電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用課程教學(xué)大綱

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用課程教學(xué)大綱課程中文名稱：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用課程英文名稱：TheApplicationofPowerElectronicsinPowerSystem課程編號(hào)：204T0613學(xué)分：1學(xué)時(shí)：16先修課程：高等數(shù)學(xué)Ⅰ（一）/（二）、電路原理II、電機(jī)與拖動(dòng)、電力電子技術(shù)I適用專業(yè)：自動(dòng)化課程類別：專業(yè)拓展課程/選修使用教材：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，戴衛(wèi)力，費(fèi)峻濤著。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015。開課單位：電氣與新能源學(xué)院課程簡(jiǎn)介：隨著電力電子技術(shù)和功率半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的性能不斷提高，耐壓和功率等級(jí)迅速增大，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，使電力電子裝置直接用于電力系統(tǒng)一次回路進(jìn)行控制成為可能，以現(xiàn)代電力電子技術(shù)為核心的電能變換與控制技術(shù)已開始應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電與用電的各個(gè)環(huán)節(jié)并得到迅速發(fā)展，正在電力的安全、穩(wěn)定、高效、靈活的控制中發(fā)揮著重要作用。本課程對(duì)用于電力系統(tǒng)的各種類型電力電子裝置的基本原理及其在電力系統(tǒng)控制中的作用進(jìn)行討論。一、課程性質(zhì)本課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)拓展選修課程，介紹電力電子技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的最新發(fā)展，分析討論電力電子技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的基本原理和適用領(lǐng)域。在內(nèi)容安排上盡可能避免復(fù)雜的理論推導(dǎo)，以定性的方法從物理概念入手對(duì)各種新型控制器的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行介紹，主要涉及發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)、直流輸電、柔性交流輸電、電能質(zhì)量控制、柔性化用電與負(fù)荷特性等內(nèi)容。二、課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，從電力電子技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的內(nèi)容、方法、思維多個(gè)層面對(duì)學(xué)生進(jìn)行價(jià)值塑造，幫助學(xué)生樹立良好的人生觀價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷、創(chuàng)新能力、科學(xué)思維和探索習(xí)慣。課程目標(biāo)2：能將電力電子技術(shù)的專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)、直流輸電、柔性交流輸電、電能質(zhì)量控制、柔性化用電與負(fù)荷特性等自動(dòng)化系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標(biāo)3：能認(rèn)識(shí)到解決與電力電子技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜工程問題有多種方案可選擇，通過(guò)專業(yè)文獻(xiàn)閱讀、課題研討、虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等手段，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：掌握與電力電子技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計(jì)/開發(fā)方法和技術(shù)，通過(guò)電力電子系統(tǒng)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，了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。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)模型方法用于自動(dòng)化系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.問題分析2.3能認(rèn)識(shí)到解決自動(dòng)化系統(tǒng)工程問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)/開發(fā)解決方案3.1掌握自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計(jì)/開發(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)容及要求第一章電力系統(tǒng)的柔性化技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)柔性化的必要性；（2）柔性電力技術(shù)的概念、分類和應(yīng)用示例；（3）了解課程學(xué)習(xí)方法。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：柔性電力技術(shù)的概念。3.課程思政融入點(diǎn)：柔性電力技術(shù)正在電力的安全、穩(wěn)定、高效、靈活的控制中發(fā)揮著重要作用建設(shè)新型電力系統(tǒng)，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。4.考核要點(diǎn)：柔性電力技術(shù)的概念、電力電子技術(shù)的在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用等。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：通過(guò)文獻(xiàn)或者網(wǎng)絡(luò)資源查找電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用實(shí)例。第二章發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容（1）整流勵(lì)磁在現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。（2）風(fēng)力發(fā)電中的電力電子技術(shù)。（3）可變速抽水蓄能發(fā)電技術(shù)。（4）太陽(yáng)能發(fā)電中的電力電子技術(shù)。（5）發(fā)電領(lǐng)域其它相關(guān)的電力電子技術(shù)。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電中的電力電子技術(shù)。3.課程思政融入點(diǎn)：了解我國(guó)風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電的強(qiáng)勁發(fā)展現(xiàn)狀與輝宏前景，并接軌國(guó)際技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷和奮發(fā)向上的精神，樹立能源危機(jī)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、工程意識(shí)。4.考核要點(diǎn)：現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁技術(shù)新進(jìn)展、雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電等分布式電源的并網(wǎng)技術(shù)。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：雙饋風(fēng)力發(fā)電中雙PWM變換器的工作原理分析，太陽(yáng)能發(fā)電等分布式電源的并網(wǎng)分析。第三章直流輸電技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容（1）整流器工作原理。（2）逆變器工作原理。（3）直流輸電換流技術(shù)新發(fā)展。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：整流器工作原理、逆變器工作原理。3.課程思政融入點(diǎn)：總結(jié)我國(guó)的高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展史，介紹我國(guó)建設(shè)的世界上電壓等級(jí)最高、輸電距離最遠(yuǎn)、傳輸容量最大、技術(shù)最先進(jìn)的昌吉-古泉±1100千伏特高壓直流輸電工程，培養(yǎng)學(xué)生科研自信和愛國(guó)情懷，了解大國(guó)重器、工匠精神。4.考核要點(diǎn)：我國(guó)典型的常規(guī)高壓直流輸電工程，整流、逆變?cè)?，輕型直流輸電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：分析整流、逆變工作原理，闡述輕型直流輸電技術(shù)特點(diǎn)。第四章柔性交流輸電1.教學(xué)內(nèi)容：（1）輸電系統(tǒng)柔性并聯(lián)補(bǔ)償。（2）輸電系統(tǒng)柔性串聯(lián)補(bǔ)償及混合補(bǔ)償。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：阻抗控制型、電流控制型、能量控制型并聯(lián)補(bǔ)償，阻抗控制型、電壓控制型串聯(lián)補(bǔ)償，串并聯(lián)混合補(bǔ)償。3.課程思政融入點(diǎn)：從串并聯(lián)補(bǔ)償對(duì)交流系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的作用等方面介紹，了解關(guān)于電力系統(tǒng)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)精神、工程倫理意識(shí)。4.考核要點(diǎn)：掌握各種補(bǔ)償裝置的基本結(jié)構(gòu)與原理，了解其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性及其對(duì)交流系統(tǒng)穩(wěn)定業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的作用。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：輸電系統(tǒng)柔性并聯(lián)補(bǔ)償基本結(jié)構(gòu)與原理分析，輸電系統(tǒng)柔性串聯(lián)補(bǔ)償基本結(jié)構(gòu)與原理分析，輸電系統(tǒng)柔性混合補(bǔ)償基本結(jié)構(gòu)與原理分析。第五章電力電子技術(shù)與電能質(zhì)量控制1.教學(xué)內(nèi)容：（1）電力諧波抑制技術(shù)；（2）電壓波動(dòng)與閃變的抑制技術(shù)；（3）電壓暫降與短時(shí)中斷抑制技術(shù)；2.重點(diǎn)難點(diǎn)：電力諧波抑制，電壓波動(dòng)與閃變抑制，電壓暫降與短時(shí)中斷抑制。3.課程思政融入點(diǎn)：從諧波治理、電壓波動(dòng)與閃變抑制、電壓暫降與短時(shí)中斷等方面介紹電能質(zhì)量控制，強(qiáng)化學(xué)生的綠色電力和工程倫理意識(shí)。4.考核要點(diǎn)：有源電力濾波，功率因數(shù)校正，靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：有源電力濾波原理分析，功率因數(shù)校正原理分析，靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償原理分析，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器原理分析。第六章柔性化用電與負(fù)荷特性1.教學(xué)內(nèi)容（1）電力負(fù)荷的柔性化；（2）電力電子類負(fù)荷的電磁、機(jī)電特性分析。2.重點(diǎn)難點(diǎn)：電力電子類負(fù)荷的電磁機(jī)電特性3.課程思政融入點(diǎn)：采用電力電子新技術(shù)使電力負(fù)荷柔性化可實(shí)現(xiàn)綠色照明、節(jié)能降耗、提高效率、削弱“溫室效應(yīng)”、減少注入電網(wǎng)的諧波和減少電磁干擾、減少環(huán)境污染。樹立能源危機(jī)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)探索精神、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，4.考核要點(diǎn)：綠色照明，開關(guān)電源，變頻調(diào)速。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：綠色照明、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等典型柔性電力負(fù)荷的特點(diǎn)，電力電子類負(fù)荷的電磁與機(jī)電特性分析。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)踐第一章電力系統(tǒng)的柔性化技術(shù)21、2第二章發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)21、2、3、4第三章直流輸電技術(shù)21、2、3、4第四章柔性交流輸電41、2、3、4第五章電能質(zhì)量控制41、2、3、4第六章柔性化用電與負(fù)荷特性21、2、3、4五、教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：期末開卷考試占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括課堂考勤15%、課堂討論5%、課程作業(yè)20%。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%）課堂考勤15%課堂討論5%課程作業(yè)20%開卷考試課程目標(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)，從電力電子技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的內(nèi)容、方法、思維多個(gè)層面對(duì)學(xué)生進(jìn)行價(jià)值塑造，幫助學(xué)生樹立良好的人生觀價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷、創(chuàng)新能力、科學(xué)思維和探索習(xí)慣。（5分）課堂考勤課堂討論543<32.能將電力電子技術(shù)的專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)、直流輸電、柔性交流輸電、電能質(zhì)量控制、柔性化用電與負(fù)荷特性等自動(dòng)化系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。（45分）課堂考勤課程作業(yè)課堂討論課程考試41-4536-4027-35<273.能認(rèn)識(shí)到解決與電力電子技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜工程問題有多種方案可選擇，通過(guò)專業(yè)文獻(xiàn)閱讀、課題研討、虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等手段，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）課堂考勤課程作業(yè)課堂討論課程考試27-3024-2618-23<184.掌握與電力電子技術(shù)相關(guān)的自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計(jì)/開發(fā)方法和技術(shù)，通過(guò)電力電子系統(tǒng)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，了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。（20分）課堂考勤課程作業(yè)課堂討論課程考試18-2016-1712-15<12七、參考書目：1.陳建業(yè)等編著。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2.陳堅(jiān)編著。柔性電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)——電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012。3.韓民曉，尹忠東，徐文海，文俊編著，柔性電力技術(shù)——電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：中國(guó)水利水電出版社，4.謝小榮等編著。柔性