變頻器原理與應(yīng)用 第3版 教案 第3章 交-直-交變頻技術(shù)

PAGE《變頻器原理及應(yīng)用（第3版）》電子教案PAGE第2頁共3頁中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材《電子技術(shù)基礎(chǔ)》電子教案 PAGE1章節(jié)課題第3章交-直-交變頻技術(shù)3.1整流電路課時(shí)2教學(xué)目的1.了解整流電路組成形式。2.掌握整流電路的工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：整流電路的工作原理難點(diǎn)：整流電路的波形分析教學(xué)方法結(jié)合日常生活，聯(lián)系實(shí)際因材施教，讓學(xué)生了解由整流電路組成的直流電源的廣泛應(yīng)用。本次課老師要準(zhǔn)備好整流電路示教板，進(jìn)行課堂演示，結(jié)合實(shí)際講解理論知識(shí)，盡可能達(dá)到好的教學(xué)效果。教具教具：整流電路示教板作業(yè)習(xí)題3-2課后小結(jié)整流電路把電源提供的交流電壓變換為直流電壓，電路型式分為不可控整流電路和可控整流電路。三相不可控整流電路的組成和工作原理。三相可控整流電路的組成和工作原理。教學(xué)內(nèi)容第3章交-直-交變頻技術(shù)知識(shí)目標(biāo)：1.了解整流電路組成形式。2.掌握整流電路的工作原理。技能目標(biāo)：1.會(huì)繪制三相不可控整流電路和三相可控整流電路原理圖。教學(xué)內(nèi)容3.1整流電路整流電路的功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。整流電路按使用的元件不同分為兩種類型，即不可控整流電路和可控整流電路。3.1.1不可控整流電路不可控整流電路使用的元件為功率二極管，不可控整流電路按輸入交流電源的相數(shù)不同分為單相整流電路、三相整流電路和多相整流電路。圖3-2是變頻器中應(yīng)用最多的三相整流電路原理圖。圖3-2三相橋式整流電路三相橋式整流電路共有六只整流二極管，其中VD1、VD3、VD5三只管子的陰極連接在一起，稱為共陰極組；VD4、VD6、VD2三只管子的陽極連接在一起，稱為共陽極組。講述三相橋式整流電路的工作原理。教學(xué)內(nèi)容3.1.2可控整流電路圖3-4所示為三相橋式可控整流電路。電路工作原理：1)三相全控橋整流電路任一時(shí)刻必須有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，才能形成負(fù)載電流，其中一只在共陽極組，另一只在共陰極組。2)整流輸出電壓ud波形是由電源線電壓uRS、uRT、uST、uSR、uTR和uRS的輪流輸出所組成的。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)椋海╒T6和VT1）→（VT1和VT2）→（VT2和VT3）→（VT3和VT4）→（VT4和VT5）→（VT5和VT6）。3)六只晶閘管中每管導(dǎo)通120°，每間隔60°有一只晶閘管換流。章節(jié)課題3.2中間電路課時(shí)2教學(xué)目的1.了解中間電路有濾波電路和制動(dòng)電路等不同的形式。2.掌握濾波電路的工作原理。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：濾波電路的工作原理難點(diǎn)：制動(dòng)電路的工作原理分析教學(xué)方法聯(lián)系直流電源組成結(jié)構(gòu)實(shí)際，讓學(xué)生了解濾波電路組成及廣泛應(yīng)用。本次課老師要準(zhǔn)備好濾波電路示教板，進(jìn)行課堂演示，結(jié)合實(shí)際講解理論知識(shí)，盡可能達(dá)到好的教學(xué)效果。教具教具：濾波電路示教板作業(yè)習(xí)題3-3；習(xí)題3-4；習(xí)題3-5課后小結(jié)中間電路分為濾波電路和制動(dòng)電路等不同的形式，濾波電路是對整流電路的輸出進(jìn)行電壓或電流濾波，經(jīng)大電容濾波的直流電提供給逆變器的稱為電壓型逆變器，經(jīng)大電感濾波的直流電提供給逆變器的稱為電流型逆變器；制動(dòng)電路是利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元吸收電動(dòng)機(jī)的再生電能的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)力制動(dòng)。教學(xué)內(nèi)容3.2中間電路知識(shí)目標(biāo)：1.了解濾波電路和制動(dòng)電路組成形式。2.掌握濾波電路的工作原理。3.了解制動(dòng)電路的工作原理。技能目標(biāo)：1.會(huì)用萬用表測量濾波電路的輸入和輸出電壓。2.會(huì)用示波器測量濾波電路的輸入和輸出電壓波形。教學(xué)內(nèi)容變頻器的中間電路有濾波電路和制動(dòng)電路等不同的形式。3.2.1濾波電路1.電容濾波通常用大容量電容對整流電路輸出電壓進(jìn)行濾波。由于電容量比較大，一般采用電解電容。為了得到所需的耐壓值和容量，往往根據(jù)變頻器容量的要求，將電容進(jìn)行串并聯(lián)使用。采用大電容濾波后再送給逆變器，這樣可使加于負(fù)載上的電壓值不受負(fù)載變動(dòng)的影響，基本保持恒定。該變頻電源類似于電壓源，因而稱為電壓型變頻器。2.電感濾波采用大容量電感對整流電路輸出電流進(jìn)行濾波，稱為電感濾波。由于經(jīng)電感濾波后加于逆變器的電流值穩(wěn)定不變，所以輸出電流基本不受負(fù)載的影響，電源外特性類似電流源，因而稱為電流型變頻器。3.2.2制動(dòng)電路利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電動(dòng)機(jī)的再生電能的方式稱為動(dòng)力制動(dòng)或再生制動(dòng)。制動(dòng)電路可為制動(dòng)電阻或制動(dòng)單元.教學(xué)內(nèi)容3.1.2可控整流電路圖3-4所示為三相橋式可控整流電路。電路工作原理章節(jié)課題3.3逆變電路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技術(shù)課時(shí)2教學(xué)目的1.掌握逆變電路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技術(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：逆變電路的工作原理及基本形式難點(diǎn)：逆變電路的工作原理教學(xué)方法結(jié)合變頻器的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握逆變電路的工作原理。本次課老師要準(zhǔn)備好變頻器主板，進(jìn)行課堂演示，結(jié)合實(shí)際講解理論知識(shí)，盡可能達(dá)到好的教學(xué)效果。教具教具：變頻器主板作業(yè)習(xí)題3-6；習(xí)題3-7課后小結(jié)逆變電路是將直流電變換為頻率和幅值可調(diào)節(jié)的交流電，對逆變電路中功率器件的開關(guān)控制一般采用SPWM控制方式。教學(xué)內(nèi)容3.3逆變電路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技術(shù)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握逆變電路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技術(shù)。技能目標(biāo)：學(xué)會(huì)識(shí)讀逆變電路。教學(xué)內(nèi)容3.3逆變電路的工作原理及基本形式3.3.1逆變電路的工作原理3.3.2逆變電路的基本型式1.半橋逆變電路當(dāng)V1或V2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流與電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；而當(dāng)VD1或VD2導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流與電壓反方向，負(fù)載中電感的能量向直流側(cè)反饋，反饋回的能量暫時(shí)儲(chǔ)存在直流側(cè)電容器中，電容器起緩沖作用。由于二極管VD1、VD2是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，故稱反饋二極管；同時(shí)VD1、VD2也起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，因此又稱為續(xù)流二極管。教學(xué)內(nèi)容2.全橋逆變電路全橋逆變電路可看作兩個(gè)半橋逆變電路的組合。電路原理如圖3-15a所示。直流電壓Ud接有大電容C，使電源電壓穩(wěn)定。電路中的四個(gè)橋臂，橋臂1、4和橋臂2、3組成兩對，工作時(shí)，設(shè)t2時(shí)刻之前V1、V4導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓極性為左正右負(fù)，負(fù)載電流io由左向右。t2時(shí)刻給V1、V4關(guān)斷信號(hào)，給V2、V3導(dǎo)通信號(hào)，則V1、V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io方向不能突變，于是VD2、VD3導(dǎo)通續(xù)流，負(fù)載兩端電壓的極性為右正左負(fù)。當(dāng)t3時(shí)刻io降至零時(shí)，VD2、VD3截止，V2、V3導(dǎo)通，io開始反向。同樣在t4時(shí)刻給V2、V3關(guān)斷信號(hào)，給V1、V4導(dǎo)通信號(hào)后，V2、V3關(guān)斷，io方向不能突變，由VD1、VD4導(dǎo)通續(xù)流。t5時(shí)刻io降至零時(shí)，VD1、VD4截止，V1、V4導(dǎo)通，io反向，如此反復(fù)循環(huán)，兩對交替各導(dǎo)通180°。其輸出電壓uO和負(fù)載電流iO見圖3-15b所示。3.4SPWM控制技術(shù)3.4.1概述實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻的方法有很多種，但一般從變頻器的輸出電壓和頻率的控制方法分為PAM和PWM。3.4.2SPWM控制的基本原理全控型電力電子器件的出現(xiàn)，使得性能優(yōu)越的脈寬調(diào)制（PWM）逆變電路應(yīng)用日益廣泛。這種電路的特點(diǎn)主要是：可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓和電流，所以也稱為正弦波脈寬調(diào)制SPWM（SinusoidalPWM）。SPWM控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。3.4.3SPWM逆變電路的控制方式1.單極性方式2.雙極性控制方式教學(xué)內(nèi)容圖3-19單極性PWM控制原理圖3-20雙極性P