《電力電子技術》課程教學大綱

《電力電子技術》教學大綱一、課程根本信息電力電子技術課程名稱課程編碼

PowerElectronicsTechnologyCNE320611030

開課院部

能源學院

課程團隊

電力電子課程組學分適用專業(yè)

3.0 課內(nèi)學時

52 講授 40電氣工程及其自動化

試驗 12 上機

實踐 0授課語言

課外學時 48中文先修課程課程簡介〔必修〕

高等數(shù)學2-1、電路分析、高等數(shù)學2-2、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、電機學2-、電機學2-〕本課程是電氣工程及其自動化的一門專業(yè)根底課，是高等數(shù)學、電路理論、電子技術、電機學的后續(xù)課程。本課程重點介紹電力電子器件的外特性和各種變流電路分析。首先，通過本課程的學習，學生能夠把握SCR、GTR、GTO、Power-MOSFET、IGBT等功率電子器件的工作機理、開關特性及電氣參數(shù)；其次，通過本課程的學習，學生能夠把握單相、三相可控整流電路和有源逆變電路的根本原理、波形分析和各種負載〔R、RL、RLE〕對電路工作波形的影響，并能對上述電路進展定量計算；再者，通過本課程的學習，學生能夠把握單相溝通調(diào)壓電路、直流斬波電路、無源逆變電路的工作原理、電路構造、換流方法、波形分析和參數(shù)計算，并生疏PWM掌握方法的根本原理及逆變電路的波形分析，了解有關電力電子器件的觸發(fā)、驅(qū)動和保護原理和方法。最終，通過本課程的學習，學生能夠進一步拓寬本科階段的電力電子理論與技術學問，把握弱電掌握強電的根本學問，同時為其進入高層次學習打下良好的理論根底。Thiscourseisabasiccourseofelectricalengineeringandautomation.Itisthefollowingcourseofhighermathematics,circuittheory,electronics,electricalmachinery.Thefocalpointsofthiscoursearetheexternalcharacteristicsofpowerelectronicdevicesandanalysesofvariousconvertorcircuits.Throughthiscourse,studentsshould(1)mastertheworkingmechanism,switchingcharacteristicsandelectricalparametersofSCR,GTR,GTO,Power-MOSFET,IGBTandotherpowerelectronicsdevices;(2)thebasicprinciples,waveformanalysesandquantitativecalculationofthesingle-phase,three-phasecontrolledrectifiercircuitandtheactiveinvertercircuit,andtheinfluenceofvariousloads(R,RL,RLE)onthecircuitwaveforms,andworkingprinciple,topology,commutationmethod,waveformanalysisandparametercalculationofthesingle-phaseACvoltageregulatorcontrolcircuit,DCchoppercircuit,passiveinverter,andbefamiliarwiththebasicprincipleofPWMcontrolmethodandwaveformanalysisoftheinvertercircuit;understandthetrigger,driveandprotectionmethodsofpowerelectronicdevices.Throughthiscourse,tofurtherexpandthecontroltheoryandtechnicalknowledgeofundergraduatestudents,theundergraduatebasicknowledgeofpowerelectronicssystem,atthesametimelearningtolayasolidtheoreticalfoundationforstudentsto負責人二、課程目標序號 代號

enterthehighlevel.

大綱執(zhí)筆人 審核人課程目標

OBE

畢業(yè)要求指標點M1M2M3

目標1：針對電氣領域的簡單變流技術的相關問題，能夠綜合運用數(shù)學、自然科學、工程根底和專業(yè)是學問進展原理、波形和故障分析。目標2：嫻熟把握相控整流電路、逆變電路、溝通調(diào)壓電路以及直流斬波電路的輸出電壓、電流，交是流側(cè)功率，交、直流側(cè)諧波含量等重要電氣量的計算方法。目標3：能夠運用電力電子器件、電路中無源器件的工作原理，識別與推斷變流技術相關問題的關鍵是環(huán)節(jié)，并能夠基于科學原理和數(shù)學模型來正確描述變流技術簡單問題。目標4：能夠運用電力電子技術的學問和查閱文獻，尋求變流系統(tǒng)相關的簡單工程問題的兩種以上解

任務 自選1.41.42.1M4 決方案，并對效率、諧波含量、功率因數(shù)等方面進展比照分析，總結(jié)出不同方案的優(yōu)缺點及適用場合。

是 2.2三、課程內(nèi)容序號 章節(jié)號

標題 課程內(nèi)容/重難點電力電子技術進展歷史，應用現(xiàn)狀，介紹電力電子技術與節(jié)能

支撐課程目標

課內(nèi) 課外教學方式學時 學時

課外環(huán)節(jié)第0章 第0章緒論21章/21章////管和晶閘管1.1電力電子器件通態(tài)平均電流。3 1.1 電力電子器件的特征，分類。M11講授0.5作業(yè)/自學概述電力二極管的伏安特性，PN結(jié)的電荷存儲效應，正向PN結(jié)的41.21.2電力二極管電導調(diào)制效應；電力二極管的主要參數(shù)；電力二極管的主要分M11講授0.5作業(yè)/自學類。51.31.3晶閘管晶閘管的四層半導體構造，雙晶體管模型，正反響原理，晶閘M1,M22講授0.5作業(yè)/自學

M1技術關系本章重點難點：正向PN結(jié)的電導調(diào)制效應；晶閘管伏安特性；

講授

0.5 自學62章762章72.182.293章103.1113.2123.313試驗一144章154.1164.2174.32.1單相半波可控整流電路2.2單相橋式全控整流電路第3章三相可控整流電路三相半波可控整流電路三相橋式全控整流電路變壓器漏抗對整流電路的影響鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的定相與調(diào)整試驗第4章有源逆變電路有源逆變的概念三相有源逆變電路逆變失敗與最

管的關斷和導通條件；晶閘管的靜態(tài)特性和動態(tài)特性；晶閘管主要參數(shù)；晶閘管的派生器件。M1/2M1/2/講授/0.5/作業(yè)/自學M22講授0.5作業(yè)/自學////M12講授0.5作業(yè)/自學M2,M32講授0.5作業(yè)/自學M21.5講授0.5作業(yè)/自學M33試驗0.5撰寫/試驗電阻負載，阻感負載，續(xù)流。電阻負載，阻感負載，反電勢負載本章重點難點：帶大電感負載的三相半波可控整流電路；帶大電感負載的三相橋式全控整流電路；變壓器漏抗對整流電路的影響；晶閘管的觸發(fā)電路的定相。電阻負載，自然換相點，電感性負載。電路構造，工作特點，兩種觸發(fā)方式，SCR電壓波形，電阻負載與電感性負載波形比照，定量分析。換流重疊，換流重疊角，換相壓降，DUd的計算，換流重疊角的計算。/////報告/M12講授0.5作業(yè)/自學M2,M30.5講授0.5作業(yè)/自學M21.5爭論/翻轉(zhuǎn)1作業(yè)/自學本章重點難點：產(chǎn)生有源逆變的條件，有源逆變電路的功率平衡關系及有關計算。直流電機的電動和發(fā)電反響制動兩種狀態(tài)，功率傳遞方向，產(chǎn)生有源逆變的條件，順向串聯(lián)。三相半波、三相全控橋式電路；逆變角，波形分析；功率平衡關系。逆變失敗，逆變失敗的緣由和危害，最小逆變角的限制。小逆變角的限制三相橋式全控整試驗二 流及有源逆變電路的測試第5章整流電路

三相橋式全控整流電路的測試，三相橋式全控整流電路的有源逆變狀態(tài)測試本章重點難點：電容濾波的三相不行控整流電路，溝通側(cè)電流

M3 3

課堂試驗 0.5

撰寫試驗報告第5章 的諧波和功率因數(shù)問題電容濾波的不20 5.1可控整流電路整流電路及諧21 5.2波和功率因數(shù)22 5.3 5.3專題報告第6章溝通電力

波形，直流側(cè)串接平波電感的作用，溝通側(cè)電流諧波特點和功率因數(shù)特點，功率因數(shù)公式及物理意義。承受大電容濾波，在直流側(cè)不串接電感和串入電感兩種狀況下，直流側(cè)電流id波形，以及變壓器副邊電流ia與ua波形及相位關系，兩電流波形在輕載和重載時各有何變化；直流側(cè)輸出電壓平均值的計算。諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生的污染，非線性負載，畸變因數(shù)，位移因數(shù)，功率因數(shù)公式及物理意義，功率因數(shù)公式及物理意義；單相全控橋整流電路的位移因數(shù)、功率因數(shù)各與掌握角的關系；電容濾波不行控三相整流電路的溝通側(cè)電流諧波特點和功率因數(shù)特點；整流輸出電壓、電流諧波。布置電能質(zhì)量與電力電子技術專題，學生三人一組，對相關問題進展文獻調(diào)研和技術爭論，并上交專題報告。

/M1,M2 2

/ / /講授 0.5 作業(yè)/自學M21講授1M21講授1M3,M4/專題報告14///M12講授1.5M2,M32講授0.5M33試驗0.5專題報告預備及撰寫23 章24 6.125 6.226 試驗三

掌握電路單相溝通調(diào)壓電路三相溝通調(diào)壓電路三相溝通調(diào)壓電路測試試驗

本章重點難點：電感性負載單相溝通調(diào)壓電路。電阻性負載；電感性負載，不同a角度范圍的輸出電壓電流波形。三相溝通調(diào)壓電路構造，觸發(fā)方式，晶閘管的導通狀況；溝通調(diào)功和電力電容器投切掌握。試驗內(nèi)容：觸發(fā)電路的調(diào)試，三相溝通調(diào)壓電路帶電阻性負載，利用三相溝通調(diào)壓電路實現(xiàn)三相異步電動機的軟起動運行。

/作業(yè)/自學作業(yè)/自學撰寫試驗報告277章28277章287.1297.2307.3317.4327.5338章348.1358.2368.3378.4388.5門極可關斷晶GTO電力晶體管GTR、電力場效應管PowerMOSFET絕緣柵極晶體IGBT驅(qū)動電路電力電子器件的保護第8章無源逆變電路及PWM掌握技術無源逆變根本原理及換流方式電壓型逆變電路電流型逆變電路PWM掌握的基本原理PWM逆變電路

本章重點難點：GTO、PowerMOSFET、IGBT外特性，特點；電流驅(qū)動型，電壓驅(qū)動型；常用PE器件的容量排隊，常用PE器件的開關速度排隊；晶閘管的驅(qū)動電路；PE器件的緩沖保護電路及作用。GTO的關斷機理，動態(tài)特性，額定電流和關斷增益參數(shù)，主要優(yōu)點與缺點。電力晶體管GTR、電力場效應管PowerMOSFET特性構造等效電路，靜態(tài)特性曲線，IGBT的主要特點。晶閘管的驅(qū)動電路；常用電力電子全控器件的驅(qū)動電路。外因過電壓及浪涌吸?。晃【彌_保護電路。本章重點難點：4種換流方式及典型用例；單相半橋逆變電路；單相橋式逆變電路；SPWM掌握方式。4種換流方式及各自的換流關斷原理、典型用例。單相半橋、單相橋式和三相橋逆變電路的拓撲形式，掌握方式，輸出電壓波形及輸出溝通電壓有效值如何轉(zhuǎn)變。單相半橋、單相橋式和三相橋逆變電路的拓撲形式，掌握方式，輸出電壓波形及輸出溝通電壓有效值如何轉(zhuǎn)變。PWM面積等效原理，兩電平和三電平PWM。PWM調(diào)制比，PWM掌握方式、輸出電壓波形及輸出溝通電壓有效

/ / / /M10.5講授0.5作業(yè)/自學M10.5講授0.5作業(yè)/自學M11講授0.5作業(yè)/自學M21講授1作業(yè)/自學M2,M31講授1作業(yè)/自學////M11講授1作業(yè)/自學M2,M32講授1作業(yè)/自學M2,M30.5講授0.5作業(yè)/自學M11講授0.5作業(yè)/自學爭論/翻轉(zhuǎn)及掌握方法

值的轉(zhuǎn)變。

M2,M3

1.5

0.5課堂

作業(yè)/自學39 章

第9章直流變換電路

本章重點難點：降壓式〔包括帶LC濾波〕和升壓式直流斬波電/////M12講授0.5M11.5講授0.5M3,M4/專題報告14M33試驗0.5路；單端正激式直流變換電路；單端反激式直流變換電路。40 9.1

根本斬波電路 降壓式〔包括帶LC濾波〕和升壓式直流斬波電路。

作業(yè)/自學41 9.242 9.343 試驗四四、考核方式

單端間接式直流變換電路專題報告直流斬波電路及PWM掌握

間接式直流變換電路的一般構造；單端正激式直流變換電路，磁通復位；單端反激式直流變換電路。布置抽油機變頻掌握與電力電子技術專題，學生三人一組，對相關問題進展文獻調(diào)研和技術爭論，并上交專題報告。試驗內(nèi)容：用運放等分別元器件設計并搭建脈寬調(diào)制波發(fā)生電路；用全控器件構成直流斬波電路，向直流電動機供電作斬波調(diào)速運行；轉(zhuǎn)變PWM掌握脈沖占空比調(diào)整電機轉(zhuǎn)速；測試斬波電路的掌握特性和直流電機的調(diào)速特性。

作業(yè)/自學專題報告預備及撰寫撰寫試驗報告序號 考核環(huán)節(jié) 操作細節(jié) 總評占比1、每周布置1~21、每周布置1~21道題以上；2、成績承受百分制，依據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分；3、一學期有2-3次課堂測試，考核學生的過程性學習的狀況；4、考核學生對電力電子技術根本學問的把握力量，學生綜合運用所學學問分析問題、解決問題的力量題型主要有作圖、分析和計算題；5、考核學生在翻轉(zhuǎn)課堂的具體表現(xiàn)，要求每個小組明確分工，每位學生都要具體負責一局部講解爭論任務，并依據(jù)表20%現(xiàn)進展考核；6、對于學生自學環(huán)節(jié)：在布置尋常作業(yè)時，留3-5道后續(xù)章/節(jié)的自學題目，并在評閱尋常作業(yè)時也對自學題目完成情況評分，計入尋常成績。1、本課程12個學時試驗，共四次試驗。2、成績承受百分制，依據(jù)試驗完成狀況評分。3、考核學生對電力電子技術學問的應用力量，能夠依據(jù)用戶需求確定設10%計目標，從技術角度優(yōu)選解決方案獲得有效結(jié)論。1及課堂測試試驗專題報告

1、撰寫一次《電能質(zhì)量與電力電子技術》以及一次《抽油機變頻掌握與電力電子技術》的專題報告。2、專題報告為學生三人左右一組，通過運用電力電子技術的學問和文獻查閱，明確簡單工程問題，找出多種解決方

20%案，通過影響因素的分析得到相應的結(jié)論，撰寫報告。4期末考試1、閉卷考試，成績承受百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學生對電力電子技術根本學問的把握力量，學生綜合運用所學學問分析問題、解決問題的力量，題型主要 50%有作圖題、分析題、計算題等。五、評分細則序號 課程目標 考核環(huán)節(jié)尋常作業(yè)、自學及課堂測C-及課堂測C-獨立思考、按時完成，作圖比較標準，解題思路比較清楚、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。試D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不標準，解題思路混亂。2M1期末考試75%〔見試卷評分標準〕尋常作A-獨立思考、按時完成，作圖標準，解題思路清楚、步驟完整、格式合理、答案準確。3M2業(yè)、自學及課堂測40%B-獨立思考、按時完成，作圖比較標準，解題思路比較清楚、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，作圖比較標準，解題思路比較清楚、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。試D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不標準，解題思路混亂。4M2期末考試60%〔見試卷評分標準〕A-按時提交試驗報告，數(shù)據(jù)分析符合標準，結(jié)論無誤。5M3試驗20%B-按時提交試驗報告，數(shù)據(jù)分析根本標準，結(jié)論根本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程中存在根本公式應用問題或者無法分析試驗中的具體波形。D-發(fā)生安全事故。A-能嫻熟運用科學原理，正確識別簡單電力電子技術領域的關鍵環(huán)節(jié)。嫻熟、準確應用科學原理，建立數(shù)學模型正確描述變流技術簡單問題。B-較嫻熟運用科學原理，較好識別簡單電力電子技術領域的關鍵環(huán)節(jié)。較準確應用相關科學原理，建立數(shù)6M3專題報告80%學模型較準確描述變流技術簡單問題。C-科學原理把握程度稍好，僅能局部識別簡單電力電子技術領域的關鍵環(huán)節(jié)。相關科學原理學問把握程度稍好，能建立數(shù)學模型描述變流技術簡單問題，但存在少量缺乏。D-科學原理把握程度一般，僅能識別簡潔電力電子技術領域的關鍵環(huán)節(jié)。相關科學原理學問把握程度一般，能建立數(shù)學模型描述變流技術簡單問題，但存在較多缺乏。

大致占比 評分等級A-獨立思考、按時完成，作圖標準，解題思路清楚、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較標準，解題思路比較清楚、步驟比較完整、格式合理、答案準確。25%7 M4 專題報告 100%評分等級說明：

E-科學原理把握程度差，不能識別電力電子技術領域的關鍵環(huán)節(jié)。相關科學原理學問把握程度差，不能建立數(shù)學模型描述變流技術簡單問題，結(jié)論也不正確。A-閱讀文獻9篇以上，找出3種以上的解決方案，并能清楚地描述各方案。不同解決方案比照分析清楚，歸納全面正確，結(jié)論正確。B-閱讀文獻7篇以上，找出3種解決方案，并能較清楚地描述各方案。不同解決方案比照分析較清楚，歸納全面，結(jié)論正確。C-閱讀文獻5篇以上，找出2種解決方案，并能清楚地描述各方案。不同解決方案比照分析一般，歸納全面，結(jié)論較正確。D-閱讀文獻3篇以上，找出2種解決方案，并