中北大学-电力电子课程设计

合集下载

电力电子类课程设计

电力电子类课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电力电子器件的基本原理，掌握各类电力电子器件的构造、工作原理及应用场合。

2. 掌握电力电子变换器的基本电路拓扑，了解其功能、性能及在实际应用中的优缺点。

3. 学会分析电力电子电路的静态和动态特性，能够对简单电路进行设计和计算。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际电力电子问题的能力。

2. 提高学生动手实践能力，能够正确搭建和调试基本的电力电子实验电路。

3. 培养学生团队协作能力和沟通表达能力，能够就电力电子技术问题进行有效讨论。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电力电子技术领域的兴趣，培养其探索精神和创新意识。

2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，使其养成良好的学习习惯。

3. 增强学生的环保意识，认识到电力电子技术在节能减排方面的重要作用，培养其社会责任感。

课程性质：本课程为电力电子类课程的实践性教学环节，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生特点：学生已具备一定的电力电子基础知识，对实际应用有较高的兴趣，动手实践能力较强。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，充分调动学生的积极性，提高其分析和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 电力电子器件：包括二极管、晶体管、晶闸管、场效应晶体管等基本器件的原理、特性及应用。

2. 电力电子变换器：介绍升压、降压、逆变、斩波等基本变换器的工作原理、电路拓扑及控制方法。

3. 电力电子电路分析与设计：学习静态和动态分析方法，对简单电力电子电路进行设计和计算。

4. 电力电子技术应用：分析电力电子技术在电力系统、新能源、电力传动等领域的应用实例。

教学大纲安排如下：第一周：电力电子器件原理与特性第二周：电力电子器件的应用及选型第三周：电力电子变换器的工作原理及电路拓扑第四周：电力电子变换器的控制方法第五周：电力电子电路的静态分析第六周：电力电子电路的动态分析第七周：电力电子电路设计与计算第八周：电力电子技术应用及发展趋势教学内容与课本关联性：参照教材《电力电子技术》相关章节，结合课程目标，对教学内容进行选择和组织，确保科学性和系统性。

内容04

1 引言电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的换和控制的科学,是20世纪50年代诞生70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科[1]。

这些技术包括以节约能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术。

以节约能源、提高运行可靠性并更好地满足产要求为目的的交流变频调速技术以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为目的，并可有效节能的灵括、柔性、交流输电技术等等。

随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术以及控制理论的不断进步。

电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。

八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率导体复合器件表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代[2]。

电力电子线路的基本形式之一即交流—交流—交流变换电路它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。

交流调压器与常规的交流调压变压器相比它的体积和重量都要小得多。

交流调压器的输出仍是交流电压它不是正弦波其谐波分量较大功率因数也较低[3]。

2 单相交流调压电路的设计2．1 设计目的1.加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；2.掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；3.学习MATLAB仿真软件及各模块参数的确定。

2．2 要求分析设计一个单相交流调压电路，要求触发角为30度，输入交流U=100V/50HZ。

1. 单相交流调压主电路设计，原理说明；2. 触发电路设计，每个开关器件触发次序与相位分析；3. 保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析；4. 参数设定与计算包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件额定参数确定等可自己添加分析的参数；5. 相关仿真结果。

由以上要求可知该系统设计可分为四个部分：交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。

电力电子课程设计

电力电子课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及其在电路中的应用；2. 使学生了解电力电子变换器的工作原理，掌握常见电力电子变换器的电路拓扑及控制方法；3. 引导学生理解电力电子技术在能源转换、电力系统中的应用及发展趋势。

技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识分析、设计和搭建简单的电力电子电路；2. 提高学生运用电力电子器件和变换器解决实际问题的能力；3. 培养学生运用电力电子技术进行能源转换和电力系统优化的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术产生兴趣，激发学生学习积极性；2. 培养学生具备团队协作、沟通交流的能力，增强合作意识；3. 使学生认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展中的重要性，树立环保意识。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生在掌握电力电子基础知识的基础上，提高实际应用能力，培养学生解决实际问题的综合素质。

通过本课程的学习，学生能够具备以下具体学习成果：1. 能够列举并解释常见电力电子器件的原理和特点；2. 能够绘制并分析常见电力电子变换器的电路图；3. 能够运用电力电子技术进行实际案例分析，提出优化方案；4. 能够关注电力电子技术的发展趋势，认识到其在节能环保领域的作用。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材，科学系统地组织以下内容：1. 电力电子器件：-PN结、晶体管、晶闸管等基本原理和特性；-电力MOSFET、IGBT等现代电力电子器件的结构和特点。

2. 电力电子变换器：-AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换器的工作原理及分类；-常见电力电子变换器电路拓扑及其控制方法。

3. 电力电子技术应用：-电力电子技术在电力系统、新能源发电、电动汽车等领域的应用案例；-电力电子器件和变换器在节能、环保等方面的作用。

教学大纲安排如下：第一周：电力电子器件的基本原理和特性；第二周：现代电力电子器件的结构和特点；第三周：AC-DC、DC-AC变换器工作原理及电路拓扑；第四周：DC-DC变换器及控制方法；第五周：电力电子技术应用及案例分析；第六周：电力电子技术在节能环保领域的贡献及发展趋势。

电力电子的课程设计

电力电子的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电力电子器件的基本原理和分类，掌握其工作特性和应用范围。

2. 学习电力电子变换器的基本电路拓扑，理解其工作原理和转换过程。

3. 掌握电力电子器件的驱动与保护方法，了解其在实际电路中的应用。

技能目标：1. 能够运用电力电子器件设计简单的电力变换电路，并进行仿真分析。

2. 学会使用相关软件工具对电力电子电路进行性能评估和故障诊断。

3. 培养动手实践能力，能搭建简单的电力电子实验装置，并进行调试。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的好奇心和探索精神，激发学习兴趣。

2. 增强学生的团队合作意识，培养在小组讨论和实验中积极沟通、协作的能力。

3. 培养学生的节能环保意识，理解电力电子技术在节能减排中的重要作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握电力电子基础知识的同时，提高实践操作能力，培养创新思维和团队协作精神。

通过具体的学习成果分解，教师可进行针对性的教学设计和评估，确保课程目标的实现。

二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面展开：1. 电力电子器件：- 基本原理与分类：讲解电力电子器件的工作原理，如晶闸管、IGBT等，并介绍各类器件的应用范围。

- 工作特性：分析电力电子器件的主要参数，如静态特性、动态特性等。

2. 电力电子变换器：- 基本电路拓扑：介绍常用的电力电子变换器拓扑结构，如AC-DC、DC-AC、DC-DC等，并分析其工作原理。

- 转换过程：讲解不同变换器的工作过程，包括能量转换、电压电流波形等。

3. 器件驱动与保护：- 驱动方法：介绍电力电子器件的驱动技术，如光耦隔离驱动、磁隔离驱动等。

- 保护方法：分析器件保护措施，如过压保护、过流保护等。

教学内容安排与进度：1. 第一周：电力电子器件基本原理与分类，工作特性分析。

2. 第二周：电力电子变换器基本电路拓扑，工作原理讲解。

3. 第三周：器件驱动与保护方法，实际应用案例分析。

中北大学电力电子课程设计三相桥式全控整流电路设计

目录任务书 (I)1引言 (V)2主电路设计及原理 (V)2.1 总体框架图 (V)2.2三相桥式全控整流电路的原理 (VI)2.3 设计内容和要求 (VI)3 单元电路设计 (VII)3.1 主电路 (VII)3.2 触发电路 (VII)3.3波形观察电路 (VII)3.4设计电路图 (VIII)4 电路分析与参数计算 (VIII)4.1电路分析 (VIII)4.2参数计算 (IX)5 实验波形图 (IX)6 结论 (X)参考文献 (XI)中北大学电子技术课程设计任务书2011/2012 学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：三相桥式全控整流电路设计起迄日期: 12月19日~ 12月30 日课程设计地点:电气工程系软件实验室指导教师:石喜玲、张颖系主任：王忠庆下达任务书日期: 2011 年 12 月30日中北大学电子技术课程设计第 III 页共XI 页课程设计任务书1．设计目的：1.加深理解《电力电子技术》课程的基本理论2.掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力3.学习MATLAB 仿真软件及各模块参数的确定2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：设计条件：1.电源电压：三相交流U 2：100V/50Hz 2.输出功率：5000W 3.触发角 30=α 4.纯电阻负载根据课程设计题目和设计条件，说明主电路的工作原理、计算选择元器件参数。

设计内容包括：1.整流变压器额定参数的计算2.晶闸管电流、电压额定参数选择3.触发电路的设计3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1.根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定各器件参数，设计电路原理图；2.利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。

3.用示波器模块观察和记录电源电压、触发信号、晶闸管电流和电压，负载电流和电压的波形图。

单相桥式半控整流电路(组感负载,带续流二极管反电动势)

目录1课程设计的目的与要求 (2)1.1引言 (2)1.2课程设计的目的 (2)1.3课程设计要求 (3)2课程设计方案选择 (3)2.1整流电路 (3)2.2元器件的选择 (3)2.2.1晶闸管 (4)2.2.2 可关断晶闸管 (5)3元器件和电路参数计算 (6)3.1晶闸管的基本特性 (6)3.1.1．静态特性 (6)3.1.2．动态特性 (7)3.2晶闸管基本参数 (8)3.2.1晶闸管的主要参数 (8)4单线桥式半控主电路的设计 (10)4.1电路的结构与工作原理 (10)4.1.1电路结构 (10)4.1.2 工作原理 (10)4.2基本数量关系 (11)4.3建模 (12)4.4 仿真结果 (14)4.5小结 (15)参考文献 (16)1课程设计的目的与要求1．1 引言本方面有很大潜电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。

电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。

微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。

电力电子器件是电力电子技术发展的基础。

正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。

而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。

电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。

功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。

电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成力。

大学生电力电子课程设计

大学生电力电子课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电力电子器件的基本工作原理及其在电力转换中的应用；2. 掌握电力电子电路的拓扑结构及其转换控制方法；3. 掌握电力电子器件的选择、电力电路的设计及系统性能分析；4. 了解电力电子技术在新能源领域的应用及其发展趋势。

技能目标：1. 能够运用所学知识进行电力电子器件的选型和电力电路的设计；2. 能够分析并解决电力电子电路在实际应用中遇到的问题；3. 能够运用仿真软件对电力电子电路进行仿真分析，提高实际操作能力；4. 能够通过小组合作，完成电力电子课程设计项目，提高团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱专业、严谨治学的态度，增强其对电力电子技术的兴趣；2. 培养学生独立思考、敢于创新的精神，提高解决实际问题的能力；3. 增强学生的环保意识，使其认识到电力电子技术在节能减排方面的重要性；4. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。

本课程针对大学生电力电子课程设计，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确了具体、可衡量的课程目标。

通过本课程的学习，旨在使学生在掌握电力电子技术基础知识的基础上，提高实际操作能力和团队协作能力，培养具有创新精神和环保意识的高级专业人才。

二、教学内容1. 电力电子器件原理及其特性- 硅控整流器件、晶体管、场效应晶体管等基本电力电子器件的工作原理和特性；- 教材第1章、第2章内容。

2. 电力电子电路拓扑结构- 单相、三相可控整流电路，逆变电路，直流-直流转换电路等拓扑结构；- 教材第3章内容。

3. 电力电子电路的控制技术- 脉冲宽度调制（PWM）技术；- 教材第4章内容。

4. 电力电子器件的选型和电路设计- 依据实际应用需求，选择合适的电力电子器件；- 教材第5章内容。

5. 电力电子技术在新能源领域的应用- 风能、太阳能发电系统中的电力电子技术；- 教材第6章内容。

6. 电力电子电路仿真分析- 使用相关仿真软件进行电力电子电路的仿真分析；- 教材第7章内容。

三相半波可控整流电路课程设计(中北大学)

三相半波可控整流电路课程设计(中北大学)1000字本设计基于三相半波可控整流电路，旨在通过理论与实践相结合的方式加深对电力电子技术的认识和理解。

下面将从设计背景、设计目的和实验步骤三个方面进行详细介绍。

一、设计背景三相半波可控整流电路是电力电子技术中常用的一种电路，它可以将交流电转换为直流电，实现改变电压、电流、功率等特性的目的。

因此，对于电力电子专业的学生来说，掌握这个电路的原理和实现方法非常有必要。

二、设计目的本课程设计的主要目的是：通过对三相半波可控整流电路的设计与实验，使学生了解以下内容：1.掌握三相交流电的变换方法及其原理。

2.了解半控整流电路的基础知识，如晶闸管的基本工作原理、电路结构等。

3.掌握三相半波可控整流电路的实现方法，并能进行仿真和实验。

4.加深对电力电子技术及其应用的认识和理解。

三、实验步骤1.实验器材三相变压器、三相桥式整流电路、可控硅、电流表、电压表及示波器等。

2.实验步骤(1)将三相变压器的三个相线分别接入三相桥式整流电路的相线输入端，将三个中性线连接起来并接地。

(2)将可控硅的控制端接在电阻电容电路的输出端，将正极接入三相桥式整流电路的正极输出端，负极接在负极输出端。

(3)接通电源，通过调节电阻电容电路中电位器的阻值，控制可控硅的导通和截止，观察电路的输出波形和电流、电压的变化。

(4)根据实验结果，对电路进行仿真和分析，进一步加深对电路原理和特性的认识。

综上所述，三相半波可控整流电路课程设计具有重要的理论和实践意义，可以有效地提高电力电子专业学生的实践能力和综合素质。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

中北大学-电力电子课程设计
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
中北大学
课程设计任务书
08/09 学年第一学期
学院：信息与通信工程学院
专业：自动化
学生姓名：学号：
课程设计题目：三相桥式全控整流电路设计
起迄日期： 1 月5 日～ 1 月11 日
课程设计地点：中北大学
指导教师：刘长明
系主任：王忠庆
下达任务书日期: 09 年1月 4日
课程设计任务书 1．设计目的：
通过熟练Multisim2001软件，EWB 仿真软件，根据所学电力电子技术课程的知识，设计一个以基础为主带有一定综合性的应用电路并进行仿真。

2．设计内容和要求
一、实验内容：
三相桥式全控整流电路设计：画出三相桥式全控整流电路图，输入交流电压110v ，通过仿真软件观测电阻负载时的α为30°，60°，90°时负载上的输出电压波形及晶闸管端电压的波形；分析其变化原因。

二、实验原理：
（1）仿真电路图由三相电源、六个晶闸管及对应的触发信号源加上四通道示波器一个组成。

（2）对触发脉冲宽度及相位的要求时门极触发脉冲需要大于60的宽脉冲或间隔60的双窄脉冲。

共阴极正组每只晶闸管门极脉冲相位差为120度。

共阳极每只晶闸管的门极脉冲相位差为120。

接在同一项上的晶闸管的门极脉冲的相位差为180度。

接图的方法是保证晶闸管的触发顺序为1-2-3-4-5-6。

（3）在晶闸管需导通的区域仅用初始的一个窄脉冲去触发的方式称“单窄脉冲触发” ，每个元件除了在各自的换流点处有一个脉冲之外，还在60度电角度之后的下一个导通元件的导通时刻补了一个脉冲。

所补的脉冲在电流连续的稳态工作时并不起任何作用，但它却是电路启动及在电流断续时使电路正常工作所不可缺少的，这种触发方式称之为“双窄脉冲触发”。

若把上面的双窄脉冲连成一个宽脉冲，电路当然也可正常工作，这种触发方式称之为“宽脉冲触发” 。

由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。

（4）由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。

为了达到这个目的，可以采取两种办法；一种是使每个脉冲的宽度大于60（必须小于120°），一般取80°～100°，称为宽脉冲触发。

另一种是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。

这种方法称双脉冲触发。

整流输出的电压，也就是负载上的电压。

整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形，实际上都属于线电压，波头ab u 、ac u 、bc u 、ba u 、ca u 、cb u 均为线电压的一部分，是上述线电压的包络线。

相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上，故线电压的交点同样是自然换相点，同时亦可看出，三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次，脉动频率为6 × 50=300赫，比三相半波时大一倍。

三、三相桥式全控整流电路设计：
1、画出三相桥式全控整流电路图，输入交流电压110v如图所示：
2、电压波形仿真图
a、当α=30°时负载上的输出电压波形及晶闸管端电压的波形分别如图所示：
负载上的电压输出波形
晶闸管端的电压波形
b、当α=60°时负载上的输出电压波形及晶闸管端电压的波形分别如图所示：
负载上的电压输出波形
晶闸管端的电压波形
c、当α=90°时负载上的输出电压波形及晶闸管端电压的波形分别如图所示：
负载上的电压输出波形
晶闸管端的电压波形
四、分析变化原因：
（1）三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。

（2）三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管l、3和5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。

对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管2、4和6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。

（3）由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。

（4）三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1→2→3→4→5→6→1，依次下去。

相邻两脉冲的相位差是60°。

(5) 由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。

为了达到这个目的，可以采取两种办法；一种是使每个脉冲的宽度大于60°（必须小于120°），一般取80°～100°，称为宽脉冲触发。