電力電子技術教學大綱

電力電子技術教學大綱課程中文名稱：電力電子技術Ι課程英文名稱：PowerElectronicsΙ課程編號：C1136學分：3學時：48（其中：講課學時：48實驗學時：0實踐學時：0）先修課程：高等數(shù)學、電路原理、電子技術基礎適用專業(yè)：自動化課程類別：專業(yè)核心課/必修使用教材：Mohan，N.電力電子技術-變換器、應用和設計(美)開課單位：電氣與新能源學院課程性質本課程是自動化專業(yè)的必修專業(yè)核心課。電力電子技術是采用半導體電力開關器件構成各種開關電路，在各種控制算法的作用下按一定的規(guī)律，周期性地，實時、適時地控制開關器件的通、斷狀態(tài)，實現(xiàn)目標裝置的電力變換和控制的科學。電力電子技術主要應用于一般工業(yè)中異步電動機變頻、伺服電動機、步進電機驅動控制，可控整流電源、冶金工業(yè)的感應加熱電源、電化學工業(yè)的電鍍裝置，交通運輸工業(yè)的電氣化鐵道、電動汽車，電力系統(tǒng)的高壓直流輸電、新型能源等領域。二、教學目標通過對該課程的學習，使學生熟悉電力電子技術的基礎知識，掌握各種典型電力電子電路的結構、工作原理，掌握電力電子變流電路的一般性分析方法，具備將電力電子技術應用于工程技術領域的初步能力，為進一步學習自動化專業(yè)其他專業(yè)課程打下良好的基礎；課程以電力電子器件及變流技術為核心，要求掌握各種電力電子器件的工作原理、特性及主要參數(shù)，掌握整流、逆變、直流-直流變換、交流-交流變換等變流電路的電路拓撲、工作原理、電氣參數(shù)指標、波形分析方法和計算，熟悉PWM技術的工作原理和控制特性，了解軟開關技術的基本原理。了解當前社會工業(yè)發(fā)展變革形勢下電力電子技術研究所面臨的復雜問題及未來發(fā)展趨勢，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新意識。1.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1、畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3和畢業(yè)要求4。2.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求1中的指標點1.2：能針對一個控制系統(tǒng)復雜工程問題建立合適的數(shù)學模型，并利用恰當?shù)倪吔鐥l件求解。指標點1.4。3.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求2中的指標點2.1、2.3，2.1：能識別和判斷控制系統(tǒng)復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)；2.3：能查閱和分析文獻尋求可替代的解決方案。4.本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求3中的指標點3.5：能夠用圖紙、報告、計算書或實物等形式，呈現(xiàn)設計成果。三、教學內容及要求緒論教學內容掌握電力電子技術與其他學科的聯(lián)系和區(qū)別；了解電力電子技術發(fā)展概況，電力電子技術的應用領域；了解課程學習方法。2.重、難點：主要研究內容、常用研究方法、基本工作流程3.考核要點：4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P141-1，1-21-3第二章電力電子器件教學內容掌握電力電子器件的分類與應用；掌握電力二極管的工作原理、特性及主要參數(shù)，能正確選用電力二極管；掌握晶閘管（SCR）的工作原理、特性及主要參數(shù)，能正確選用晶閘管；掌握電力場效應晶體管（電力MOSFET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）全控器件的基本特性，了解各器件工作機理和主要參數(shù)；了解可關斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR或BJT）、場控晶閘管（MCT）及其他新型電力電子器件及功率集成電路與集成電力電子模塊的特點及應用。2.重、難點：電力電子器件的工作原理、特性及主要參數(shù)，電力電子器件的選用方法3.考核要點：SCR、IGBT等器件的工作原理、參數(shù)4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P322-12-2整流電路1. 教學內容（1）掌握單相整流電路，含單相半波可控、單相橋式全控、單相全波可控、單相橋式半控、電容濾波的不可控整流等電路的電路結構、工作原理及相關參數(shù)計算，能夠繪制不同負載情況下整流輸出電壓、電流波形圖；（2）掌握三相整流電路，包括三相半波可控、三相橋式全控整流電路的電路結構、工作原理及相關參數(shù)計算，能夠繪制不同負載情況下整流輸出電壓、電流波形圖；（3）掌握諧波產生的原因及描述諧波的基本參數(shù)，掌握電壓無畸變、電流畸變情況下有功、無功的表示方法及功率因數(shù)的計算，能夠對單相橋式全控、三相橋式全控整流電路帶大電感負載時變壓器二次側電流波形進行傅里葉變換分析，掌握所含諧波的特點，能夠計算總諧波畸變率、功率因數(shù)等參數(shù)；（4）掌握有源逆變產生的條件及應用，掌握單相、三相有源逆變電路工作原理及相關參數(shù)計算；（5）了解簡易觸發(fā)電路的工作原理和實現(xiàn)移相、同步的基本方法。2.重、難點：整流電路結構、工作原理分析及相關參數(shù)計算，波形繪制，整流電路中的諧波和功率因數(shù)；3.考核要點：相關參數(shù)計算，波形繪制4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P1145-1，5-4，5-5，5-19P1546-1，6-5，6-6，6-11，6-12第四章逆變電路1. 教學內容掌握換流方式及無源逆變概念和分類；掌握電壓型逆變電路的工作原理及參數(shù)計算；了解電流型逆變電路工作原理參數(shù)計算；了解多重化逆變電路和多電平逆變電路的工作原理及應用。2.重、難點：無源逆變電路結構、工作原理分析及相關參數(shù)計算3.考核要點：工作原理分析及相關參數(shù)4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)，專題討論5.作業(yè)安排：P2468-1，8-2，8-7，8-8第五章直流-直流變流電路教學內容掌握斬波電路的三種控制方式；掌握幾種基本斬波電路，包括降壓、升壓、升降壓斬波電路的工作原理、應用及相關參數(shù)計算；了解CuK斬波電路、復合和多相多重斬波電路的工作原理及應用；了解帶隔離變壓器的DC/DC變換電路的工作原理及應用。2.重、難點：降壓、升壓、升降壓斬波電路的工作原理分析及相關參數(shù)計算3.考核要點：降壓、升壓、升降壓斬波電路的工作原理、應用及相關參數(shù)計算；4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P1977-1，7-2，7-7第六章交流-交流變流電路教學內容掌握交流調壓器的基本類型、用途和電路結構；掌握單、三相交流調壓電路的簡要分析方法；了解交流斬波調壓的原理與基本性能；掌握交－交變頻電路的電路結構及工作原理。2.重、難點：交流—交流變換電路的基本結構、工作原理及相關計算3.考核要點：單相交流—交流變換電路的基本結構、工作原理及相關計算4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：自擬第七章PWM控制技術教學內容掌握PWM控制的基本原理，PWM逆變電路的控制方式，PWM波形的生成方法；了解PWM逆變電路的諧波特點；了解PWM的跟蹤控制技術；了解PWM整流電路的工作原理及特點。2.重、難點：PWM控制的基本原理、控制方式及跟蹤技術3.考核要點：PWM控制的基本原理、控制方式4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P1977-3，第八章軟開關技術教學內容（1）掌握電力電子器件高頻化的目的，軟開關的基本概念；（2）了解軟開關電路的分類；（3）掌握準諧振軟開關電路的工作原理及應用；（4）了解其他典型的軟開關電路的工作原理及應用。2.重、難點：電力電子器件高頻化意義，軟開關電路工作原理3.考核要點：軟開關電路工作原理及相關電路4.教學方法：課堂講授，平時作業(yè)5.作業(yè)安排：P2919-1五、學時分配及對畢業(yè)要求指標點的支撐章節(jié)教學內容支撐的畢業(yè)要求指標點學時分配講課實驗實踐第一章緒論電力電子技術與其他學科的聯(lián)系和區(qū)別；電力電子技術發(fā)展概況，電力電子技術的應用領域；課程學習方法。2.1、2.32第二章電力電子器件電力電子器件的分類；工作原理、特性及主要參數(shù)；電力電子器件的選用方法。1.2、2.1、2.3、3.56第三章整流電路整流電路結構；單相及三相整流電路相關參數(shù)計算，波形繪制；整流電路中的諧波和功率因數(shù)計算；有源逆變電路相關參數(shù)計算；含漏感整流電路相關參數(shù)計算和波形繪制。1.2、2.1、2.3、3.5、12第四章逆變電路換流方式及無源逆變概念和分類；單相和三相電壓型逆變電路的工作原理及參數(shù)計算；多重化逆變電路和多電平逆變電路的工作原理及應用。1.2、2.1、2.3、3.5、6第五章直流—直流變換電路斬波電路的三種控制方式；三種基本斬波電路的工作原理、應用及相關參數(shù)計算；復合斬波電路和多相多重斬波電路的工作原理及應用。1.2、2.1、2.3、3.5、6第六章交流—交流變換電路交流調壓器的基本類型、用途和電路結構；單、三相交流調壓電路的簡要分析方法；交－交變頻電路的電路結構及工作原理。1.2、2.1、2.3、3.5、4第七章PWM控制技術PWM逆變電路諧波特點；PWM跟蹤控制技術；PWM整流電路的工作原理及特點。1.2、2.1、2.3、3.5、6第八章軟開關技術電力電子器件高頻化的目的，軟開關的基本概念；軟開關電路的分類；幾種典型的軟開關電路的工作原理及應用。1.2、2.1、2.3、3.5、6六、考核方式及成績評定標準1.課程考核方式考核方式包括期末考試、平時及作業(yè)情況考查。期末考試采用閉卷筆試。2.課程成績評定標準課程成績=平時考核成績×40%+期末考試成績×60%。成績的具體構成如下：考核形式分值考核細則平時成績40%平時作業(yè)15布置25~30個課后作業(yè)，作業(yè)嚴格按要求并及時完成；書寫清晰、邏輯性強，沒有抄襲情況。課堂點名及課堂表現(xiàn)15課堂點名回答問題，要求基本概念清晰，解決問題的方案正確、合理，能提出不同的解決問題方案，積極參與課堂交流，能組織同組學生進行討論學習。課堂討論10根據(jù)教師提出的討論話題，學生分組討論，要求基本概念清晰，解決問題的方案正確、合理，能提出不同的解決問題方案，積極參與課堂交流。期末考試60%期末考試卷面成績60試卷題型包括判斷題、選擇題、填空題、簡答題和綜合分析應用題等，以卷面成績的60%計入課程總成績?？己藢W生在電力電子技術領域的基本知識與技能。七、參考書目：王兆安，劉進軍.電力電子技術（第5版）.北京：機械工業(yè)出版社，2009.陳堅，康勇，阮新波等.電力電子學—電力電子變換和控制技術（第3版）.北京：高等教育出版社，2011.張靜之.電力電子技術第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2016陳媛.電力電子技術.華中科技大學，2016洪乃剛.電力電子、電機控制系統(tǒng)的建模和仿真.北京：機械工業(yè)出版社，2010.葉予光，王輝，王化冰等.電力電子技術.北京：中國電力出版社，2012.林飛，杜欣.電力電子應用技術的MATLAB仿真.北京：中國電力出版社，2009.

《電力電子技術Ι》課程簡介課程中文名稱：電力電子技術Ι課程英文名稱：PowerElectronicsΙ課程編號：C1136學分：3學時：48先修課程：高等數(shù)學、電路原理、電子技術基礎適用專業(yè)：自動化內容提要：本課程是自動化專業(yè)的必修專業(yè)核心課。電力電子技術是采用半導體電力開關器件構成各種開關電路，在各種控制算法的作用下按一定的規(guī)律，周期性地，實時、適時地控制開關器件的通、斷狀態(tài)，實現(xiàn)目標裝置的電力變換和控制的科學。電力電子技術主要應用于一般工業(yè)中異步電動機變頻、伺服電動機、步進電機驅動控制，可控整流電源、冶金工業(yè)的感應加熱電源、電化學工業(yè)的電鍍裝置，交通運輸工業(yè)的電氣化鐵道、電動汽車，電力系統(tǒng)的高壓直流輸電、新型能源等領域。考核方式：期末閉卷考試、平時及隨堂作業(yè)情況考查使用教材：Mohan，N.電力電子技術-變換器、應用和設計(美)參考書目：王兆安，劉進軍.電