《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真》教學(xué)大綱

《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)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(shí)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(hù)原理并修課程：繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置綜合實(shí)訓(xùn)適用專業(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《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃所設(shè)的集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的課堂，也是學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的一次綜合實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要作用。該實(shí)訓(xùn)針對(duì)不同的訓(xùn)練任務(wù)，選用合適的仿真平臺(tái)，以綜合設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，針對(duì)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(jì)分析等進(jìn)行電路建模仿真分析，鞏固前期所學(xué)理論知識(shí)，完成布置的各項(xiàng)工作任務(wù)，培養(yǎng)和鍛煉獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(guò)實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過(guò)電氣系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)與仿真，使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本知識(shí)和基本技能。同時(shí)提高動(dòng)手能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)知識(shí)綜合運(yùn)用能力；通過(guò)實(shí)訓(xùn)報(bào)告撰寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和分析問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)2：正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)電氣工程項(xiàng)目的開(kāi)展對(duì)社會(huì)進(jìn)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(duì)特定任務(wù)，能夠在一定開(kāi)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(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)。課程目標(biāo)4：在實(shí)訓(xùn)中，采用分組協(xié)作的方式進(jìn)行，通過(guò)與小組成員就具體問(wèn)題展開(kāi)交流溝通，合作解決實(shí)際問(wèn)題，共同完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提升學(xué)生項(xiàng)目管理能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。課程目標(biāo)5：以實(shí)際案例展示電力系統(tǒng)的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國(guó)在電力裝備制造業(yè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和優(yōu)勢(shì)、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(rèn)識(shí)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(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代緊迫感，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的法治觀念、社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新意識(shí)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真》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(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)支持強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.3在設(shè)計(jì)復(fù)雜工程問(wèn)題解決方案時(shí)，能夠考慮工程活動(dòng)中的社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)1：通過(guò)電氣系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)與仿真，使學(xué)生掌握本專業(yè)的基本知識(shí)和基本技能。同時(shí)提高動(dòng)手能力，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)知識(shí)綜合運(yùn)用能力；通過(guò)實(shí)訓(xùn)報(bào)告撰寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和分析問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)2：正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)電氣工程項(xiàng)目的開(kāi)展對(duì)社會(huì)進(jìn)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(kāi)發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具對(duì)復(fù)雜電氣工程具體問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)3：針對(duì)特定任務(wù)，能夠在一定開(kāi)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(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)。M9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)9.2能夠主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)成員合作、溝通，并組織、協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展工作，勝任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的角色。課程目標(biāo)4：在實(shí)訓(xùn)中，采用分組協(xié)作的方式進(jìn)行，通過(guò)與小組成員就具體問(wèn)題展開(kāi)交流溝通，合作解決實(shí)際問(wèn)題，共同完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提升學(xué)生項(xiàng)目管理能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。M12.項(xiàng)目管理12.1能夠掌握自主學(xué)習(xí)的方法，認(rèn)識(shí)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(shí)。課程目標(biāo)5：以實(shí)際案例展示電力系統(tǒng)的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國(guó)在電力裝備制造業(yè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和優(yōu)勢(shì)、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(rèn)識(shí)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(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代緊迫感，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的法治觀念、社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新意識(shí)。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(shí)分配《電氣系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真》的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)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)教學(xué)方式課時(shí)安排對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.實(shí)訓(xùn)動(dòng)員與實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備教學(xué)要求：使學(xué)生了實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、目的和要求。重點(diǎn)：實(shí)訓(xùn)目的和要求；難點(diǎn)：實(shí)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(yè)面式編程等。重點(diǎn)：元件參數(shù)設(shè)置，仿真策略設(shè)計(jì)；難點(diǎn)：方針策略設(shè)計(jì)。講授上機(jī)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(tái)的正確使用，多節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)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(diǎn)：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析所涉及到專業(yè)知識(shí)；難點(diǎn)：知識(shí)體系的完整構(gòu)建。講授上機(jī)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(jì)與實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)：實(shí)施過(guò)程所涉及到專業(yè)知識(shí)；難點(diǎn)：知識(shí)體系的完整構(gòu)建。講授上機(jī)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(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)：常見(jiàn)異常的認(rèn)知與處理；難點(diǎn)：知識(shí)體系的完整構(gòu)建。講授上機(jī)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(chǎng)效應(yīng)晶體管模型；絕緣柵雙極型晶體管模型；理想開(kāi)關(guān)模型；驅(qū)動(dòng)模塊。重點(diǎn)：絕緣柵雙極型晶體管的工作原理和電壓型驅(qū)動(dòng)模式；難點(diǎn)：電力電子器件的電壓驅(qū)動(dòng)模式。講授上機(jī)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(diǎn)：直流-直流變換器的工作原理和占空比調(diào)節(jié)；難點(diǎn)：buck變換器仿真模型搭建。講授上機(jī)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(shí)序和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定重點(diǎn)：基于H橋的SPWM控制原理難點(diǎn)：H橋斬波器的模型搭建。講授上機(jī)1天1、2、3、49.實(shí)訓(xùn)總結(jié)與撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。教學(xué)要求：學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成仿真考試。重點(diǎn)：設(shè)計(jì)任務(wù)的正確搭建與運(yùn)行；難點(diǎn)：仿真結(jié)果分析。上機(jī)考核1天1、2、3、510.實(shí)訓(xùn)答辯教學(xué)要求：闡述實(shí)訓(xùn)期間工作完成情況，回答問(wèn)題。重點(diǎn)：無(wú)難點(diǎn)：無(wú)答辯1天1、2、3、4合計(jì)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)時(shí)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(shí)驗(yàn)室設(shè)備完好和實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。實(shí)訓(xùn)期間，學(xué)生按實(shí)訓(xùn)計(jì)劃完成各獨(dú)立模塊的學(xué)習(xí)和實(shí)際練習(xí)，針對(duì)課程任務(wù)，搭建仿真模型并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置合適的仿真策略，進(jìn)行仿真計(jì)算，并在此過(guò)程中，學(xué)習(xí)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)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(shí)訓(xùn)過(guò)程中的問(wèn)題，進(jìn)行有針對(duì)性的、深入的理解和實(shí)踐。使學(xué)生們?cè)趯?shí)訓(xùn)過(guò)程中有任務(wù)、有目的、有針對(duì)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(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)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(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目運(yùn)行、實(shí)訓(xùn)答辯及實(shí)訓(xùn)報(bào)告四部分構(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)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)12345實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)30參加實(shí)訓(xùn)的主動(dòng)性、積極性、在實(shí)訓(xùn)中與老師的互動(dòng)。√√√√510105實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目運(yùn)行20根據(jù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成情況及運(yùn)行結(jié)果。√√√1055實(shí)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(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)?！獭獭?055實(shí)訓(xùn)報(bào)告30根據(jù)內(nèi)容完整程度，體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程和實(shí)訓(xùn)心得，以及報(bào)告的規(guī)范性?！獭獭獭?05105合計(jì)：1002525201515七、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)訓(xùn)成績(jī)采用優(yōu)、良、中、及格不及格五級(jí)評(píng)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。總成績(jī)分三部分，平時(shí)考勤、報(bào)告、設(shè)計(jì)驗(yàn)收和答辯。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)實(shí)施方案。其中：（1）實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)占30%，包括課堂隨機(jī)提問(wèn)、作業(yè)完成情況及實(shí)訓(xùn)考勤，無(wú)故曠課達(dá)3次取消總成績(jī)；（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果占20%；（3）實(shí)訓(xùn)答辯占20%；（4）實(shí)訓(xùn)報(bào)告占30%。2.成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4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實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)30積極參加實(shí)訓(xùn)，無(wú)遲到、早退情況，認(rèn)真聽(tīng)講。正常參加實(shí)訓(xùn)，無(wú)遲到、早退情況，認(rèn)真聽(tīng)講。正常參加實(shí)訓(xùn)，無(wú)遲到、早退情況，聽(tīng)講較認(rèn)真。正常參加實(shí)訓(xùn)，無(wú)遲到，偶爾早退。缺席實(shí)訓(xùn)較多。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目運(yùn)行20在規(guī)定時(shí)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(yùn)行結(jié)果正確，對(duì)于報(bào)錯(cuò)信息能夠自行排查與改正。在規(guī)定時(shí)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(yùn)行結(jié)果較正確，在老師幫助下修改報(bào)錯(cuò)信息。在規(guī)定時(shí)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(yùn)行結(jié)果部分正確。在規(guī)定時(shí)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(cuò)正確，運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)。未在規(guī)定時(shí)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(wú)運(yùn)行結(jié)果。實(shí)訓(xùn)答辯20回答問(wèn)題