開(kāi)關(guān)電源技術(shù)教學(xué)大綱

開(kāi)關(guān)電源技術(shù)教學(xué)大綱課程中文名稱：開(kāi)關(guān)電源技術(shù)課程英文名稱：SwitchedModePowerSupplyTechnology課程編號(hào)：204T0599學(xué)分：1學(xué)時(shí)：16（其中：講課學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）先修課程：電路原理（一）/（二）、電力電子技術(shù)II、單片機(jī)原理及應(yīng)用、自動(dòng)控制理論II適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化課程類別：專業(yè)拓展課/選修使用教材：張占松,張心益.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社2012開(kāi)課單位：電氣與新能源學(xué)院一、課程性質(zhì)《開(kāi)關(guān)電源技術(shù)》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門選修課。本課程系統(tǒng)地講述高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理、理論計(jì)算過(guò)程、各種實(shí)際應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法，讓學(xué)生能夠掌握基本的設(shè)計(jì)與計(jì)算。內(nèi)容包括反饋控制設(shè)計(jì)、小信號(hào)分析方面的內(nèi)容，以及集成控制電路的運(yùn)用；功率器件的選型與熱設(shè)計(jì)；有源功率因數(shù)校正、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等。二、課程目標(biāo)課程目標(biāo)1：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的“四個(gè)自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認(rèn)識(shí)論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。課程目標(biāo)2：能將開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的專業(yè)知識(shí)用于自動(dòng)化系統(tǒng)專業(yè)工程問(wèn)題，進(jìn)行典型拓?fù)?、軟開(kāi)關(guān)電路、控制電路等設(shè)計(jì)方案的比較與綜合。課程目標(biāo)3：能認(rèn)識(shí)到解決與開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題有多種方案可選擇，通過(guò)專業(yè)文獻(xiàn)閱讀、課題研討、仿真、實(shí)驗(yàn)等手段，尋求電力電子裝置及控制系統(tǒng)等可替代的解決方案。課程目標(biāo)4：能夠針對(duì)與開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特定需求，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的模型構(gòu)建，對(duì)工藝設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。三、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1.工程知識(shí)1.4能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于電力系統(tǒng)專業(yè)工程問(wèn)題解決方案的比較與綜合。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.問(wèn)題分析2.3能認(rèn)識(shí)到解決電力系統(tǒng)工程問(wèn)題有多種方案可選擇，會(huì)通過(guò)文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)33.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.1掌握電力系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)4四、教學(xué)內(nèi)容及要求緒論教學(xué)內(nèi)容開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源概述開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展史開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用重難點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源中變換器的特點(diǎn)考核要點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源中變換器特性課程思政融入點(diǎn)：開(kāi)發(fā)高效電能轉(zhuǎn)換裝置，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)起著重要的技術(shù)支撐作用。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬頻域建模方法教學(xué)內(nèi)容開(kāi)關(guān)電路的建模：理想開(kāi)關(guān)模型、狀態(tài)空間平均模型、小信號(hào)模型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：開(kāi)關(guān)電路、PWM比較器、調(diào)節(jié)器基于小信號(hào)模型的分析方法：系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)指標(biāo)重難點(diǎn)：典型DC-DC變換器的頻域建模方法考核要點(diǎn)：典型DC-DC變換器的頻域建模方法課程思政融入點(diǎn)：介紹我國(guó)主要新能源電源設(shè)備企業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科研自信和愛(ài)國(guó)情懷，了解大國(guó)重器、工匠精神；介紹光伏發(fā)電中直流變換器的應(yīng)用，樹(shù)立能源危機(jī)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、工程意識(shí)、國(guó)際視野。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬控制電路設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容電壓模式控制電路的設(shè)計(jì)：電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)峰值電流模式控制電路的設(shè)計(jì)平均電流模式控制電路的設(shè)計(jì)控制電路結(jié)構(gòu)和主要組成部分的原理典型集成電源管理芯片應(yīng)用實(shí)例重難點(diǎn)：典型控制電路的設(shè)計(jì)方法考核要點(diǎn)：電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式電路的設(shè)計(jì)課程思政融入點(diǎn)：介紹新能源電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及其在我國(guó)雙碳戰(zhàn)略中的作用，引入雙向直流-直流變換電路在上述領(lǐng)域的應(yīng)用案例，樹(shù)立學(xué)生的能源危機(jī)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬功率器件選型與熱設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)及分析：輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、電磁兼容性能指標(biāo)、其他指標(biāo)主電路設(shè)計(jì)：主電路的選型、硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)電路的選擇、正激、推挽、半橋和全橋型電路的主電路元器件參數(shù)的計(jì)算反激型電路的主電路元器件參數(shù)的確定熱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)元件的熱設(shè)計(jì)變壓器和電抗器的熱設(shè)計(jì)重難點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)的確定考核要點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源主電路元器件參數(shù)的計(jì)算、熱設(shè)計(jì)課程思政融入點(diǎn)：從我國(guó)主要電力電子器件生產(chǎn)廠商及電力電子器件產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的地位，與發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和求真務(wù)實(shí)精神。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬功率因數(shù)校正技術(shù)教學(xué)內(nèi)容諧波和功率因數(shù)的定義開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)校正技術(shù)單相功率因數(shù)校正電路：基本原理、主電路參數(shù)計(jì)算、單相功率因數(shù)校正的控制電路三相功率因數(shù)校正電路單級(jí)功率因數(shù)校正技術(shù)：?jiǎn)蜗鄦渭?jí)、三相單級(jí)功率因數(shù)變換器重難點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)校正技術(shù)特點(diǎn)考核要點(diǎn)：?jiǎn)蜗喙β室驍?shù)校正電路課程思政融入點(diǎn)：介紹我國(guó)高校在功率因數(shù)校正技術(shù)領(lǐng)域的主要研究團(tuán)隊(duì)及研究成果，與發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)高校團(tuán)隊(duì)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和求真務(wù)實(shí)精神。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬軟開(kāi)關(guān)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容軟開(kāi)關(guān)的基本概念：硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)、零電壓開(kāi)關(guān)與零電流開(kāi)關(guān)軟開(kāi)關(guān)電路的分類：準(zhǔn)諧振電路、零電壓開(kāi)關(guān)、零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路典型的軟開(kāi)關(guān)電路零電壓準(zhǔn)諧振電路移相全橋型零電壓開(kāi)關(guān)PWM電路有源箝位正激型電路零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路諧振變換電路的原理及分類重難點(diǎn)：典型軟開(kāi)關(guān)電路的特點(diǎn)與工作模態(tài)分析考核要點(diǎn)：典型軟開(kāi)關(guān)電路的特點(diǎn)與工作模態(tài)分析課程思政融入點(diǎn)：介紹我國(guó)高校在軟開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的主要研究團(tuán)隊(duì)及研究成果，與發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)高校團(tuán)隊(duì)對(duì)比，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和求真務(wù)實(shí)精神。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例教學(xué)內(nèi)容90W反激型電源適配器設(shè)計(jì)：技術(shù)指標(biāo)、輸入PFC電路的設(shè)計(jì)、反激型電路的設(shè)計(jì)同步Buck型電路的設(shè)計(jì)：技術(shù)指標(biāo)、電感的設(shè)計(jì)、MOSFET的計(jì)算、控制芯片的選擇重難點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)考核要點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)介紹我國(guó)UPS、開(kāi)關(guān)電源設(shè)備企業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生科研自信和愛(ài)國(guó)情懷，了解大國(guó)重器、工匠精神。教學(xué)方法：課堂講授作業(yè)安排：自擬五、教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配支撐的課程目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第一章緒論11、2第二章頻域建模方法41、2、3第三章控制電路設(shè)計(jì)41、2、3、4第四章功率器件選型與熱設(shè)計(jì)21、2、3、4第五章功率因數(shù)校正技術(shù)21、2、3、4第六章軟開(kāi)關(guān)技術(shù)11、2、3、4第七章開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例21、2、3、4六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：開(kāi)卷考試占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括課程出勤10%、課堂討論10%、課程作業(yè)10%、階段測(cè)試10%，成績(jī)的具體構(gòu)成如下：支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)考核與評(píng)價(jià)方式合計(jì)平時(shí)成績(jī)（40%）期末考試（60%）課堂出勤10%課堂討論10%課程作業(yè)10%階段測(cè)試10%開(kāi)卷考試課程目標(biāo)155指標(biāo)點(diǎn)1.4課程目標(biāo)2153045指標(biāo)點(diǎn)2.3課程目標(biāo)3102030指標(biāo)點(diǎn)3.1課程目標(biāo)4101020總分占比%40601002.課程考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)高于預(yù)期達(dá)到預(yù)期低于預(yù)期優(yōu)秀良好合格不合格1.通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生的“四個(gè)自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認(rèn)識(shí)論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。（5分）平時(shí)表現(xiàn)課堂討論543<32.能將電力電子技術(shù)的專業(yè)知識(shí)用于電力系統(tǒng)專業(yè)工程問(wèn)題，進(jìn)行整流、逆變、直流-直流、交流-交流等四種基本電力電子變換電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等設(shè)計(jì)方案的比較與綜合。（45分）平時(shí)表現(xiàn)課堂討論課程作業(yè)階段測(cè)試課程考試41-4536-4027-35<273.能認(rèn)識(shí)到解決與電力電子技術(shù)相關(guān)的電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題有多種方案可選擇，通過(guò)專業(yè)文獻(xiàn)閱讀、課題研討、仿真、實(shí)驗(yàn)等手段，尋求電力電子裝置及控制系統(tǒng)等可替代的解決方案。（30分）平時(shí)表現(xiàn)課堂討論課程作業(yè)階段測(cè)試課程考試27-3024-2618-23<184.能夠針對(duì)與電力電子技術(shù)相關(guān)的電力系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特定需求，通過(guò)電力電子變流電路的模型構(gòu)建，對(duì)工藝設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。（20分）平時(shí)表現(xiàn)課堂討論課程作業(yè)階段測(cè)試課程考