《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)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05153041課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)選修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論48學(xué)時(shí)）先修課程：大學(xué)物理、電力電子技術(shù)、電路原理、電磁場(chǎng)等后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計(jì)適用專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開(kāi)課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明《開(kāi)關(guān)電源技術(shù)》是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課。本課程主要講述高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理與仿真技術(shù)，使學(xué)生了解電力電子器件在高頻開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)下的工作特性，掌握在實(shí)際應(yīng)用中的要點(diǎn)和選擇原則。熟悉DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，掌握不同形式變換器電路的應(yīng)用特點(diǎn)和范圍，并利用電力電子的仿真軟件驗(yàn)證不同變換器的工作原理，為畢業(yè)設(shè)計(jì)、職業(yè)方向選擇和后續(xù)學(xué)業(yè)深造尤其是在電力電子方向上奠定基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，兼顧新技術(shù)、新方法的介紹。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源的基本電路設(shè)計(jì)，提高應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生利用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題中關(guān)于電源部分的分析、應(yīng)用能力。課程目標(biāo)2：了解不同電力電子器件在高頻開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)下的工作特性，掌握主要元器件（包括電容、電感、變壓器）的設(shè)計(jì)/選擇方法，能夠辨別各種開(kāi)關(guān)電源變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。課程目標(biāo)3：了解開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程和周期，并從實(shí)際應(yīng)用的角度能夠分析各種典型電路，提高設(shè)計(jì)和分析能力。能夠?qū)?chuàng)新、工匠精神等有機(jī)融入課程，在仿真設(shè)計(jì)中得到鍛煉。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《開(kāi)關(guān)電源技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.4能夠?qū)㈦姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于復(fù)雜電氣工程問(wèn)題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源基本電路設(shè)計(jì)，提高應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生利用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)解決復(fù)雜工程問(wèn)題中關(guān)于電源部分的應(yīng)用能力。H2.問(wèn)題分析2.2能夠應(yīng)用應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理分析并表達(dá)復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的特性，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)2：了解不同電力電子器件在高頻開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)下的工作特性，掌握主要元器件（包括電容、電感、變壓器）的設(shè)計(jì)/選擇方法，能夠辨別各種開(kāi)關(guān)電源變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。M3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.1能夠掌握工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全周期、全流程的基本方法和技術(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)3：了解開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程和周期，并從實(shí)際應(yīng)用的角度能夠分析各種典型電路，提高設(shè)計(jì)和分析能力。能夠?qū)?chuàng)新、工匠精神等有機(jī)融入課程，在仿真設(shè)計(jì)中得到鍛煉。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.開(kāi)關(guān)電源概述1.1開(kāi)關(guān)電源范疇1.2開(kāi)關(guān)電源發(fā)展歷程1.3線性電源和開(kāi)關(guān)電源特點(diǎn)1.4開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)1.5開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)要求：掌握線性電源和開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)，理解開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)參數(shù)，了解開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)。難點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)。412.開(kāi)關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1概述2.2Buck變換器2.3Boost變換器2.4Buck-Boost變換器2.5雙電感變換器2.6總結(jié)教學(xué)要求：掌握Buck和Boost變換器的工作原理和關(guān)鍵點(diǎn)波形，以及組成、工作原理與輸出特性；能夠利用升、降壓電路的工作原理對(duì)輸出波形進(jìn)行分析計(jì)算。重點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源基本拓?fù)涞墓ぷ髟?。難點(diǎn)：電路的輸出特性參數(shù)、計(jì)算和分析。101、2、33.隔離變換器3.1概述3.2隔離變壓器基礎(chǔ)知識(shí)3.3正激變換器3.4反激變換器3.5推挽變換器3.6全橋變換器及應(yīng)用3.7總結(jié)教學(xué)要求：了解各變換器的組成；掌握各變換器的工作原理；分析關(guān)鍵部件的參數(shù)和波形；了解各變換器的應(yīng)用特點(diǎn)和范圍。重點(diǎn)：變換器的工作原理和組成。難點(diǎn)：電路的參數(shù)分析和計(jì)算。141、2、34.開(kāi)關(guān)電源的閉環(huán)控制4.1模擬與數(shù)字4.2閉環(huán)反饋系統(tǒng)4.3開(kāi)關(guān)電源的小信號(hào)模型4.5開(kāi)關(guān)電源的幅頻特性教學(xué)要求：了解模擬和數(shù)字控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)；掌握負(fù)反饋的原理和實(shí)現(xiàn)方法；能夠變換開(kāi)關(guān)電源的模型并分析其穩(wěn)定性重點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的小信號(hào)模型和穩(wěn)定性難點(diǎn)：控制理論在開(kāi)關(guān)電源上的應(yīng)用與轉(zhuǎn)換能力61、35.仿真技術(shù)5.1電力電子仿真軟件概述5.2開(kāi)關(guān)變換器的瞬態(tài)仿真技術(shù)5.3開(kāi)關(guān)變換器的平均模型仿真技術(shù)5.4采樣-調(diào)理電路的原理與實(shí)現(xiàn)5.5Buck電路仿真搭建和分析5.6基于H橋的多重化PWM仿真實(shí)列教學(xué)要求：熟練操作相關(guān)仿真軟件，能夠利用仿真軟件建立開(kāi)關(guān)電源的模型并仿真；通過(guò)仿真驗(yàn)證開(kāi)關(guān)電源基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理；了解開(kāi)關(guān)電仿真技術(shù)。重點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的仿真模型難點(diǎn)：模型的仿真分析和相關(guān)理論應(yīng)用141、2、3合計(jì)48五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、仿真等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解開(kāi)關(guān)電源關(guān)鍵技術(shù)，掌握開(kāi)關(guān)電源主要變換器的工作原理和控制策略；通過(guò)典型開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建模和分析，掌握主要功率器件的選型，加深對(duì)理論知識(shí)的融化和吸收。以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練多仿真，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。六、課程資源1.推薦教材：（1）張衛(wèi)平.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021.2.參考書(shū)：（1）Abreaaml.Pressn.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)(第三版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2019.（2）闞加榮.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.（3）張占松.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.3.期刊：（1）電力電子技術(shù)[J].西安電力電子技術(shù)研究所（2）電源技術(shù)[J].中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所（3）電工技術(shù)學(xué)報(bào)[J].中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)（4）電源學(xué)報(bào)[J].中國(guó)電源學(xué)會(huì)（5）IEEE/TransactionsonIndustrialElectronics[J].IEEEIndustrialElectronicsSociety4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛(ài)課程網(wǎng)./home/（2）中國(guó)大學(xué)慕課網(wǎng)./（3）蔣啟龍,電力電子技術(shù),2021./course/SWJTU-1002526018.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?42仿真15（1）根據(jù)每個(gè)仿真模型的完成情況和數(shù)據(jù)分析結(jié)果評(píng)分，滿分100分；（2）每個(gè)仿真模型單獨(dú)評(píng)分，取各次仿真成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以仿真成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√69作業(yè)15（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?63期末考核60（1）期末考核成績(jī)100分，以期末考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考核開(kāi)關(guān)電源基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理、組成和關(guān)鍵器件的作用，開(kāi)關(guān)電源的閉環(huán)控制及其穩(wěn)定性；（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、繪圖題、計(jì)算題和分析題等?！獭獭?01010合計(jì)：100分502624八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、仿真、作業(yè)和期末考核等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末考核成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類(lèi)型為填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、繪圖題、計(jì)算題和分析題等類(lèi)型；課堂表現(xiàn)、仿真、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30無(wú)缺課現(xiàn)象，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。無(wú)缺課現(xiàn)象，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。無(wú)無(wú)辜缺課現(xiàn)象，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。出勤率高，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。缺課超過(guò)三次，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)1次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%。不交作業(yè)3次以上，準(zhǔn)確率小于60%。仿真50仿真模型中的電路完整