《新能源汽车电力电子技术》教案 第13课 测试变频电路.docxVIP

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课题

测试变频电路

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

（1）掌握交-交变频电路的工作原理。

（2）了解交-直-交变频电路的分类及特点。

技能目标：

能正确测试变频电路。

素质目标：

（1）培养群体意识和合作精神。

（2）树立民族自尊心、自豪感和文化自信。

（3）养成专注细致的工匠精神，树立职业理想。

教学重难点

教学重点：交-交变频电路的工作原理，交-直-交变频电路的分类及特点

教学难点：交-交变频电路的工作原理

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】班干部报请假人员及原因

任务导入

【教师】展示“变频器”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

是否听说过变频器？谈谈你对变频器的了解。

【学生】聆听、观看、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲述“任务导入”的相关内容

变频器是利用电力电子器件的通断作用，将一种频率的交流电变换为另一种频率的交流电的变换装置，主要由整流模块、滤波模块、逆变模块、微处理器等组成。

在新能源汽车上，变频器能够实现异步电机的软启动、变频调速，并能提高异步电机的运转精度，改变电路的功率因数，同时还具有过电流、过电压、过载保护等功能。变频器性能的好坏直接关系到驱动电机能否可靠、高效地运行，从而影响整车的动力性能和驾乘体验。

【学生】聆听、理解、记忆

传授新知

【教师】扫码播放“斩控式交流调压电路”微课视频（详见教材），讲解新知

5.2.1交-交变频电路

交-交变频电路是变频电路发展之初最常使用的变频电路，它无中间直流环节，损耗小，效率高；有利于大功率场合的应用；可以实现能量反馈，使电机实现四象限工作；在低频时输出波形接近正弦波，谐波含量小，负载转矩脉动低，多应用于大功率、低速交流传动领域。

但交-交变频电路的接线复杂，成本较高，控制复杂；最高输出频率受到电网频率和变流电路脉波数的限制，；并且它采用相位控制方式，当输出电压较低时，功率因数较低。这些缺点大大限制了交-交变频器的使用范围。

根据电路输出相数的不同，交-交变频电路可分为单相输出和三相输出两种电路。前者简称为单相交-交变频电路，后者简称为三相交-交变频电路。单相交-交变频电路是交-交变频电路的基础，但在实际使用中主要采用三相交-交变频电路。

1．单相交-交变频电路

1）电路的结构

【教师】展示“单相交-交变频电路”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

单相交-交变频电路与单相交流调压电路在电路组成上有哪些区别？

【学生】聆听、观看、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲解新知

单相交-交变频电路由P、N两组反向并联的晶闸管变流电路构成。其中，P、N表示相控整流电路（以下简称P组、N组）。

根据输出电压波形的不同，单相交-交变频电路可分为方波型和正弦波型两种。虽然方波型电路控制简单，但其输出波形低次谐波大，用于电机调速传动时会增大电机损耗，降低电机的效率，因此多采用正弦波型电路。

当P组工作在整流状态时，N组开路，uo的极性为上正下负；反之，当N组工作在整流状态时，P组开路，uo的极性为上负下正。如果P、N两组按照一定频率交替工作，则电路可以输出同频率的交流电。因此，通过改变P、N两组的切换频率，就可以改变电路的输出频率；而改变电路工作时的控制角，就可以改变电路输出交流电压的幅值，故电路输出电压的大小取决于晶闸管控制角的取值。

【教师】展示“单相交-交变频电路输出电压的波形”图片（详见教材），讲解新知

为了使uo的波形接近正弦波，需要按照正弦规律对α进行调节。例如，当P组工作时，令α从90°逐渐减小到0°或某个值，然后再逐渐增大至90°，则可使P组输出电压按正弦规律从零增至最大、再减小至零，形成类似于正弦波的电压波形。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

交-交变频电路的输出电压是正弦波吗？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲述“点拨”的相关内容

通过观察可以发现，电路输出电压的波形是由若干段电源电压的波形拼接而成。在一个输出周期中包含的电源电压片段越多，则波形越接近正弦波。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

2）电路的工作原理

【教师】展示“理想化单相交-交变频电路及其工作波形”图片（详见教材），以带阻感性负载的单相交-交变频电路为例进行新知讲解

当带阻感性负载的单相交-交变频电路采取无环流控制，即P组、N组交替工作时，若忽略输出电压、电流中的高次谐波，则单相交-交变频电路可等效为由正弦波交流电源和二极管串联的理想形式。

【教师】讲述“点拨”的相关内容

在交-交