晶闸管元件型号。6、小组讨论学习，共同完成任务，并形成任务报告单。二、相关资料及资源相关资料：1、教材晶闸管、触发与整流"部分2、电力电子实验指导书3、补发资料相关资源1、网络资源2、电力电子实验台3、晶闸管、万用表等4、数字仿真软件5、示波器等

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 可控整流与直流调速 任务 1 晶闸管性能测试 一、任务描述 能够通过对晶闸管元件进行正确接线及判断电极，从而理解晶闸管的工作 原理及特性，正确表示晶闸管的电气符号，识别并读懂晶闸管的伏安特性曲线 和额定参数，能够根据实际电路正确选择晶闸管的型号。 任务完成时要求做到： 1、能只用万用表识别判断晶闸管的管脚及好坏。 2、正确连接晶闸管简易测试电路并运行。 3、总结晶闸管的开关条件，符号表示。 4、读懂晶闸管的伏安特性曲线及主要参数含义。 5、根据实际电路正确选择晶闸管元件型号。 6、小组讨论学习，共同完成任务，并形成任务报告单。 二、相关资料及资源 相关资料： 1、教材“晶闸管、触发与整流”部分 2、电力电子实验指导书 3、补发资料 相关资源 1、网络资源 2、电力电子实验台 3、晶闸管、万用表等 4、数字仿真软件 5、示波器等

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目可控整流与直流调速任务2直流电动机调压调速可控整流电源设计一、任务描述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，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。此外，应有双窄脉冲形成环节。同时考虑保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行选型。设计要求：1、输入交流电源：三相140V，F-50Hz。2、直流输出电压：50~150V。3、直流输出电流额定值50A。4、直流输出电流连续的最小值为5A。5、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。6、说明所选器件的型号、参数。二、设计内容1、整流电路的选择2、整流变压器额定参数的计算3、晶闸管电流、电压额定值的选择4、平波电抗器电感值的计算5、保护电路的设计6、触发电路的设计7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图8、列出主电路所用元器件的明细表9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 可控整流与直流调速 任务 2 直流电动机调压调速可控整流电源设计 一、任务描述 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，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。此外，应有双窄脉冲形成环节。同时考虑保护电路和缓冲电路， 通过参数计算对晶闸管进行选型。 设计要求： 1、输入交流电源：三相 140V，f=50Hz。 2、直流输出电压：50~150V。 3、直流输出电流额定值 50A。 4、直流输出电流连续的最小值为 5A。 5、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。 6、说明所选器件的型号、参数。 二、设计内容 1、整流电路的选择 2、整流变压器额定参数的计算 3、晶闸管电流、电压额定值的选择 4、平波电抗器电感值的计算 5、保护电路的设计 6、触发电路的设计 7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图 8、列出主电路所用元器件的明细表 9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目直流斩波与开关电源任务3直流降压斩波电路的设计一、任务描述直流波的一个重要应用领域是直流供电电源。在各种应用场合中，不同用电设备所需要的直流供电电压的等级不同，采用直流斩波器可以将单一的、不稳定的直流输入电压变换成负载所需要的稳定的、不同电压等级的直流供电电压，因为直流斩波器工作在开关状态，因此这种类型的直流供电电源也称为开关电源。开关电源在计算机、通信等各个领域也得到了广泛的应用。设计要求：1、直流输入电压200V。2、输出电压50V-100V连续可调。3、输出最大电流40A。4、实现DC-DC变换，接阻感性负载。5、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。6、说明所选器件的型号、参数。二、设计内容1、Buck电路的设计2、开关管电流、电压额定值的选择3、续流二极管的选择4、平波电抗器电感值的计算5、保护电路的设计6、触发电路的设计7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图8、列出主电路所用元器件的明细表9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 直流斩波与开关电源 任务 3 直流降压斩波电路的设计 一、任务描述 直流斩波的一个重要应用领域是直流供电电源。在各种应用场合中，不同 用电设备所需要的直流供电电压的等级不同，采用直流斩波器可以将单一的、 不稳定的直流输入电压变换成负载所需要的稳定的、不同电压等级的直流供电 电压，因为直流斩波器工作在开关状态，因此这种类型的直流供电电源也称为 开关电源。开关电源在计算机、通信等各个领域也得到了广泛的应用。 设计要求： 1、直流输入电压 200V。 2、输出电压 50V-100V 连续可调。 3、输出最大电流 40A。 4、实现 DC-DC 变换，接阻感性负载。 5、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。 6、说明所选器件的型号、参数。 二、设计内容 1、Buck 电路的设计 2、开关管电流、电压额定值的选择 3、续流二极管的选择 4、平波电抗器电感值的计算 5、保护电路的设计 6、触发电路的设计 7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图 8、列出主电路所用元器件的明细表 9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目直流新波与开关电源任务4开关电源的设计一、任务描述开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路：转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源。设计要求：1、设计和制作12V,15V24V,36V中任一种开关电源并利用单片机检测显示电压。2、采用隔离或非隔离变换电路。3、采用TOP或PWM芯片实现。4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。5、说明所选器件的型号、参数。二、设计内容1、系统总电路的设计2、变换电路的选择3、控制器及控制方案设计4、显示电路的设计5、保护电路的设计6、触发电路的设计7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图8、列出主电路所用元器件的明细表9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 直流斩波与开关电源 任务 4 开关电源的设计 一、任务描述 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率， 维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电 能，可以满足各种对参数的要求。广义地说，利用半导体功率器件作为开关， 将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变 时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源。 设计要求： 1、设计和制作 12V,15V,24V,36V 中任一种开关电源并利用单片机检测显 示电压。 2、采用隔离或非隔离变换电路。 3、采用 TOP 或 PWM 芯片实现。 4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。 5、说明所选器件的型号、参数。 二、设计内容 1、系统总电路的设计 2、变换电路的选择 3、控制器及控制方案设计 4、显示电路的设计 5、保护电路的设计 6、触发电路的设计 7、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图 8、列出主电路所用元器件的明细表 9、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目单相交流调压调光灯任务5单相交流调压电路设计一、任务描述交流调压是将幅值固定的交流电能转化为同频率的幅值可调的交流电能。交流调压电路广泛应用于灯光控制、工业加热、感应电机调速以及电解电镀的交流侧调压等场合。双向晶闸管是由普通晶闸管派生出来的，在交流电路中可以代替一组反并联的普通晶闸管，只需一个触发电路。因其具有触发电路简单、工作性能可靠的优点，在交流调压、无触点交流开关、温度控制、灯光调节及交流电动机调速等领域中应用广泛，是一种比较理想的交流开关器件。设计要求：1、输入交流220V。2、采用双向晶闸管开关器件，电阻性负载。3、α=0时，电灯最亮，随着α的增大，灯的亮度由亮变暗，当α=元时，灯熄灭。4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。5、说明所选器件的型号、参数。6、提升部分：分析感性负载的情况。二、设计内容1、系统总电路的设计2、采用集成触发器组成的双向晶闸管触发电路设计3、控制器及控制方案设计4、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图5、列出主电路所用元器件的明细表6、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 单相交流调压调光灯 任务 5 单相交流调压电路设计 一、任务描述 交流调压是将幅值固定的交流电能转化为同频率的幅值可调的交流电能。 交流调压电路广泛应用于灯光控制、工业加热、感应电机调速以及电解电镀的 交流侧调压等场合。 双向晶闸管是由普通晶闸管派生出来的，在交流电路中可以代替一组反并 联的普通晶闸管，只需一个触发电路。因其具有触发电路简单、工作性能可靠 的优点，在交流调压、无触点交流开关、温度控制、灯光调节及交流电动机调 速等领域中应用广泛，是一种比较理想的交流开关器件。 设计要求： 1、输入交流 220V。 2、采用双向晶闸管开关器件，电阻性负载。 3、α=0 时，电灯最亮，随着 α 的增大，灯的亮度由亮变暗，当 α=π 时， 灯熄灭。 4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。 5、说明所选器件的型号、参数。 6、提升部分：分析感性负载的情况。 二、设计内容 1、系统总电路的设计 2、采用集成触发器组成的双向晶闸管触发电路设计 3、控制器及控制方案设计 4、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图 5、列出主电路所用元器件的明细表 6、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单学习课程电力电子技术学习项目无源逆变电路任务6电压型无源逆变电路设计一、任务描述把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。设计要求：1、输入直流电压100V。2、输出功率为200W。3、输出电压波形为1kHz方波。4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。5、说明所选器件的型号、参数。二、设计内容1、系统总电路的设计2、驱动电路设计3、过压与过流保护电路的设计4、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图5、列出主电路所用元器件的明细表6、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单 学习课程 电力电子技术 学习项目 无源逆变电路 任务 6 电压型无源逆变电路设计 一、任务描述 把直流电变成交流电称为逆变。逆变电路分为三相和单相两大类。其中， 单相逆变电路主要采用桥式接法。 无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直 流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。它在交流电机变频调速、 感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。 电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于 电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源的钳 位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。 设计要求： 1、输入直流电压 100V。 2、输出功率为 200W。 3、输出电压波形为 1kHz 方波。 4、给出整体设计框图，画出系统的完整原理图。 5、说明所选器件的型号、参数。 二、设计内容 1、系统总电路的设计 2、驱动电路设计 3、过压与过流保护电路的设计 4、画出完整整的主电路原理图和控制电路原理图 5、列出主电路所用元器件的明细表 6、仿真分析验证

《电力电子技术》模块设计任务单模块一可控整流与直流调速项目一单相可控整流调光灯电路任务3调光灯电路仿真与实验验证一、任务描述对于大、中电流容量的晶闸管，由于电流容量增大，要求触发电路的功率增大，为了保证其触发脉冲的可靠性，采用集成触发器。通过调整触发角的大小，改变调光灯的亮度。任务完成时要求做到：1、能阅读单相全控桥式整流调光灯电路图2、能理解单相全控桥式整流调光灯电路的工作原理；3、能进行单相全控桥式整流调光灯电路的安装接线；4、能使用电工电子仪表进行单相全控桥式整流调光灯的调试：5、能对单相全控桥式整流调光灯电路进行维护。6、小组讨论学习，共同完成任务，并形成任务报告单。二、相关资料及资源相关资料：1、教材“晶闸管、触发与整流部分2、电力电子实验指导书3、补发资料相关资源1、网络资源2、电力电子实验台3、晶闸管、万用表等4、数字仿真软件

《电力电子技术》模块设计任务单 模块一 可控整流与直流调速 项目一 单相可控整流调光灯电路 任务 3 调光灯电路仿真与实验验证 一、任务描述 对于大、中电流容量的晶闸管，由于电流容量增大，要求触发电路的功率 增大，为了保证其触发脉冲的可靠性，采用集成触发器。通过调整触发角的大 小，改变调光灯的亮度。 任务完成时要求做到： 1、能阅读单相全控桥式整流调光灯电路图； 2、能理解单相全控桥式整流调光灯电路的工作原理； 3、能进行单相全控桥式整流调光灯电路的安装接线； 4、能使用电工电子仪表进行单相全控桥式整流调光灯的调试； 5、能对单相全控桥式整流调光灯电路进行维护。 6、小组讨论学习，共同完成任务，并形成任务报告单。 二、相关资料及资源 相关资料： 1、教材“晶闸管、触发与整流”部分 2、电力电子实验指导书 3、补发资料 相关资源 1、网络资源 2、电力电子实验台 3、晶闸管、万用表等 4、数字仿真软件

《电力电子技术》模块设计任务评价表学习任务名称任务名任务工作小组标准自我评分教师评分班组评分评分内容分值(20%)(30%)(50%)任务的领会及计划阶段是否清楚组内分工，是否清楚任5务内容及要求5是否给定了实施计划任务实施执行阶段观察与学习是否积极进行1510是否在规定时间内完成任务15是否独立完成S是否注意安全文明学习5是否具有环保意识任务完成效果检查10是否指出电路的结构及工作原理10任务完成质量5表达是否清晰、流畅评价对任务设置合理性的评价55任务有待改进之处5改进方法总分100

《电力电子技术》模块设计任务评价表 学习任务名称 任务名 任务工作小组 评分内容 标准 分值 自我评分 （20%） 班组评分 （30%） 教师评分 （50%） 任务的领会及计划阶段 是否清楚组内分工，是否清楚任 务内容及要求 5 是否给定了实施计划 5 任务实施执行阶段 观察与学习是否积极进行 15 是否在规定时间内完成任务 10 是否独立完成 15 是否注意安全文明学习 5 是否具有环保意识 5 任务完成效果检查 是否指出电路的结构及工作原理 10 任务完成质量 10 表达是否清晰、流畅 5 评价 对任务设置合理性的评价 5 任务有待改进之处 5 改进方法 5 总分 100

电力电子技术课程教案第1讲课时2理论课实训课实验课口习题课口其他口课程类别安排授课题目1 绪论教学目的、要求1.掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容：2.了解电力电子技术的发展史；3.了解电力电子技术的应用、电力电子技术的发展前景；4.．了解本教材的内容。教学重点及难点重点：电力电子器件的分类，电能的4种变换形式。难点：无方法及手教学过程段多媒体导入：电力电子技术的应用案例。新授：1基本概念1.1什么是电力电子技术举例讲解电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。电力电子技术变换的“电力"可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至mW级。电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。1.2两大分支（1）电力电子器件制造技术电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。（2）变流技术（电力电子器件应用技术）用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论，电力变换四大类：交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流1.3与相关学科的关系》电力电子学(PowerElectronics)名称60年代出现；1974年，美国的W.Newell用倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受。（1）与电子学（信息电子学）的关系都分为器件和应用两大分支1

1 电力电子技术 课程教案 第 1 讲 课程类别 理论课√ 实训课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 授课题目 1 绪论 教学目的、要求 1．掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容； 2．了解电力电子技术的发展史； 3．了解电力电子技术的应用、电力电子技术的发展前景； 4．了解本教材的内容。 教学重点及难点 重点：电力电子器件的分类，电能的 4 种变换形式。 难点：无 教 学 过 程 方法及手 段 导入：电力电子技术的应用案例。 新授： 1 基本概念 1.1 什么是电力电子技术 电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术目前电力电子器 件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。电力电子技术变换的“电力”可大到数百 MW 甚至 GW，也可小到数 W 甚至 mW 级。 电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。 1.2 两大分支 （1）电力电子器件制造技术 电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。 （2）变流技术（电力电子器件应用技术） 用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装 置和电力电子系统的技术。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。 电力变换四大类：交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流 1.3 与相关学科的关系  电力电子学 (Power Electronics)名称 60 年代出现；  1974 年，美国的 W.Newell 用倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普 遍接受。 （1）与电子学（信息电子学）的关系  都分为器件和应用两大分支； 多媒体 举例讲解

V器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术；I应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同；A信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态：电力电子电路的器件一般只工作在开关状态：（2）与电力学（电气工程）的关系电力电子技术广泛用于电气工程中：高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传、电解、电镀、电加热、高性能交直流电源：国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支，电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。（3）与控制理论（自动化技术）的关系电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口：控制理论是这种接口的有力纽带：》电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。（4）地位和未来电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。电力电子技术是一门薪新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。2电力电子技术的发展史》一般工业：交直流电机、电化学工业、治金工业；交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿；A电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器：“节能灯”、变频空调：其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置。3电力电子技术的应用电源技术：电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源；节能技术：电力电子技术对节省电能有重要意义，特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面。作业和思考题：思考：电力电子技术未来的发展方向教学反思：对电力电子技术的实际应用举例不生动，以后需配有图片、视频等素材来说明。2

2  器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术；  应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同；  信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态；电力电子电 路的器件一般只工作在开关状态； （2）与电力学（电气工程）的关系  电力电子技术广泛用于电气工程中：高压直流输电、静止无功补偿、电力机 车牵引、交直流电力传、电解、电镀、电加热、高性能交直流电源；  国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支，电力电子技术是电气工 程学科中最为活跃的一个分支。 （3）与控制理论（自动化技术）的关系  电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口；控制理论是这 种接口的有力纽带；  电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。 （4）地位和未来 电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。 电力电子技术是一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。 2 电力电子技术的发展史  一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业；  交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海；  电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿；  电子装置电源：为信息电子装置提供动力；  家用电器： “节能灯”、变频空调；  其他：UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置。 3 电力电子技术的应用  电源技术：电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源；  节能技术：电力电子技术对节省电能有重要意义，特别在大型风机、水泵采 用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面。 作业和思考题： 思考：电力电子技术未来的发展方向 教学反思： 对电力电子技术的实际应用举例不生动，以后需配有图片、视频等素材来说明