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项目一 电能变换器件的识别与检测 1

【项目导读】 1

任务一 认识晶闸管 1

【任务描述】 1

【相关知识】 2

一、晶闸管的结构和命名 2

二、晶闸管的工作原理 4

三、晶闸管的基本特性 5

四、晶闸管的主要参数 8

五、晶闸管的种类 10

六、晶闸管的保护 10

七、晶闸管的串联和并联 13

【知识拓展】电力二极管 15

一、功率二极管的结构和工作原理 15

二、功率二极管的伏安特性 16

三、功率二极管的主要参数 16

四、电力二极管的主要类型 17

【任务实施】晶闸管识别与基本测试 18

一、实训目标 18

二、实训场所及器材 18

三、实训步骤 18

四、任务考核方法 20

任务二 认识全控型电力电子器件 20

【任务描述】 20

【相关知识】 20

一、电力晶体管 20

二、可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor， GTO） 26

三、电力场效应晶体管 30

四、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 35

【知识拓展】新型电能变换器件 40

一、MOS控制晶闸管MCT 40

二、静电感应晶体管SIT 41

三、静电感应晶闸管SITH 41

四、集成门极换流晶闸管IGCT 41

五、基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 42

六、功率集成电路与集成电力电子模块 43

【任务实施】全控型器件认识与基本测量 43

一、实训目标 43

二、实训场所及器材 44

三、实训步骤 44

四、任务考核方法 46

【项目总结】 47

【项目训练】 48

【拓展训练】 49

一、功率二极管特性测试 49

二、晶闸管性能测试 52

项目二 整流器的安装与调试 56

【项目导读】 56

任务 制作与调试调光灯电路 56

【任务描述】 56

【相关知识】 57

一、单相可控整流电路 57

二、晶闸管可控整流驱动电路 68

【知识拓展】三相可控整流电路 79

一、三相半波可控整流电路（电阻性负载） 79

二、三相桥式全控整流电路（电阻性负载） 79

三、三相桥式半控整流电路（电阻性负载） 80

四、带平衡电抗器的双反星形大功率整流电路 81

【任务实施】制作与调试调光灯电路 82

一、实训目标 82

二、实训场所及器材 83

三、实训步骤 83

四、任务考核方法 88

【项目总结】 88

【项目训练】 89

【拓展训练】 90

一、单相半波可控整流电路电阻负载仿真测试 90

二、单相半波可控整流电路电阻电感负载 92

三、单相半波可控整流电路电阻电感负载带续流二极管电路 93

四、单相桥式全控整流电路电阻负载 95

五、单相桥式全控整流电路电阻电感负载 96

六、单相桥式全控整流电路反电动势负载 98

七、单相全波可控整流电路 98

八、单相桥式半控整流电路 100

九、单相桥式二极管整流电路电容滤波 102

十、单相桥式二极管整流电路LC滤波 102

项目三 直流变换器的安装与调试 105

【项目导读】 105

任务一 制作小型DC-DC电源升压器 105

【任务描述】 105

【相关知识】DC-DC直流变换器（斩波器） 106

一、直流斩波器的基本工作原理 107

二、直流斩波电路 107

三、变压器隔离的直流-直流变换器 113

【知识拓展】直流-直流变换电路的MATLAB仿真 116

一、降压式（Buck）变换器的建模与仿真 116

二、升压式（Boost）变换器的建模与仿真 117

三、降-升压式（Buck-Boost、 Cuk）变换器的建模与仿真 119

【任务实施】小型DC-DC电源升压器的组装 121

一、实训目标 121

二、实训场所及器材 121

三、实训步骤 121

四、任务考核方法 123

任务二 认识光伏发电系统直流变换器 123

【任务描述】 123

【相关知识】光伏发电系统直流变换器 124

一、光伏发电系统直流变换器的特点 124

二、光伏发电系统的总体框架 125

三、直流变换器主电路的结构 125

四、直流变换器电路元件的选择 128

【知识拓展】直流PWM控制的基本原理及控制电路 129

一、直流脉宽调制（PWM）控制 129

二、脉宽调制（PWM）信号ug的产生 129

三、直流开关电源的应用 131

【任务实施】观测光伏发电系统直流变换电路 131

一、实训目标 131

二、实训场所及器材 131

三、实训步骤 132

四、任务考核方法 136

任务三 调试光伏电源充放电控制器 137

【任务描述】 137

【相关知识】光伏电源充放电控制器 137

一、太阳能光伏电源系统的组成 137

二、光伏电源充放电控制器 138

【知识拓展】最大功率点跟踪技术 141

一、太阳能电池的特性及MPPT研究的必要性 141

二、基于直流变换器的MPPT实现原理 144

三、最大功率点跟踪算法 145

【任务实施】实用光伏控制器的安装调试 147

一、实训目标 147

二、实训场所及器材 147

三、实训步骤 148

四、任务考核方法 150

【拓展实例】 150

【项目总结】 151

【项目训练】 151

【拓展训练】直流变换电路仿真测试 152

一、直流降压斩波电路 152

二、直流升压斩波电路 153

三、直流升降压斩波电路 153

四、电流可逆斩波电路 156

五、多相多重斩波电路 156

六、正激电路 158

七、反激电路 159

八、半桥电路 161

九、全桥电路 163

项目四 光伏逆变器的安装与调试 165

【项目导读】 165

任务一 制作小功率单相逆变器 165

【任务描述】 165

【相关知识】DC-AC变换器（逆变器） 166

一、逆变器概述 166

二、逆变器的定义及分类 167

三、现代逆变技术的发展趋势 167

四、逆变的基本概念 169

五、有源逆变 169

六、无源逆变 173

【知识拓展】简易小功率方波逆变器设计 180

一、方波的产生 180

二、场效应管驱动电路 181

三、场效应管电源开关电路 182

四、逆变器的性能测试 186

【任务实施】 187

一、实训目标 187

二、实训场所及器材 187

三、实训步骤 187

四、任务考核方法 191

任务二 安装与调试光伏发电系统逆变器 191

【任务描述】 191

【相关知识】WPV02型风光互补实训系统逆变器 192

一、WPV02型风光互补实训系统逆变器概述 192

二、DC-DC升压器 192

三、全桥逆变 201

【知识拓展】并网逆变器分析与检测 208

一、并网逆变器的技术要求 208

二、并网逆变器的国内外应用现状 209

三、并网逆变器的分类 210

四、并网逆变器输出电流的主要控制方式 211

【任务实施】 212

实例一 拆解与组装WPV02型风光互补实训系统逆变器 212

实例二 晶闸管串级调速装置基本认识 214

【项目总结】 216

【项目训练】 216

【拓展训练】逆变器仿真测试 217

一、电压型单相半桥逆变电路 217

二、电压型单相全桥逆变电路 218

三、电压型三相全桥逆变电路 219

四、电流型单相并联谐振式逆变电路 222

五、电流型三相逆变电路 223

参考文献 225