《新能源汽车电力电子技术》教案第7课测试三相可控整流电路.docx

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1、课题测试三相可控整流电路课时2课时(90min)教学目标知识目标：了解三相桥式可控整流电路的组成及工作原理。技能目标：(1)能测试三相桥式全控整流电路。(2)能计算整流电路的输出。(3)能用示波器检测整流前后电信号波形的变化情况。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：三相桥式可控整流电路的组成及工作原理教学难点：三相桥式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

2、干部报请假人员及原因任务导入【教师】展示“新能源汽车制动能量回收示意”图片(详见教材)，讲述“任务导入”的相关内容对于传统燃油汽车来说，当车辆制动或减速时，制动系统会将车辆的动能转化为摩擦热，释放至大气，这样不仅造成了制动摩擦部件的损耗，还造成了能量的浪费。而新能源汽车通过制动能量回收，可以将车辆动能变换为电能，并为动力蓄电池充电，从而有效延长车辆的续驶里程，减少制动损耗。(详见教材)【学生】观看、聆听、理解、记忆传授新知【教师】讲解新知2.2.2三相桥式全控整流电路【教师】扫码播放“三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路的区别”微课视频(详见教材)，提出问题，随机邀请学生回答三相桥式半控

3、整流电路和三相桥式全控整流电路的区别是什么？【学生】观看、聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知1.带电阻性负载1)电路的3【教师】展示“带电阻性负载的三相桥式全控整流电路”图片(详见教材)，讲解新知带电阻性负载的三相桥式全控整流电路,它主要由整流变压器T、六个晶闸管VTLVT6以及负载电阻R组成。其中，VTkVT3、VT5采用共阴极连接，称为共阴极组；VT4、VT6、VT2采用共阳极连接，称为共阳极组。因此，三相桥式全控整流电路的实质是由三相半波共阴极组可控整流电路与三相半波共阳极组可控整流电路串联组成。【教师】提出问题，随机邀请学生回答共阴极连接和共阳极连接有哪些区别？【学生】聆听

4、、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知对于共阴极组三个晶闸管来说，阳极电位最高的一个晶闸管导通；而对于共阳极组三个晶闸管来说，阴极电位最低MT晶闸管导通。【教师】讲述“点拨”的相关内容在一个周期中，变压器二次绕组中流过正负两个方向的电流，消除了变压器的直流磁化，有利于减小变压器的谐波，提高变压器的利用率。【学生】聆听、思考、理解、记忆2）电路的工作波形（1）=0时的工作波形。【教师】展示“=0时带电阻性负载的三相桥式全控整流电路的工作波形”图片（详见教材），讲解新知当=0时，6个晶闸管按照VT1VTLVT3v4VT5-VTd的顺序依次获得触发脉冲，各相邻触发脉冲之间的相位相差60,电路的自

5、然换相点既是相电压的交点，也是线电压的交点。因此，为了分析方便，以60作为一个阶段,将一个周期分为6个阶段.在I阶段，UU最高，Uv最低，共阴极组中VT1触发开通,共阳极组中VT6触发开通，电流从U相出发，流经VTixR、VT6,最终返回V相，U0=Uuv=Uu-UVe【教师】提出问题，随机邀请学生回答试参考I阶段，分析其他5个阶段。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知在一个周期中，Uc共脉动6次,且脉动波形相同，故该电路也称三相六脉动整流电路，其脉动频率是电源频率的6倍，是三相半波可控整流电路输出电压频率的2倍。UVTKiv以及晶闸管承受的最大反向电压等，均与带电阻性负载的

6、三相半波可控整流电路的基本参数相同。【教师】讲述“点拨”的相关内容当晶闸管开通时，晶闸菅的管压降几乎为零；当晶闸管断开时，晶闸管的管压降由与其同组开通的晶闸管决定。【学生】聆听、思考、理解、记忆（2）=60时的工作波形。【教师】展示“=60时带电阻性负载的三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=60时的工作波形与a=0时的有哪些区别？【学生】聆听、观察、思考、回答【教师】总结学生回答，讲述“注意”的相关内容Uo=Uuw的波形并不在I阶段对应的区域，而是滞后60。【学生】聆听、思考、理解、记忆（3）a=90时的工作波形。【教师】展示“a=90。时带电阻性负载

7、的三相桥式全控整流电路的工作波形”图片（详见教材）,洪解新知在VT1的触发脉冲还没有到来时，VT处于断态，因此Uo=O,在其波形中出现了断续情况.当90时，在I阶段，VTi触发开通，此时UU最大,UW最小，共阳极组中VTz触发开通，Uo=UUV=UU-UV,同时，电路输出电压向后推迟60o【教师】提出问题，随机邀请学生回答试参考I阶段，分析m阶段。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知iu表示变压器二次侧U相电流的波形当VTl开通时，iu为正其波形与同时段Uo的波形相同而当VT1关断时，iu为负，其波形与同时段电压Uo的波形相反.【教师】讲述“知识链接一宽脉冲触发与双窄脉冲触发

8、的优缺点”的相关内容在整流电路合闸启动过程中或当电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲,可采用的方法有宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种。其中，宽脉冲触发是使脉冲宽度大于60o(一般取80。Ioo),而双窄脉冲触发则是用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60,脉宽一般为2030。相比较而言，宽脉冲触发的电路虽然结构简单，减少了脉冲输出，但触发电路的输出功率较大，为了避免脉冲饱和，需要增大变压器铁芯体积和绕组匝数，这会导致变压器的漏磁通增大，脉冲前沿不够隧，这对于晶闸省的串联十分不利。而双窄脉冲触发需要在触发某个晶闸管的同时给前一个晶闸营补发脉冲，其电路较为复杂，

9、但可以减小触发电路的输出功率，因此双窄脉冲触发较为常用。【学生】聆听、思考、理解、记忆通过对带电阻性负载的三相桥式全控整流电路工作波形的分析，可得到以下结论。(1)无论在任何时刻，在共阴极组和共阳极组中各有一个晶闸管处于通态，且不在同一个桥臂上，这样才能形成完整的供电回路。(2)当60。时3与i”的波形均连续，且当CX=60。时，a存在为零的情况。(3)当60。时，W与i。的波形均断续。(4)-(6)详见教材。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桥式全控整流电路基本参数的计算公式。(1 )电路输出电压。当 60。时，电

10、路输出波形连续U0 = Jll3 JU2 sindddrf =当 60。时，电路输出波形断续Uo = yU2 sintdt - 2.34%(2 )电路输出电流为. 52.34U2 cosal + cos； + a)oR(3)通过晶闸管电流的平均值和有效值分别为(4)晶闸管承受的最大反向电压为Um=血z2=2.45%2,带阻感性负载三相桥式全控整流电路大多用于向阻感性负载和反电动势负载供电.其中，带反电动势负载的三相桥式全控整流电路在应用时，为了改善电路输出电流的波形，一般会在电路中串联电感足够大的平波电抗器，在分析时可将其等同于阻感性负载。I)电路的组成【教师】展示“=0时带阻感性负载的三相桥

11、式全控整流电路与其工作波形”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，讲解新知电路晶闸管的工作情况、输出波形等方面与带电阻性负载时基本相同，主要区别在于i0与U“的波形不再一致，而是近似于一条直线。2)电路的工作波形【教师】展示“a=30。、=90。时带阻感性负载的三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=30。和a=90的工作波形有哪些相同点？有哪些不同点？【学生】聆听、观察、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知当a=30时，

12、u的波形连续，i“的波形近似于一条直线；而当a=90。时，由于阻感性负载的存在，线电压过零后转为负值，晶闸管在负载电感产生的自感电压的作用下继续保持导通，因此在u。的波形中就出现了负值部分，并且其正负面积基本相等，电路输出电压近似为零。通过对带阻感性负载的三相桥式全控整流电路工作波形的分析，可得到以下结论。(I)当a60。时，Uo的波形连续，其工作情况与带电阻性负载时十分相似。(2)当a60时，U。的波形虽然也连续，但其波形中开始出现负值部分.(3)带阻感性负载的三相桥式全控整流电路的移相范围为0o90o3)电路的输出【教师】提出问题，随机邀请学生回答试参考带电阻性负载的电路输出，分析带阻感性

13、负载的电路输出。【学生】聆听、观察、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知带阻感性负载的三相桥式全控整流电路中晶闸管电流的平均值、有效值，以及晶闸管承受的最大电压等基本参数的计算公式与带电阻性负载时相同。以下为带阻感性负载的三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。当a60。时，电路输出波形连续当60。时，电路输出波形断续UO=2j：fU2SinGM5=2.34U2+COSj；+j(2)电路输出电流为r_uo,c。R【教师】讲述“科技前沿一新能源汽车充电焦虑有望成为历史”的相关内容工业和信息化部等部门曾明确，将大功率充电列为新技术模式推进试点应用。另外，在2023年第二十届

14、上海国际车展上，有国内外车企多款800V高压充电新能源车型亮相。伴随着SiC等新技术的进步，以800V充电为代表的高压大功率充电技术有望带动产业链升级，推动新能源汽车驶入新阶段。(详见教材)【学生】聆听、思考、体会【学生】聆听、思考、理解、记忆知识准备【教师】提出问题，随机邀请学生回答简述三相桥式全控整流电路的电路组成。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答三相桥式全控整流电路是工业中应用最为广泛的一种整流电路，它一般需要六个晶闸管作为主要的整流器件。将其中三个晶闸管的阴极连接在一起，构成共阴极组，将另外三个晶闸管的阳极连接在一起，构成共阳极组。其中，共阳极组在电源电压的正半周导通，流经

15、变压器二次绕组的是正向电流；共阴极组在电源电压的负半周导通,流经变压器二次绕组的是反向电流。在电源电压的一个周期中，变压器绕组中没有了直流磁通势,这有利于抑制变压器的谐波。【学生】聆听、思考、理解、记忆任务实训【教师】布置实训任务：测试三相桥式全控整流电路。将全班学生以35人为一组进彳讼组【学生】各组选出组长并进行任务分工，准备任务实施所需的工具和器材，并补全表2-6(详见教材)【教师】指导学生以小组为单位，按照以下活动步骤，完成“测试三相桥式全控整流电路”实训任务1)国茹式验电路【教师】展示“带电阻性负载的三相桥式全控整流电路”图片，指导学生按照图片连接试验电路【学生】对照图片连接试验电路2)检测电路的基本参数(1)在电源输入端接入220V的工频交流电，在操作中要注意个人及设备安全,在连接或拆除电路时应断开电源，不能带电操作。(2)