《電力電子裝置及系統(tǒng)》教學(xué)大綱

《電力電子裝置及系統(tǒng)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05153091課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：電路原理、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理等后續(xù)課程：無(wú)適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《電力電子裝置及系統(tǒng)》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程主要傳授各類常用電力電子裝置及系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生熟悉各類常用電力電子裝置及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，主要包括功率器件、高頻開關(guān)電源、逆變電源等常用電力電子裝置，熟悉各種功率器件及其應(yīng)用，掌握電力電子裝置的設(shè)計(jì)方法，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行常用電力電子裝置的初步設(shè)計(jì)。本課程注重基本理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用電力電子裝置的工作原理及控制思想，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)的能力和解決工程實(shí)際問題的能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟悉各類常用電力電子裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理，包括功率器件、高頻開關(guān)電源、逆變電源等常用電力電子裝置，掌握電力電子裝置的理論知識(shí)，具備解決常用電力電子裝置復(fù)雜工程問題的能力。課程目標(biāo)2：正確運(yùn)用電力電子裝置的工作原理、功率器件及控制知識(shí)等，能夠分析電力電子裝置及系統(tǒng)中工程應(yīng)用及設(shè)計(jì)中的問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，提高分析能力。課程目標(biāo)3：運(yùn)用綜合的思維，利用合適的電力電子裝置設(shè)計(jì)方法，能夠進(jìn)行常用電力電子裝置的初步設(shè)計(jì)，并且性能滿足需求，將創(chuàng)新、工匠精神及愛國(guó)精神等融入課程，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，勇于開拓創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電力電子裝置及系統(tǒng)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表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)化專業(yè)知識(shí)用于復(fù)雜電氣工程問題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：熟悉各類常用電力電子裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理，包括功率器件、高頻開關(guān)電源、逆變電源等常用電力電子裝置，掌握電力電子裝置的理論知識(shí)，具備解決常用電力電子裝置復(fù)雜工程問題的能力。H2.問題分析2.2能夠運(yùn)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)雜電氣工程問題的特性，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)2：正確運(yùn)用電力電子裝置的工作原理、功率器件及控制知識(shí)等，能夠分析電力電子裝置及系統(tǒng)中工程應(yīng)用及設(shè)計(jì)中的問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，提高分析能力。M3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1能夠掌握工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(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：運(yùn)用綜合的思維，利用合適的電力電子裝置設(shè)計(jì)方法，能夠進(jìn)行常用電力電子裝置的初步設(shè)計(jì)，并且性能滿足需求，將創(chuàng)新、工匠精神及愛國(guó)精神等融入課程，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神，勇于開拓創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度。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.緒論1.1電力電子裝置及系統(tǒng)概述1.2半導(dǎo)體電力電子開關(guān)器件1.3電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)教學(xué)要求：了解電力電子裝置及系統(tǒng)的應(yīng)用、分類及前景；掌握半導(dǎo)體電力電子開關(guān)器件的特性；了解電力電子器件的應(yīng)用。重點(diǎn)：半導(dǎo)體電力電子開關(guān)器件的特性。難點(diǎn)：半導(dǎo)體電力電子開關(guān)器件的特性。21、2、32.高頻開關(guān)電源2.1高頻開關(guān)電源概述2.2單端反激開關(guān)電源2.3高頻開關(guān)變壓器2.4功率因數(shù)為1的高頻整流器教學(xué)要求：了解高頻開關(guān)電源的發(fā)展及基本組成；掌握單端反激開關(guān)電源的工作原理和典型電路；了解高頻開關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)；了解功率因數(shù)為1的高頻整流器。重點(diǎn)：?jiǎn)味朔醇ら_關(guān)電源的原理。難點(diǎn)：?jiǎn)味朔醇ら_關(guān)電源的工作原理和典型電路。31、2、33.逆變器3.1恒頻恒壓正弦波逆變器3.2交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)3.3感應(yīng)加熱電源教學(xué)要求：掌握恒頻恒壓正弦波逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、類型及應(yīng)用；掌握交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理；掌握感應(yīng)加熱電源工作原理及應(yīng)用。重點(diǎn)：常見單相逆變器拓?fù)?；控制系統(tǒng)；交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制原理；感應(yīng)加熱電源工作原理及應(yīng)用。難點(diǎn)：直流偏磁問題；控制系統(tǒng)。31、2、34.不間斷電源UPS4.1UPS的功能及原理4.2UPS的組成和設(shè)計(jì)4.3UPS輸出電壓控制4.4UPS的模塊化及串并聯(lián)冗余技術(shù)教學(xué)要求：了解UPS的功能及原理；掌握UPS的組成和設(shè)計(jì)；了解UPS輸出電壓控制原理。重點(diǎn)：UPS的功能及原理；UPS的組成和設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：UPS的設(shè)計(jì)。41、2、35.直流-直流變流裝置5.1應(yīng)用直流斬波變換的調(diào)速系統(tǒng)5.2滑差電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)5.3具有中間變換環(huán)節(jié)的DC/DC變換器教學(xué)要求：了解應(yīng)用直流斬波變換的調(diào)速系統(tǒng)工作原理；了解滑差電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理；了解具有中間變換環(huán)節(jié)的DC/DC變換器主電路、控制電路及驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。難點(diǎn)：具有中間變換環(huán)節(jié)的DC/DC變換器主電路、控制電路及驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。41、2、36.晶閘管變流裝置6.1晶閘管交流變換器6.2晶閘管相控調(diào)速系統(tǒng)6.3交流凈化型穩(wěn)壓電源6.4晶閘管諧振型逆變器教學(xué)要求：掌握晶閘管交流變換器的工作原理；掌握晶閘管相控調(diào)速系統(tǒng)控制原理；掌握交流凈化型穩(wěn)壓電源工作原理；掌握晶閘管諧振型逆變器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。重點(diǎn)：晶閘管交流變換器的工作原理；晶閘管諧振型逆變器的原理及應(yīng)用。難點(diǎn)：晶閘管相控調(diào)速系統(tǒng)控制原理；晶閘管諧振型逆變器的原理。51、2、37.電力系統(tǒng)用電力電子裝置7.1電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償7.2電力系統(tǒng)有源濾波裝置7.3電力系統(tǒng)諧波與無(wú)功功率綜合補(bǔ)償7.4遠(yuǎn)距離直流輸電系統(tǒng)教學(xué)要求：掌握電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償原理及常用無(wú)功補(bǔ)償裝置；掌握電力系統(tǒng)有源濾波裝置原理及應(yīng)用；掌握電力系統(tǒng)諧波與無(wú)功功率綜合補(bǔ)償原理；了解遠(yuǎn)距離直流輸電系統(tǒng)的特點(diǎn)。重點(diǎn)：電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償原理及常用無(wú)功補(bǔ)償裝置；電力系統(tǒng)有源濾波裝置原理及應(yīng)用；電力系統(tǒng)諧波與無(wú)功功率綜合補(bǔ)償原理。難點(diǎn)：常用無(wú)功補(bǔ)償裝置；電力系統(tǒng)諧波與無(wú)功功率綜合補(bǔ)償原理。51、2、38.電力電子裝置的研制與試驗(yàn)8.1電力電子裝置的研制流程8.2研究對(duì)象的方案論證8.3主電路設(shè)計(jì)8.4控制系統(tǒng)及輔助電源設(shè)計(jì)8.5電磁兼容技術(shù)和措施8.6電路仿真8.7整機(jī)調(diào)試與電性能試驗(yàn)8.8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和例行試驗(yàn)教學(xué)要求：了解電力電子裝置的研制流程；了解研究對(duì)象的方案論證；掌握主電路設(shè)計(jì)；掌握控制系統(tǒng)及輔助電源設(shè)計(jì)；掌握電磁兼容技術(shù)和措施；能應(yīng)用電路仿真；了解整機(jī)調(diào)試與電性能試驗(yàn)；了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和例行試驗(yàn)。重點(diǎn)：主電路設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)及輔助電源設(shè)計(jì)；電磁兼容技術(shù)和措施。難點(diǎn)：控制系統(tǒng)及輔助電源設(shè)計(jì)；電磁兼容技術(shù)和措施。61、2、3合計(jì)32五、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)生比較全面地理解電力電子裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過實(shí)例分析掌握各種常用電力電子裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思想及相應(yīng)的控制原理，能夠進(jìn)行常用電力電子裝置的初步設(shè)計(jì)，加深對(duì)理論知識(shí)的融化和吸收，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力。以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果，采用布置作業(yè)和階段考核等形式，并安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；借助線上溝通軟件，開展網(wǎng)上答疑和輔導(dǎo)，提高教學(xué)效率。六、課程資源1.推薦教材：（1）楊蔭福.電力電子裝置及系統(tǒng)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.2.參考書：（1）王兆安.電力電子技術(shù)(第五版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2020.（2）陳堅(jiān)等.電力電子學(xué)—電力電子變換和控制技術(shù)(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2002.（3）MorrisDriels編,金愛娟等譯.線性控制系統(tǒng)工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.3.期刊：（1）電力電子技術(shù),西安電力電子技術(shù)研究所主辦（2）電工技術(shù)學(xué)報(bào),中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)(CES)主辦（3）中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主管,中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)主辦（4）國(guó)際電力電子及運(yùn)動(dòng)控制會(huì)議IPEMC,中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)(CES)主辦（5）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,IEEEIndustrialElectronicsSociety4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛課程網(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年9月./course/SWJTU-1002526018（4）趙爭(zhēng)鳴.現(xiàn)代電網(wǎng)中的電力電子裝置與系統(tǒng).2020年11月./content/20/1118/19/72477594_946565724.shtml七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(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過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(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?055作業(yè)20（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?055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）主要考核功率器件、高頻開關(guān)電源、逆變電源等各類常用電力電子裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理、控制方法、電力電子裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用等內(nèi)容?！獭獭?52510合計(jì)：100分453520八、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)、作業(yè)、期末考核（大作業(yè)）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（大作業(yè)）成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末考核（大作業(yè)）成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、作業(yè)等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和期末考核（大作業(yè)）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.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥