电力电子技术大纲理论课程.doc

电力电子技术课程教学大纲第一部分 大纲说明课程代码：*（采用现行5位数字的课程代码） 课程名称：电力电子技术总 学 时：56学时(其中理论44学时，实践12学时)总 学 分：3 学分课程类别：必修课适用专业：电气工程及其自动化预修要求：电路原理、模拟电子技术，数字电子技术课程性质、目的、任务：性质：本课程属于电气工程及其自动化专业的学科基础课，是一门理论与应用相结合，实践性很强的课程。目的：使学生能较熟练地应用电力电子器件和以计算机为代表的控制技术对电能进行处理和变换。任务：培养学生了解电力电子技术的发展动向和应用领域。了解与熟悉常用的电力电子器件的工作机理、电气特性和主要参数。理解和掌握基本的电力电子电路的工作原理、电路结构、波形的原理、电气性能、分析方法和参数计算，并能进行初步的设计。对电力电子电路具有一定的实验和调试能力。教学基本要求：熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。了解电力电子技术的应用范围和发展动向。掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。教学方法和教学手段建议：本课程以课堂讲授为主，课堂教学将充分利用计算机技术；教材配有相应的习题集，课内外学时比大约为1：1.5。CAI课件可充分利用校图书馆已有的国家级精品课程电力电子技术网络课程，课程网站有电子教案（课程网址：http：/），可供选用。为学生提供全天候的帮助。大纲使用说明：本大纲适用于电气工程及其自动化专业本科教学，安排在高等数学、电路原理、模拟电子技术等专业基础课程之后讲授。本着讲透、讲深的原则，本课程重点讲授电力器件、AC/DC变换、DC/AC变换、DC/DC变换等基本知识。第二部分 大纲正文第一章 绪论 总学时：2学时（理论2学时）本章教学基本要求：掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史；了解电力电子技术的应用范围；了解电力电子技术的发展前景；了解本课程的任务与要求。教学重点：电力电子技术的发展教学难点：电力电子技术的应用教学内容：1. 什么是电力电子技术2. 电力电子技术的发展史3. 电力电子技术的应用4. 教材的内容简介及使用说明作业布置与要求：查询电力电子技术的应用资料第二章 电力电子器件 总学时：10学时（理论8学时，实践2学时）本章教学基本要求：了解电力电子器件的发展、分类与应用，理解和掌握晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)、电力场效应晶体管(电力MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等常用的电力电子器件的工作机理、电气特性和主要参数。教学重点：各种电力电子器件原理、性能上的不同点，各自应用的场合教学难点：各器件的主要参数教学内容：1. 电力电子器件概述2. 不可控器件电力二极管3. 半控型器件晶闸管4. 典型全控型器件5. 其他新型电力电子器件6. 功率集成电路与集成电力电子模块作业布置与要求：查询功率二极管、晶闸管资料；晶闸管参数2道题第三章 整流电路 总学时：12学时（理论10学时，实践2学时）本章教学基本要求：理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、工作原理、波形的道理、电气性能、分析方法和参数计算。理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及其改善的方法教学重点：波形分析和基本电量计算的方法、有源逆变的条件和有源逆变失败的原因教学难点：不同负载对工况的影响和整流器交流侧电抗对整流电路的影响教学内容：1. 单相可控整流电路2. 三相可控整流电路3. 变压器漏感对整流电路的影响4. 电容滤波的不可控整流电路5. 整流电路的谐波和功率因数6. 大功率可控整流电路7. 整流电路的有源逆变工作状态8. 整流电路相位控制的实现 作业布置与要求：单相半波1道题，单相桥式全控1道题，桥式半控整流电路1道题，单相桥式全控整流电路1道题，三相可控整流电路1道题，三相半波1道题、三相桥式全控整流电路1道题，有源逆变2道题。第四章 逆变电路 总学时：6学时（理论4学时，实践2学时）本章教学基本要求：掌握基本逆变电路的拓扑结构、工作原理及控制方式；掌握晶闸管逆变电路的换流方式及逆变电路的分类方法；了解多重化和多电平逆变电路。教学重点：掌握基本逆变电路的拓扑结构、工作原理及控制方式。教学难点：多重化和多电平逆变电路。教学内容：1. 换流方式2. 电压型逆变电路3. 电流型逆变电路4. 多重逆变电路和多电平逆变电路作业布置与要求：概念题3道，三相桥式逆变电路1道题.第五章 直流-直流变流电路 总学时：10学时（理论8学时，实践2学时）本章教学基本要求：掌握基本直流斩波器的基本电路拓扑结构、工作原理及控制方式，掌握直流斩波器的波形分析及电路参数计算，了解多相多重型斩波电路、多象限斩波电路。教学重点：掌握各种斩波电路的基本电路拓扑结构及其分析方法、控制方式，掌握直流斩波器的波形分析及电路参数计算教学难点：基本斩波电路分析方法、控制方式，波形分析及电路参数计算教学内容：1. 基本斩波电路2. 复合斩波电路和多相多重斩波电路3. 带隔离的直流-直流变流电路作业布置与要求： 降压斩波电路1道题，升压斩波电路1道题，升降压斩波电路1道题，桥式可逆斩波电路1道题，多相多重斩波电路1道题。第六章 交流-交流变流电路 总学时：6学时（理论4学时，实践2学时）本章教学基本要求：重点掌握单相相控式交流调压电路；掌握三相相控式交流调压电路；掌握交流调功电路；了解交流电子开关；掌握单相输出交交变频电路；了解三相输出交交变频电路；了解矩阵式变频电路。教学重点：单相相控式交流调压电路；三相相控式交流调压电路教学难点：交交变频电路的分析教学内容：1. 交流调压电路2. 其他交流电力控制电路3. 交-交变频电路4. 矩阵式变频电路作业布置与要求：交流调压器1道题，交流调功器1道题，交-交变频器1道题。第七章 PWM控制技术 总学时：6学时（理论4学时，实践2学时）本章教学基本要求：掌握PWM控制的基本原理；掌握PWM逆变电路的控制方式；掌握PWM波形的生成方法；了解PWM逆变电路的谐波分析；了解跟踪型PWM逆变电路；了解PWM整流电路。教学重点：PWM控制的基本原理；PWM逆变电路的控制方式。教学难点：脉宽调制和谐波消除方法。教学内容：1. PWM控制的基本原理2. PWM逆变电路及其控制方法3. PWM跟踪控制技术4. PWM整流电路及其控制方法作业布置与要求：PWM控制基本原理1道题；PWM逆变电路1道题；PWM跟踪控制1道题。第八章 软开关技术 总学时：2学时（理论2学时）本章教学基本要求：掌握软开关技术的分类；掌握各种软开关电路的原理及应用。教学重点：串联谐振DC-DC变换器教学难点：有源箝位零电压开关技术教学内容：1. 软开关的基本概念2. 软开关电路的分类3. 典型的软开关电路4. 软开关技术新进展作业布置与要求：软开关电路2道题。本课程对学生自学的要求：本课程最显著的特点是理论必须联系实践。因此要求学生课前认真预习，记下疑点；课中积极参与，跟上进度；课后及时消化，独立完成作业。要求学生能从推荐的参考书中选一到两本作为自学用书。应自主归纳各章基本内容，做好小结工作。教 学 课 时 分 配 表章节具体内容学时第1章绪论2学时第2章电力电子器件10学时第3章整流电路12学时第4章逆变电路6学时第5章直流-直流变流电路10学时第6章交流-交流变流电路6学时第7章PWM控制技术6学时第8章软开关技术2学时总复习总复习2学时合计56学时课程考核方式与要求：闭卷；其中闭卷考试占70%，平时成绩占30%。参考书目：（1）王兆安，刘进军 主编：电力电子技术（第5版），机械工业出版社，2009年；（2）陈坚：电力电子学-电力电子变换和控制技术，高等教育出版社，2011年；（3）袁立强等编著：电力半导体器件原理与应用，机械工业出版社，2011年。撰写人：王璇 审定人： *（签名）参与讨论人员：* 编写系（部）：机电与建筑工程系 2015年4月电力电子技术实验教学大纲课程代码：*（5号宋体，1.5倍行距） 课程名称：电力电子技术总学时/实验学时：56学时/12学时 总学分/实验学分：2.36学分/0.64学分课程类别：必修课 开课学期：第五学期适用专业：电气工程及其自动化专业综合实验室（实验中心）名称：机电工程实验中心 二级实验室名称：电气工程实验室一、课程简介 本课程从两方面介绍了电力电子技术的相关知识，即各类电力电子器件的工作原理、性能指标及发展趋势，和用于不同电源变换的电路拓扑特征、工作原理及设计分析方法。本课程实验分为五个部分：电力电子器件开关性能测试；晶闸管整流电路实验；直流斩波及开关电源实验；交流调压电路测试；无源逆变电路实验等。 二、实验的地位、作用和目的 电力电子技术是自动化、电气工程及其自动化等专业学生必修的专业核心课程，电力电子技术实验对于学生巩固课程理论知识和增强动手能力非常重要，通过设置的器件性能测试和各类变换电源电路实验，使学生理解电子信息技术与电力电源变换技术的控制与被控制的本质和特点，掌握电力电子电路设计、测试的一般方法，并能熟练运用各类分析仪器仪表，为后续课程打下有关电源技术的基础知识和运用能力。 三、实验方式与基本要求1. 由指导教师讲清实验的基本要求，实验所涉及到的硬件的使用和连接方法以及测试要求和注意事项。2. 实验1-2人1组，每个实验的时间为2小时，由学生独立完成。学生完成实验并将实验结果交指导教师检查，符合要求后方可离开实验室。学生对不同类型的电力电子器件、调制信号单元进行独立测试，设计并组成多种AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC典型电源电路（系统），通过数字化仪表对电路各环节电压、电流瞬态波形的测试及频谱分析，评价电源系统的变换效率和质量。实验要求学生正确掌握电路的瞬态、稳态波形测量方法，熟悉从器件到单元再到系统的整定、调试原理和方法。四、实验报告与考核1、学生进行实验前，由指导教师点名并检查预习报告，预习报告符合要求方可实验。2、验后由指导教师验收，符合要求后学生方可离开实验室。学生应在实验报告中写出硬件连接方法，绘制响应曲线，分析实验结果。指导教师应根据学生动手能力及实验报告评定成绩。实验报告要求：叙述实验目的、原理，记录实验步骤、波形结果并对其进行分析得出正确结论；记录并讨论调试过程中发现的问题及解决方法。五、实验设备及器材材料配置电力电子及电气传动控制系统实验台 10套；数字存储示波器 10台；数字万用表 10台；六、实验指导书及主要参考书推荐教材：电力电子技术实践指导，刘立平，朱琼，高可攀编，中国电力出版社，2009参考书目：电力电子技术与电机控制实验教程，潘再平编，杭州：浙江大学出版社，2000 电力电子技术（第5版），王兆安，刘进军 主编，北京：机械工业出版社，2009七、实验项目与内容提要序号实验项目名称目的要求、内容提要（限20字）每组人数项目学时项目类型必做/选做1实验一：单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路实验熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用；掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法；对单相半波可控整流电路工作过程作全面分析。22验证性必做实验2实验二：单相桥式半控整流电路实验加深对单相桥式半控整流电路各工作情况的理解；学会对实验中出现的问题加以分析和解决。22验证性必做实验3实验三：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理；研究单相桥式变流电路由整流切换到逆变的全过程,掌握实现有源逆变的条件。22验证性必做实验4实验四：三相桥式全控整流及有源逆变电路实验加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理；了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。22验证性选做实验5实验五：直流斩波电路实验加深理解斩波器电路的工作原理；掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。22验证性必做实验6实验六：单相交流调压（相控）电路实验加深理解单相交流调压电路的工作原理；加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。22验证性必做实验7实验七：锯齿波同步移相触发电路实验加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用；掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。22设计性必做实验8实验八：电力电子自关断器件及驱动保护电路实验加深理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求；熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构和特点。22综合性选做实验9三相桥式全控整流及有源逆变电路实验三相桥式全控整流电路；三相桥式有源逆变电路；观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。22验证性选做实验10三相交流调压电路实验加深理解三相交流调压电路的工作原理；了解三相交流调压电路的工作情况；了解三相交流调压电路触发电路原理。22验证性选做实验11全桥DC/DC变换电路实验掌握可逆直流脉宽调速系统主电路；熟悉直流PWM专用集成电路SG3525；熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。22验证性选做实验12直流斩波电路(设计性)的性能研究熟悉六种斩波电