电力电子控制技术

电力电子控制技术电力电子控制技术课程实践教学大纲课程实践教学大纲 Power Electronic Control Technology 课程编号课程编号：0806010380402 课程类别：课程类别：独立开设实验课程 学时：学时：32（总学时 32 实验学时 32） 学分学分：1 适用对象：适用对象：电子信息工程专业“卓越计划” 先修课程：先修课程：电路原理 A、模拟电子技术 Z、数字电子技术 Z 和电力电子技术 一、课程的性质与任务一、课程的性质与任务 课程的性质：本课程为电子信息工程专业“卓越计划”班提供的一门专业选修课。 课程的任务：进一步巩固电力电子技术课程技术领域的电路基础知识、控制技术和测试实 验技术。通过课程设计使学生加深理解电力电子变换电路的基本原理及其在工程实际中的应用；掌 握电力电子变换主电路的选型及参数计算方法；掌握电力电子器件和装置的控制电路设计方法；通 过让学生完成较为综合的实验课题，使学生在学习过程中养成独立完成“提出问题、研究问题、解 决问题”的良好习惯，培养学生的探索求知精神，为今后从事与电力电子技术相关的科学研究工作 打下良好的基础。 二、教学的目的与要求二、教学的目的与要求 电力电子控制技术是一门实践性很强的专业基础课，通过课程设计这一集中实践环节，巩 固和加深对电力电子技术的理解，提高综合运用本课程及相关课程所学专业知识的能力。培养学生 选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。通过实际系统的分析设计，建立工程设计的基本概念和 方法。通过实际设计中电力半导体器件的选用，掌握电力半导体器件的工程选用方法。通过小型电 力电子系统的设计、电力电子变流系统的调试仿真与调试，掌握系统设计、调试和系统综合的基本 方法，培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。能够够按要求编写课程设计报告书， 能正确阐述和分析设计结果。 三、考核方式及办法三、考核方式及办法 采取上机考核和平时成绩相结合的方法，综合评定学生成绩。主要对实验的态度、操作熟练程 度、完成实验的质量（内容与报告） 、解决问题的能力等方面进行考核。 平时实验占 70%，上机考核占 30%。每个实验，预习报告占 30%，实际操作 40%，总结报告 30%。 实验成绩分：优、良、中、及格、不及格五级。 四、实验项目名称与学时分配四、实验项目名称与学时分配： 电力电子控制技术实验安排一览表电力电子控制技术实验安排一览表 序号实验项目名称学 时 分 配 必开 或 选开 实验类型分组 人数 1MOSFET/IGBT 驱动电路设计4必开设计性实验 1 212V/1A 非隔离开关电源设计 （Buck 电路方案） 4 必开设计性实验 1 312V/1A 隔离开关电源设计 （Boost 电路方案） 4 必开设计性实验 1 4PWM 控制技术的单片机实现方法 4 选开设计性实验 1 5SPWM 控制技术的 FPGA 实现方 法 4 必开设计性实验 1 6步进电机驱动及控制 4 必开设计性实验 1 7SCR 交流调压控制 4 必开设计性实验 1 8直流电动机调速的控制设计 4 必开设计性实验 1 五、实验项目的具体内容：五、实验项目的具体内容： 实验一实验一 MOSFET/IGBTMOSFET/IGBT 驱动电路设计驱动电路设计 1 本次实验的目的和要求 (1) 理解 MOSFET/IGBT 驱动电路电路设计方法。 (2) 熟悉驱动测试方法。 2实践内容或原理 实践原理：设计一个电压源或电流源电路对功率 MOSFET 或 IGBT 进行驱动。可以参照图 1. 3. 需用的仪器、试剂或材料等 （1）数字示波器； （2）有源隔离电压、电流探头 （3）器件若干 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 图 1. MOSFET/IGBT 驱动电路 实验二实验二 12V/1A12V/1A 非隔离开关电源设计（非隔离开关电源设计（BuckBuck 电路方案）电路方案） 1. 本次实验的目的和要求 学习 Buck 电路的原理及电压型控制方法，设计非隔离开关电源。 2 实践内容或原理 参照下图进行参数设计。 3. 需用的仪器、试剂或材料等 （1）数字示波器； （2）有源隔离电压、电流探头 （3）器件若干 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，由老师给出实验设计题目，学生可根据实 验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做实验。 实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 图 2. MOSFET/IGBT 驱动电路 实验三实验三 12V/1A12V/1A 隔离开关电源设计（隔离开关电源设计（BoostBoost 电路方案）电路方案） 1. 本次实验的目的和要求 学习 Boost 电路的原理及电流型控制方法，掌握设计隔离开关电源的方法。 2实践内容或原理 使用图 3 所示原理的电流型控制芯片设计 Boost 主电路控制器。 图 3. 电流型控制芯片原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 （1）数字示波器； （2）有源隔离电压、电流探头； （3）器件若干。 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 实验四实验四 PWMPWM 控制技术的单片机实现方法控制技术的单片机实现方法 1. 本次实验的目的和要求 （1）进一步掌握 PWM 的原理； （2）实践单片机下实现 PWM 的方法。 2. 实践内容或原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 （1）数字示波器； （2）有源隔离电压、电流探头； （3）51 系列或 AVR 等单片机最小系统 （4）器件若干。 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、程序、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 实验五实验五 SPWMSPWM 控制技术的控制技术的 FPGAFPGA 实现方法实现方法 1. 本次实验的目的和要求 （1）进一步掌握 SPWM 的原理； （2）学习 FPGA 实现 SPWM 的方法。 2. 实践内容或原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 （1）数字示波器； （2）有源隔离电压、电流探头； （3）FPGA 最小系统 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 实验六实验六 步进电机驱动及控制步进电机驱动及控制 1. 本次实验的目的和要求 2. 实践内容或原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 实验七实验七 SCRSCR 交流调压控制交流调压控制 1. 本次实验的目的和要求 2. 实践内容或原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 实验八实验八 直流电动机调速的控制设计直流电动机调速的控制设计 1. 本次实验的目的和要求 2. 实践内容或原理 3. 需用的仪器、试剂或材料等 4. 实践步骤或环节 5. 教学方式 本实验课程采用实际操作实验与计算机仿真相结合，参数由老师给出实验设计题目，学生可根 据实验题目自己设计实验电路或参照已有的电路，写出设计方案，将设计方案交老师检查后方可做 实验。实验为一人一组，实验完毕要认真写好实验报告，回答思考题。 6. 实践教学报告要求 将实验原理、设计过程、硬件测试实验结果及分析结果写进实验报告。 六、实践教学中应注意的问题六、实践教学中应注意的问题 1 1组织管理的要求组织管理的要求 （1）实验授课计划由任课教师根据实践教学大纲编制。 （2）实验进程表作为实施、检查、考核的依据，若因客观原因不能按实验进程表 规定的时间做实验，有关当事人应事前向教务处提出申请，经与实验室协商后另定时 间。 （3）每个实验项目要有完整的实验指导文件，无实验指导文件，不可开实验。 （4）实验仪器设备要配套完好，所需配套设施预备齐全。 （5）将实验学生分组，确保每个学生都有实际操作的机会。 2 2对教师的要求对教师的要求 （1）上课前做好充分的备课准备。 （2）实验前应提问检查学生预习情况，不合格者不准参加实验。 （3）明确实践教学的目的，注意学生创新能力的培养。 （4）认真批改实验报告。 3 3对学生的要求对学生的要求 （1）具有一定的预备知识，如复习电力电子技术、电子技术课程，先行自学 VHDL、C 语言、Quartus II 软件、pspice 软件和 Saber 软件的使用。 （2）上课前做好充分的预习准备，认真做好预习报告。 4 4对教学基地、实验室和实验员的要求对教学基地、实验室和实验员的要求 （1）实验课同理论课一样，实验员要写好教案，无教案不准上实验课。实验员应 预先做实验，试做实验报告，并检查学生实验所用之仪器、设备等准备情况，以确保 实验的顺利进行。 （2）要求实验员对实验原理、具体操作及注意事项简明讲解，指导学生做好实验。 （3）实验时，确保学生都能实际操作，实验员应在场指导，要诱导和启发学生， 培养学生独立观察、分析、处理问题能力和操作技能，切忌实验由实验员包办代替。 （4）实验完成后应由指导人员检查所得数据或结论的准确性、合理性。同时应指 导学生做好实验后的整理工作，检查仪器设备、工具等是否缺损。 （5）实验室应保持清洁、整齐。 七、教材及主要参考书七、教材及主要参考书 1、选用教材：（无）选用教材：（无） 2、主要参考书：、主要参考书： （1） 电力电子学/