電力電子變換和控制技術(shù)2017版教學(xué)大綱

1、電力電子變換和控制技術(shù)課程教學(xué)大綱課程代碼：060431007課程英文名稱：Power Electronics課程總學(xué)時(shí)：40 講課：40 實(shí)驗(yàn)： 上機(jī)：0 適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 大綱編寫(xiě)（修訂）時(shí)間： 2017.11一、大綱使用說(shuō)明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，是為進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備的重要必修課程，是培養(yǎng)電力電子技術(shù)領(lǐng)域高級(jí)工程技術(shù)人才的一門(mén)主干課程。本課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)是使學(xué)生 熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法；掌握各種電力電子電路 （包括AC/DC DC/DG DC/AG AC/AQ的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及

2、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)技能；熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為發(fā)電廠電氣部分、交直流調(diào)速控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將達(dá)到以下要求：.掌握常用電力電子器件的性能。.掌握整流裝置的基本原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算等。.掌握逆變裝置的基本原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算等。.掌握PW贓制的基本原理。.掌握基本變流裝置的調(diào)試方法。. 了解電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。.為后續(xù)專業(yè)課打好基礎(chǔ)。. 了解軟開(kāi)關(guān)技術(shù)（二）知識(shí)、能力及技能方面的基本要求.基本知識(shí)：掌握常用電力電子器件和典型電力變換一般知識(shí)，四大類電力變換的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能、控制方法、器件保護(hù)、應(yīng)用等。.基本理論和方法：

3、掌握常用電力電子器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性以及器件參數(shù)的定義；掌握整流電路的結(jié)構(gòu)分析以及整流電路的控制方法，主要指相位控制的整流電路；掌握逆變電路的結(jié)構(gòu)分析以及逆變電路的控制方法，包括單相電壓型逆變電路和單相電流型逆變電路；掌握斬波電路的結(jié)構(gòu)分析以及斬波電路的控制方法，包括基本降壓和升壓斬波電路；掌握交流電力控制電路的結(jié)構(gòu)分析以及交流電力控制電路的控制方法，包括交流調(diào)壓和交流調(diào)功以及交流電子開(kāi)關(guān)；掌握PWb制技術(shù)；掌握電力電子器件的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)方法。.基本技能：掌握電力變換設(shè)計(jì)計(jì)算、電力變換電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、器件選型、實(shí)驗(yàn) 實(shí)訓(xùn)技能、 編制技術(shù)文件技能等。（三）實(shí)施說(shuō)明課堂講授中要重點(diǎn)對(duì)基本概念、基本方法

4、和解題思路的講解；采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐和自學(xué)獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；增加討論課，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；注意培養(yǎng)學(xué)生提高利用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及手冊(cè)等 技術(shù)資料的能力。講課要聯(lián)系實(shí)際并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。（四）對(duì)先修課的要求本課程的教學(xué)必須在完成先修課程之后進(jìn)行。本課程主要的先修課程有電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)。（五）對(duì)習(xí)題課、實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求電力電子技術(shù)是一門(mén)理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，從實(shí)際應(yīng)用的 角度去分析和掌握各種典型電路。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)達(dá)到更進(jìn)一步加深對(duì)各種電力電子元件和各種典型電路的認(rèn)識(shí)和

5、理解，增強(qiáng)和提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。對(duì)習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的要求:.每一類電力變換電路的理論講完后，應(yīng)當(dāng)安排相應(yīng)的習(xí)題課。.要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn) 實(shí)訓(xùn)前，充分閱讀實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)。以免實(shí)驗(yàn)時(shí)不知所措。.要求每個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)電力變換電路原理的理解。.要求每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn) 實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，認(rèn)真仔細(xì)，注意安全。.要求每個(gè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象進(jìn)行完整記錄，并對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)實(shí)訓(xùn)現(xiàn)象進(jìn)行分析。.要求每個(gè)學(xué)生認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn) 實(shí)訓(xùn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告要符合規(guī)范要求。（六）課程考核方式.考核方式：考試.考核目標(biāo)：在考核學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)基本知識(shí)、基本原理和方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考核 學(xué)生的

6、分析能力、電力變換電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析計(jì)算能力、電力變換波形分析能力。.成績(jī)構(gòu)成：本課程的總成績(jī)主要由三部分組成：平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)情況、課堂回答問(wèn) 題、討論、出勤情況等）占 20%期末考試成績(jī)占80%平時(shí)成績(jī)由任課教師視具體情況按百分制給出；電力電子綜合實(shí)訓(xùn)做為單獨(dú)的必修實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，成績(jī)由實(shí)驗(yàn)和理論老師參照相關(guān)規(guī)定按考查課給出，實(shí)訓(xùn)無(wú)成績(jī)或?qū)嵱?xùn)不及格，取消期末考試資格，總成績(jī)直接以不及格計(jì)。（七）參考書(shū)目電力電子技術(shù)第 電力電子技術(shù)第 電力電子技術(shù)第2013.12 （重印）200920002版，浣喜明、姚為正編著，高等教育出版社, 5版，王兆安、劉進(jìn)軍等編，機(jī)械工業(yè)出版社, 4版，王兆安、黃

7、俊等編，機(jī)械工業(yè)出版社， TOC o 1-5 h z 電力電子變流技術(shù)第 3版，黃俊、王兆安等編，機(jī)械工業(yè)出版社，1993電力電子學(xué)第 2版，陳堅(jiān)編，高等教育出版社，2005電力電子技術(shù)，邵丙衡編，中國(guó)鐵道出版社， 1997現(xiàn)代電力電子技術(shù)，林渭勛編，機(jī)械工業(yè)出版社，2006二、中文摘要本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)理論和實(shí)踐都很強(qiáng)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程通過(guò)對(duì)電力電子器件和四大類電力變換的講授，使學(xué)生掌握電力變換的基本知識(shí)、基本原理和基本方法，并具有設(shè)計(jì)應(yīng)用電力變換電路的能力。課程主要內(nèi)容包括電力電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、整流電路、逆變電路、斬波電路、交流電力控制電路以及PW瞰術(shù)等。本

8、課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)1概述222電力電子器件443直流變換電路884無(wú)源逆變電路885整流電路886交流變換電路447軟開(kāi)關(guān)技術(shù)338電力電子裝置33合計(jì)4040四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分概述總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:2 講課:2 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0具體內(nèi)容：什么是電力電子技術(shù)；電力電子技術(shù)的發(fā)展史；電力電子技術(shù)的應(yīng)用；第2部分電力電子器件總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:4 講課:4 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0電力電子器件的基本模型1）掌握電力電子器件的基本模型與特性。2）掌握電力電子器件的分類。電力二極管具體內(nèi)容：掌握電力

9、二極管的工作原理、基本特性及參數(shù)。晶閘管具體內(nèi)容：掌握晶閘管的工作原理、基本特性及參數(shù)。可關(guān)斷晶閘管具體內(nèi)容：掌握可關(guān)斷晶閘管的工作原理、基本特性及參數(shù)。電力晶體管具體內(nèi)容：掌握電力晶體管的工作原理、基本特性及參數(shù)。電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管具體內(nèi)容：掌握電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理、基本特性及參數(shù)。絕緣柵雙極型晶體管具體內(nèi)容：掌握絕緣柵雙極型晶體管的工作原理、基本特性及參數(shù)。其它新型電力電子器件電力電子器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)重 點(diǎn)：電力電子器件的基本特性及參數(shù)。1）掌握GTQ GTR勺工作原理、基本特性及參數(shù)。2）掌握電力MOSFET勺工作原理、基本特性及參數(shù)。3）掌握IGBT的工作原理、基本特性及參數(shù)。難

10、點(diǎn)：電力電子器件動(dòng)態(tài)特性及各種參數(shù)。習(xí) 題：電力電子器件的基本特征及基本特性分析。第3部分直流變換電路總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8講課:8實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0直流變換電路的工作原理降壓變換電路升壓變換電路升降壓變換電路庫(kù)克變換電路帶隔離變壓器的直流變換器直流變換電路的 PW棉制技術(shù)具體內(nèi)容：基本升壓、降壓斬波電路。帶隔離的直流-直流變換電路。重 點(diǎn)：基本升壓、降壓斬波電路。難點(diǎn)：斬波電路的電感電流連續(xù)、電流斷續(xù)、臨界連續(xù)分析。習(xí)題：直流斬波電路的結(jié)構(gòu)、計(jì)算等；第4部分無(wú)源逆變電路總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8講課:8實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0逆變器的性能指標(biāo)與分類電力器件的換流方式與逆變電路的工作原理電壓型逆變電路電

11、流型逆變電路多重逆變電路和多電平逆變電路逆變器的SPW臟制技術(shù)負(fù)載換流式逆變電路具體內(nèi)容：電力器件的換流方式與逆變電路的工作原理。電壓型逆變電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理。電流型逆變電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理。重 點(diǎn)：?jiǎn)蜗嚯妷盒湍孀冸娐泛蛦蜗嚯娏餍湍孀冸娐?。三相電壓型逆變電路和三相電流型逆變電路。難點(diǎn)：逆變電路的波形分析。習(xí)題：逆變電路的設(shè)計(jì)及分析等。第5部分整流電路總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8講課:8實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0整流器的性能指標(biāo)單相相控整流電路具體內(nèi)容：1）單相半波相控整流電路的定性分析和定量分析。2）單相橋式相控整流電路的定性分析和定量分析。3）單相橋式半控整流電路的定性分析和定量分析。三相相

12、控整流電路具體內(nèi)容：1）三相半波相控整流電路的定性分析和定量分析。2）三相橋式相控整流電路的定性分析和定量分析3）習(xí)題課（整流電路的相關(guān)計(jì)算）。大容量相控整流電路具體內(nèi)容：1）帶平衡電抗器的雙反星形相控整流電路工作原理2）帶平衡電抗器的雙反星形相控整流電路數(shù)量關(guān)系相控整流電路的換相壓降整流電路的諧波分析m脈波相控整流輸出電壓通用公式2）單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析整流電路的有源逆變工作狀態(tài)具體內(nèi)容：1）有源逆變的工作原理。2）三相半波有源逆變電路。3）三相橋式有源逆變電路。4）有源逆變最小逆變角的限制。晶閘管相控電路的驅(qū)動(dòng)控制具體內(nèi)容：1）對(duì)觸發(fā)電路的要求。2）晶閘管觸發(fā)電路。3）觸發(fā)

13、脈沖與主電路電壓的同步。PWM整流電路1）PWM整流電路的工作原理。2）PWM整流電路的控制方法。重 點(diǎn)：?jiǎn)蜗?、三相半波、橋式相控整流電路的定性分析和定量分析。難點(diǎn)：整流電路的波形分析、同步電壓的選擇及整流電路的有源逆變工作狀態(tài)分析。習(xí)題：整流電路分析及設(shè)計(jì)等第6部分交流變換電路總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:4 講課:4 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0交流調(diào)壓電路具體內(nèi)容：1）單相交流調(diào)壓電路。2）三相交流調(diào)壓電路。交流調(diào)功電路交流電力電子開(kāi)關(guān)交一交變頻電路具體內(nèi)容：1）單相輸出交一交變頻電路。2）三相輸出交一交變頻電路。3）交一交變頻電路輸出頻率上限的限制。重 點(diǎn)：交流調(diào)壓、調(diào)功電路難點(diǎn)：三相交流調(diào)壓、調(diào)功電路的

14、波形分析。習(xí)題：交流調(diào)壓、調(diào)功電路的電路及波形分析。第7部分軟開(kāi)關(guān)技術(shù)總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:3講課:3 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0軟開(kāi)關(guān)的基本概念具體內(nèi)容：1）軟開(kāi)關(guān)及其特點(diǎn)2）軟開(kāi)關(guān)的分類基本的軟開(kāi)關(guān)電路具體內(nèi)容：1）準(zhǔn)諧振變換電路2）零開(kāi)關(guān)PW睡換電路3）零轉(zhuǎn)換PW般換電路重點(diǎn)：軟開(kāi)關(guān)及其特點(diǎn)難點(diǎn)：1）準(zhǔn)諧振變換電路分析。2）零開(kāi)關(guān)PW睡換電路分析。3）零轉(zhuǎn)換PW般換電路分析。習(xí) 題：PWMe換電路分析。準(zhǔn)諧振變換電路分析、零開(kāi)關(guān)PWMe換電路分析、零轉(zhuǎn)換第8部分電力電子裝置總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:3講課:3 實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0開(kāi)關(guān)電源具體內(nèi)容：1）開(kāi)關(guān)電源的工作原理。2）開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用。有源功率因數(shù)校正具體內(nèi)容：1）有源功率因數(shù)校正的工作原理。2）PFC集成控制電路 UC3854及其應(yīng)用。不間斷電源（UPS具體內(nèi)容：UPS的分類。UPS電源中的整流器。UPS電源中的逆變器。UPS的靜態(tài)開(kāi)關(guān)。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置具體內(nèi)容：1）晶閘管控制電抗器（TCR）。2）晶閘管投切電容器（TSC）。3）靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）。變頻調(diào)速裝置具體內(nèi)容：