天津冶金职业技术学院

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1、天津冶金职业技术学院教师授课教案电力电子技术PowerElectronics精品课教案天津冶金职业技术学院课题组：刘沂姜桦唐继英丁峰2006.1010天津冶金职业技术学院教案(首页)学年：2006~2007学期：第二学期课次1课时2班级电气05-1，2电气05-3，4电子05-1，2周次1日期课题绪论教学目的了解电力电子技术的由来和发展，以及应用的领域；明确本课程的内容、性质和基本要求。课型面授■多媒体■机房□实验□实习□课程设计□教学重点本课程的内容、性质和基本要求以及应用。教学难点如何学好这门课实践环节多媒体教学作业预习教研室主任意见：同意该计划。重点放在电力电子的应用及本课程的学习方法上

2、。签字：刘沂日期：2007.3.510天津冶金职业技术学院教师授课教案绪论1、什么是电力电子技术2、电力电子技术的发展3、电力电子技术的应用领域4、课程性质与学习方法10天津冶金职业技术学院教师授课教案绪论一什么是电力电子技术（一）定义将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，构成了一门完整的学科，被国际电工委员会命名为电力电子学（PowerElectronics）或称为电力电子技术。电力电子技术是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。电力电子技术突出对“电力”变换，它变换的功率可以大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦

3、或更小。（二）学科的组成及其研究任务1电力电子技术的组成电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制技术三个部分。其中电目前，电力电子技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的中和性技术学科。2电力电子技术的研究任务它的研究任务有三方面的内容：(1)电力电子器件的应用；(2)电力电子电路的电能变换原理；(3)控制技术以及电力电子装置的开发与应用。二电力电子器件的发展二十世纪五十年代，第一个晶闸管诞生后，在其后近五十年里，以器件为核心的电力电子技术的发展可分为两个阶段：1957~1980年成为传统电力电子技术阶段；1980年至今称为现代电力电子技术阶段。10天津冶金职业技术学院教师授课教案（一）传统

4、电力电子器件晶闸管的出现，一方面由于他的功率变换能力的突破，另一方面实现了以晶闸管核心强电变换电路的控制，使电子技术步入了功率领域，在工业上引起一场技术革命。晶闸管发展的特点是派生器件越来越多，功率越来越大，性能越来越好。截至1980年，传统的电力电子器件就已由普通晶闸管衍生出了双向晶闸管(TRIAC)、快速晶闸管(FST)、逆导晶闸管(RCT)和不对称晶闸管等。同时，各类晶闸管的电压、电流、电压变化率、电流变化率等参数定额均有很大提高，开关特性也有很大改善。传统的电力电子器件已发展到相当成熟的地步，但在实际应用上存在着两个制约其继续发展的因素。提示控制功能上的欠缺，它通过门极只能控制开通而不

5、能控制关断，所以称之为半控制器件。直流传动、机车牵引、电化电源在应用方面成为当时的三大支柱，这些以晶闸管为核心的变流电路几乎是用了半个世纪，至今也没有多大改进。由于这些电路的功率因数低、网侧负载上的谐波严重，因此阻碍了他们的继续发展，为电力电子变流电路带来新的转机。另一方面，晶闸管系列器件的价格相对低廉，在大电流、高电压的发展空间依然较大，尤其在特大功率应用场合，其它器件尚且不易替代。在我国，以晶闸管为核心的应用设备仍有许多在生产现场使用，晶闸管及其相关的知识仍是初学者的基础，因此在本书中占据了一定大的篇幅。（二）现代电力电子器件二十世纪八十年代以来，微电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上

6、相结合而产生了一代高频化、全控型的电力集成器件，从而使电力电子技术有传统的电力电子技术跨入现代电力电子技术的新时代。现代电力电子器件是指全控型的电力半导体器件，这类器件分为三大类：双极型、单极型和混合型。10天津冶金职业技术学院教师授课教案1双极型器件指在器件内部电子和空穴两种载流子都参与导电过程的半导体器件。这类器件的通态压降低、阻断电压高、电流容量大，适合于中大容量的变流装置。常见的有门极关断（GTO）晶闸管、功率晶体管（GTR）、静电感应晶闸管（SITH）。2单极型器件指在器件内部只有一种载流子（多数载流子）参与导电过程的半导体器件。这类器件的典型产品有：电力场控晶体管（电力MOSFET

7、）和静电感应晶体管(SIT)。单极型器件由多数载流子导电，无少子存储效应，因而开关时间短，一般在几十纳秒以下，所以工作频率高。3、混合型器件混合型器件或双极-MOS(BI-MOS)。所谓混合型是指双极型器件与单极型器件的集成混合。它是用GTR、GTO晶闸管以及SCR作为主导器件，用MOSFET为控制器件混合集成之后产生的器件。这种器件既具有GTR、GTO晶闸管及SCR等双极型器件电流密度高、导通压