《新能源汽车电力电子技术》教案 第9课 测试有源逆变电路.docxVIP

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课题

测试有源逆变电路

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

（1）掌握单相有源逆变电路的结构和工作原理。

（2）掌握三相有源逆变电路的结构和工作原理。

（3）了解逆变失败的原因及逆变角的限制方法。

技能目标：

能测试有源逆变电路。

素质目标：

（1）增强实现中华民族伟大复兴的历史使命感。

（2）能养成安全、规范、高效完成工作的思考习惯。

教学重难点

教学重点：单相有源逆变电路的结构和工作原理，三相有源逆变电路的结构和工作原理

教学难点：单相有源逆变电路的工作原理，三相有源逆变电路的工作原理

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】讲述“任务导入”的相关内容

有源逆变是整流的逆变过程，在不同的条件下，两种过程可以用同一套变流装置来实现，只不过能量的传递方向相反。有源逆变电路主要应用于直流电机的可逆调速、绕线型三相异步电机的串级调速、高压直流输电等方面。

……（详见教材）

【学生】聆听、理解、记忆

传授新知

【教师】讲解新知

3.2.1单相有源逆变电路

1．单相半桥有源逆变电路

【教师】展示“整流状态下的单相半桥有源逆变电路及其工作波形”图片（详见教材），讲解新知

VT1在t1时刻开通，并在电感的影响下一直持续至t2时刻。当α90°时，USEM，直流电机工作在电动状态，电流自1点出发，流过VT1、L、R和M之后回到0点，uo=u10，io=iVT1。同理，VT2的工作过程也是如此，两个晶闸管交替开通。

2）逆变状态

【教师】展示“逆变状态下的单相半桥有源逆变电路及其工作波形”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

试参照整流状态下单相半桥有源逆变电路的工作波形分析过程，分析整流状态下单相半桥有源逆变电路的工作波形。

【学生】聆听、观察、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲解新知

VT1在t1时刻开通，并在电感的影响下一直持续至t2时刻。当α90°时，USEM，直流电机工作在发电状态，电流自M的正极出发，将能量传送回电网中，uo=u10，io=iVT1。同理，VT2的工作过程也是如此，两个晶闸管交替开通。

【教师】讲述“点拨”的相关内容

根据逆变电路的工作原理可知，电路中直流电机的极性必须改变，即必须处于发电状态才能改变能量的传送方向，从而输出功率，实现有源逆变。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

3）实现有源逆变的条件

（1）电路中EM的极性必须与晶闸管开通的方向一致，即与电路输入电流ii的方向一致，并且要求EMUS，这是实现有源逆变的外部条件。

（2）晶闸管必须工作在α90°的情况下，使Uo0，这是实现有源逆变的内部条件。

（3）为了保证电路中的电流连续，在逆变电路中一定要串接大电感。

【教师】讲述“注意”的相关内容

在各种整流电路中，对于带有半控整流桥或续流二极管的电路来说，因为其整流电路输出电压不存在负值，也不允许输入端接上反极性的直流电源，所以不能实现有源逆变。因此，想要实现有源逆变，必须采用全控电路。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

2．单相全桥有源逆变电路

【教师】展示“直流卷扬系统的电路结构”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

在重物的上提和下放过程中，直流电机的运行状态是否相同？若不同，有哪些区别？

【学生】聆听、观察、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲解新知

直流卷扬系统是单相全桥有源逆变电路的典型应用，常用于重物的上提和下放。与单相半桥有源逆变电路的工作过程类似，当α90°时，Uo0，直流电机开始转动，实现重物的上提，此时EMUS，电路工作在整流状态。而当下放重物时，由于重力对重物的作用，使电机跟随重力方向转动，因此EM的极性反向。如果此时单相全桥有源逆变电路的控制角继续保持在α90°范围内，则会造成短路现象。因此，必须将单相全桥有源逆变电路的控制角调至α90°范围，这样才能使Uo0，而|EM||Uo|。由于电流从M的正极流出，从Uo的正极传送回交流电网中，ii的方向未发生改变，因此电路工作在有源逆变状态。

【教师】讲述“点拨”的相关内容

在直流卷扬系统中，当重物下降时，直流电机反转并进入发电状态运行，此时反电动势实际上成了使晶闸管正向导通的电源。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

【教师】展示“直流卷扬系统在α=90°时工作电压与工作电流的波形”图片（详见教材）