《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真》教學(xué)大綱

《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05163023課程性質(zhì)：集中實踐課學(xué)分：2學(xué)分周數(shù)：2周先修課程：電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)繼電保護原理并修課程：繼電保護與自動裝置綜合實訓(xùn)適用專業(yè)：電氣工程及其自動化開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真》是電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)計劃所設(shè)的集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生理論聯(lián)系實際的課堂，也是學(xué)生運用專業(yè)知識解決實際問題的一次綜合實踐，為實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要作用。該實訓(xùn)針對不同的訓(xùn)練任務(wù)，選用合適的仿真平臺，以綜合設(shè)計任務(wù)為導(dǎo)向，針對電力系統(tǒng)穩(wěn)、暫態(tài)分析，分布式能源并網(wǎng)及微電網(wǎng)技術(shù)，電力電子裝置設(shè)計分析等進行電路建模仿真分析，鞏固前期所學(xué)理論知識，完成布置的各項工作任務(wù)，培養(yǎng)和鍛煉獨立分析問題和解決問題的能力，為畢業(yè)后從事本專業(yè)的相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過實訓(xùn)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過電氣系統(tǒng)的綜合設(shè)計與仿真，使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本知識和基本技能。同時提高動手能力，檢驗學(xué)生對電力系統(tǒng)知識綜合運用能力；通過實訓(xùn)報告撰寫，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和分析問題的能力。課程目標(biāo)2：正確認識和評價電氣工程項目的開展對社會進步、人類健康、公共安全、法律法規(guī)以及文化傳承的影響，并能夠理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。課程目標(biāo)3：針對特定任務(wù)，能夠在一定開發(fā)環(huán)境下，搭建仿真系統(tǒng)，設(shè)置元件參數(shù)與仿真策略，并對仿真結(jié)果進行評估和預(yù)測。課程目標(biāo)4：在實訓(xùn)中，采用分組協(xié)作的方式進行，通過與小組成員就具體問題展開交流溝通，合作解決實際問題，共同完成實訓(xùn)任務(wù)，提升學(xué)生項目管理能力和團隊協(xié)作意識。課程目標(biāo)5：以實際案例展示電力系統(tǒng)的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國在電力裝備制造業(yè)領(lǐng)域的貢獻和優(yōu)勢、與世界相關(guān)行業(yè)的差距，能夠掌握自主學(xué)習(xí)的方法，認識不斷探索和學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，增強學(xué)生的民族自豪感和時代緊迫感，同時增強學(xué)生的法治觀念、社會責(zé)任感和創(chuàng)新意識。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真》課程教學(xué)目標(biāo)對電氣工程及其自動化專業(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)點課程目標(biāo)支持強度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.3在設(shè)計復(fù)雜工程問題解決方案時，能夠考慮工程活動中的社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)1：通過電氣系統(tǒng)的綜合設(shè)計與仿真，使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本知識和基本技能。同時提高動手能力，檢驗學(xué)生對電力系統(tǒng)知識綜合運用能力；通過實訓(xùn)報告撰寫，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和分析問題的能力。課程目標(biāo)2：正確認識和評價電氣工程項目的開展對社會進步、人類健康、公共安全、法律法規(guī)以及文化傳承的影響，并能夠理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。H5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具對復(fù)雜電氣工程具體問題進行預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)3：針對特定任務(wù)，能夠在一定開發(fā)環(huán)境下，搭建仿真系統(tǒng)，設(shè)置元件參數(shù)與仿真策略，并對仿真結(jié)果進行評估和預(yù)測。M9.個人和團隊9.2能夠主動與團隊成員合作、溝通，并組織、協(xié)調(diào)團隊開展工作，勝任團隊負責(zé)人的角色。課程目標(biāo)4：在實訓(xùn)中，采用分組協(xié)作的方式進行，通過與小組成員就具體問題展開交流溝通，合作解決實際問題，共同完成實訓(xùn)任務(wù)，提升學(xué)生項目管理能力和團隊協(xié)作意識。M12.項目管理12.1能夠掌握自主學(xué)習(xí)的方法，認識不斷探索和學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。課程目標(biāo)5：以實際案例展示電力系統(tǒng)的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國在電力裝備制造業(yè)領(lǐng)域的貢獻和優(yōu)勢、與世界相關(guān)行業(yè)的差距，能夠掌握自主學(xué)習(xí)的方法，認識不斷探索和學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，增強學(xué)生的民族自豪感和時代緊迫感，同時增強學(xué)生的法治觀念、社會責(zé)任感和創(chuàng)新意識。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、教學(xué)要求與學(xué)時分配《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真》的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點教學(xué)方式課時安排對應(yīng)的課程目標(biāo)1.實訓(xùn)動員與實訓(xùn)準(zhǔn)備教學(xué)要求：使學(xué)生了實訓(xùn)內(nèi)容、目的和要求。重點：實訓(xùn)目的和要求；難點：實訓(xùn)要求。講授0.5天1、2、32.集中學(xué)習(xí)工作原理及熟悉仿真系統(tǒng)基本操作教學(xué)要求：熟悉環(huán)境參數(shù)設(shè)置，分頁面式編程等。重點：元件參數(shù)設(shè)置，仿真策略設(shè)計；難點：方針策略設(shè)計。講授上機1.5天1、2、3、4、53.電力系統(tǒng)故障分析教學(xué)要求：熟悉仿真平臺的正確使用，多節(jié)點簡單電力系統(tǒng)的建模，元件及線路模型參數(shù)的設(shè)置方法，各種短路故障的建模。重點：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析所涉及到專業(yè)知識；難點：知識體系的完整構(gòu)建。講授上機1天1、2、3、4、54.直流微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真教學(xué)要求：逆變器的設(shè)計與實現(xiàn)。重點：實施過程所涉及到專業(yè)知識；難點：知識體系的完整構(gòu)建。講授上機1天1、2、3、4、5、5.分布式能源及微電網(wǎng)建模仿真教學(xué)要求：新能源并網(wǎng)電路的實現(xiàn)。重點：常見異常的認知與處理；難點：知識體系的完整構(gòu)建。講授上機1天1、2、3、4、56.各種電力電子器件模型和參數(shù)設(shè)置教學(xué)要求：熟悉二極管模型；晶閘管模型；可關(guān)斷晶閘管模型；電力場效應(yīng)晶體管模型；絕緣柵雙極型晶體管模型；理想開關(guān)模型；驅(qū)動模塊。重點：絕緣柵雙極型晶體管的工作原理和電壓型驅(qū)動模式；難點：電力電子器件的電壓驅(qū)動模式。講授上機1天1、2、3、47.直流-直流變換器的仿真教學(xué)要求：掌握直流-直流變換器的仿真電路及仿真方法。重點：直流-直流變換器的工作原理和占空比調(diào)節(jié)；難點：buck變換器仿真模型搭建。講授上機1天1、2、3、48.H橋斬波器和PID控制教學(xué)要求：掌握H橋的控制時序和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定重點：基于H橋的SPWM控制原理難點：H橋斬波器的模型搭建。講授上機1天1、2、3、49.實訓(xùn)總結(jié)與撰寫實訓(xùn)報告。教學(xué)要求：學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成仿真考試。重點：設(shè)計任務(wù)的正確搭建與運行；難點：仿真結(jié)果分析。上機考核1天1、2、3、510.實訓(xùn)答辯教學(xué)要求：闡述實訓(xùn)期間工作完成情況，回答問題。重點：無難點：無答辯1天1、2、3、4合計10天（2周）教學(xué)方法及手段學(xué)生在教師的具體指導(dǎo)下在實驗室進行實訓(xùn)，實訓(xùn)時必須遵守操作規(guī)程，切勿私自調(diào)整設(shè)備的鏈接和參數(shù)，保證實驗室設(shè)備完好和實驗室衛(wèi)生。實訓(xùn)期間，學(xué)生按實訓(xùn)計劃完成各獨立模塊的學(xué)習(xí)和實際練習(xí)，針對課程任務(wù)，搭建仿真模型并進行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置合適的仿真策略，進行仿真計算，并在此過程中，學(xué)習(xí)系統(tǒng)報錯的解決辦法。每次講授之后，在指導(dǎo)老師的引領(lǐng)下，組織同學(xué)分組討論，搞通弄懂實訓(xùn)過程中的問題，進行有針對性的、深入的理解和實踐。使學(xué)生們在實訓(xùn)過程中有任務(wù)、有目的、有針對性的完成預(yù)期任務(wù)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神，鍛煉學(xué)生的工程能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。六、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由實訓(xùn)表現(xiàn)、實訓(xùn)項目運行、實訓(xùn)答辯及實訓(xùn)報告四部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標(biāo)12345實訓(xùn)表現(xiàn)30參加實訓(xùn)的主動性、積極性、在實訓(xùn)中與老師的互動?！獭獭獭?10105實訓(xùn)項目運行20根據(jù)實訓(xùn)項目完成情況及運行結(jié)果。√√√1055實訓(xùn)答辯20教師依據(jù)學(xué)生任務(wù)情況，答辯論述、回答問題進行評價。√√√1055實訓(xùn)報告30根據(jù)內(nèi)容完整程度，體現(xiàn)實訓(xùn)的過程和實訓(xùn)心得，以及報告的規(guī)范性?！獭獭獭?05105合計：1002525201515七、考核與成績評定1.考核方式及成績評定實訓(xùn)成績采用優(yōu)、良、中、及格不及格五級評分制，其中：最后轉(zhuǎn)化為優(yōu)、良、中、及格和不及格，即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎秩糠郑綍r考勤、報告、設(shè)計驗收和答辯。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見實施方案。其中：（1）實訓(xùn)表現(xiàn)占30%，包括課堂隨機提問、作業(yè)完成情況及實訓(xùn)考勤，無故曠課達3次取消總成績；（2）實訓(xùn)項目運行結(jié)果占20%；（3）實訓(xùn)答辯占20%；（4）實訓(xùn)報告占30%。2.成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60實訓(xùn)表現(xiàn)30積極參加實訓(xùn)，無遲到、早退情況，認真聽講。正常參加實訓(xùn)，無遲到、早退情況，認真聽講。正常參加實訓(xùn)，無遲到、早退情況，聽講較認真。正常參加實訓(xùn)，無遲到，偶爾早退。缺席實訓(xùn)較多。實訓(xùn)項目運行20在規(guī)定時間內(nèi)按照考核任務(wù)完成模型搭建，參數(shù)設(shè)置正確，且運行結(jié)果正確，對于報錯信息能夠自行排查與改正。在規(guī)定時間內(nèi)按照考核任務(wù)完成模型搭建，參數(shù)設(shè)置正確，運行結(jié)果較正確，在老師幫助下修改報錯信息。在規(guī)定時間內(nèi)按照考核任務(wù)基本完成模型搭建，參數(shù)設(shè)置基本正確，運行結(jié)果部分正確。在規(guī)定時間內(nèi)按照考核任務(wù)完成部分模型搭建，參數(shù)設(shè)置部分有錯正確，運行結(jié)果出錯。未在規(guī)定時間內(nèi)未按照考核任務(wù)完成模型搭建，參數(shù)設(shè)置不正確，無運行結(jié)果。實訓(xùn)答辯20回答問題