电力电子技术课程简介

电力电子技术电力电子技术 Power Electronic Technology 课程编号 课程编号 04300420 总学时总学时 56 课堂教学课堂教学 44 实验实验 12 学分学分 3 5 课程性质 课程性质 技术基础课 选课对象 选课对象 自动化专业必修 电气工程及其自动化专业必修 生物医学工程专业选修 先修课程 先修课程 电路 模拟电子技术 电机学 A 等 内容概要 内容概要 讲授各种电力电子器件的工作原理和工作特性以及各类变流装置中发生的电磁 过程 基本原理 控制方法 设计计算 实验技能及其技术经济指标 变流装 置主要包括单 三相可控整流 包括有源逆变 DC DC 变换器 单 三相交 流调压 交 交变频 无源逆变 另外还介绍了 PWM 技术的基本原理及其应 用技术和软开关的基本概念和原理 建议选用教材建议选用教材 电力电子技术 张兴 杜少武等编 清华大学出版社 2006 主要参考书 主要参考书 电力电子技术 第四版 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 2000 电力电子技术电力电子技术 教学大纲教学大纲 总学时总学时 56 课堂教学课堂教学 44 实验实验 12 学分学分 3 5 教学大纲说明教学大纲说明 一 课程的目的与任务一 课程的目的与任务 电力电子 变流 技术是电气工程 控制科学与工程等专业的专业基础课 其主要任 务是使学生掌握各类变流装置中发生的电磁过程 基本原理 控制方法 设计计算 实验 技能及其技术经济指标 以便学生毕业后具有经一步掌握各种变流装置的能力 便为后续 课程 电力拖动自动控制系统 包括直流拖动自动控制系统与交流拖动自动控制系统两部 分 打好基础 二 课程的基本要求二 课程的基本要求 1 熟悉和掌握普通晶闸管 SCR 电力晶体管 GTR 可关断晶闸管 GTO 电力场效应晶体管 MOSFET 和绝缘栅双极型晶体管 IGBT 等电力电子器件的工作机 理 特性和电气参数及驱动电路 2 掌握无源逆变电路 DC AC 二 主要是 PWM 型逆变电路的工作原理 控制方 法 波形分析 3 熟练掌握单相 三相整流电路 AC DC 和有源逆变电路 DC AC 一 的基 本原理 各种负载下的波形分析和电路参数计算 3 掌握交流调压电路 AC AC 一 电路结构 换相方法 波形分析和参数计算 了解交 交变频电路 AC AC 二 的基本原理 4 掌握非隔离型 DC DC 变换器 斩波电路 隔离型 DC DC 变换器 高频开关电 源 的工作原理 5 了解软开关技术的基本概念 6 掌握基本变流装置的调试实验方法 7 了解电力电子学科的发展动向 三 与其他课程的联系与分工三 与其他课程的联系与分工 电力电子技术 是其后续课程 电力拖动自动控制系统 包括直流拖动自动控制系 统与交流拖动自动控制系统两部分 现代电源技术 等课程的基础 电力电子技术 主 要讲述各种电力电子器件的结构 基本原理 驱动方法 驱动电路和器件的选择以及电力 电子线路的工作原理 设计与计算方法 而 电力拖动自动控制系统 主要讲述电力电子 线路的应用及控制方法 其中有一部分内容重叠 特别是 SPWM 型逆变器的工作原理与 电 力拖动自动控制系统 交流部分 有部分内容重叠 因此 在本课程中只介绍 SPWM 的基 本原理与控制方式等 现代电源技术 主要介绍由电力电子器件组成的高频开关电源 有 部分内容重叠 如基本的 DC DC 变换器 软开关等 基本的 DC DC 变换器在本课程讲述 软开关只介绍基本概念 主要内容留给后续课程 现代电源技术 讲述 四 课堂教学内容及学时分配四 课堂教学内容及学时分配 章次内 容总学时数课堂讲授学时数实验学时 绪论 22 一电力电子器件 1082 二逆变电路与 PWM 控制技术 1082 三移相控制的整流电路与有源逆变 14104 四 交流电力控制电路和交 交变频电 路 44 五DC DC 变换器 1064 六软开关技术 44 总结 22 总学时数 564412 五 本课程的性质及适应对象五 本课程的性质及适应对象 本课程为技术基础课 电气工程及其自动化必修 自动化专业必修 生物医学工程专 业选修 教学大纲内容教学大纲内容 绪论绪论 电力电子器件的发展历史与现状 各种电力电子器件的基本性能比较 电力电子变流 装置的历史与现状 本课程的主要内容 任务与要求 教学提示 教学提示 重点让学生了解电力电子 变流 技术的主要内容 任务和重要意义 电力电子技术 的发展概况和与其他课程的联系等 第一章第一章 电力电子器件电力电子器件 晶闸管的基本结构 导通机理 导通条件 关断条件 晶闸管的阳极与门极伏安特性 以及晶闸管的主要参数 几种常见的可关断器件 如 GTR MOSFET GTO IGBT 等器 件的基本结构和特性参数 以及它们的驱动电路和保护电路 教学提示 教学提示 重点让学生掌握晶闸管 SCR 的工作原理 导通与关断条件 额定参数的选择等 电力晶体管 GTR 可关断晶闸管 GTO 电力场效应晶体管 MOSFET 和绝缘栅双 极型晶体管 IGBT 等电力电子器件的工作原理 特性 电气参数以及它们的驱动与保护 电路 第二章第二章 逆变电路与逆变电路与 PWMPWM 控制技术控制技术 电流型和电压型无源逆变电路的工作原理 换流 相 方式 PWM 控制的基本原理 SPWM 逆变电路的控制方式及 SPWM 波形的生成方法 交 直 交变频器的主电路 电 流跟踪型 PWM 逆变电路 教学提示 教学提示 重点让学生掌握无源逆变电路的基本原理 换流 相 方式的种类与原理 电流型和 电压型的基本概念 掌握 PWM 控制的基本原理 SPWM 逆变电路的控制方式及 SPWM 波形的生成方法 了解电流跟踪型 PWM 逆变电路 第三章第三章 移相控制的整流电路与有源逆变移相控制的整流电路与有源逆变 单相可控整流电路 三相可控整流电路 有源逆变电路 电容滤波的不可控整流电路 的工作原理 工作波形分析及电路参数计算 整流变压器的漏抗对整流电路的影响 整流 电路的谐波和功率因数 大功率可控整流电路以及晶闸管电动机系统的分析 PWM 整流 的工作原理 教学提示 教学提示 重点让学生掌握可控整流电路的工作原理 波形分析 参数计算方法 整流变压器的 漏抗对整流电路的影响 可控整流电路带直流电动机负载时的机械特性分析 有源逆变电 路的工作原理 工作波形分析及电路参数计算 逆变失败的原因和最小逆变角的限制问题 逆变工作状态时直流电动机的机械特性分析 了解 PWM 整流的工作原理 第四章第四章 交流电力控制和交交变频电路交流电力控制和交交变频电路 交交变流电路的分类及基本概念 交流调压电路的基本构成与工作原理 交流调功电 路和交流电子开关的基本概念 晶闸管相控交交变频电路的构成 工作原理和输入输出特 性 矩阵式变频电路的基本概念 教学提示 教学提示 重点让学生掌握单相交流调压电路的工作原理 波形分析和必要的参数计算 晶闸管 相控交交变频电路的构成 工作原理和输入输出特性 了解三相交流调压电路的工作原理 波形分析 交流调功电路和交流电子开关的基本概念 矩阵式变频电路的基本概念 第五章第五章 DCDC DCDC 变换器变换器 介绍几种常见的直流斩波电路如基本的升 降压斩波电路 T 型和 H 型斩波电路的基 本结构 工作原理 波形分析和必要的参数计算 以及变压器隔离型的 DC DC 变换器的工 作原理 教学提示 教学提示 重点让学生掌握几种常见的直流斩波电路的工作原理 波形分析和必要的参数计算 弄清 H 型斩波电路的双极性 单极性和受限单极性的意义 掌握几种常见的隔离型的 DC DC 变换器的工作原理 第六章第六章 软开关技术软开关技术 介绍了软开关的基本概念和各种软开关的分类 详细分析零电压开关准谐振电路 谐 振直流环 移相全桥零电压开关 PWM 电路和零电压转换电路的工作原理 教学提示 教学提示 重点掌握软开关的基本概念和软开关的分类 零电压开关准谐振电路的工作原理 移 相全桥零电压开关 PWM 电路的工作原理 建议选用教材和参考书目建议选用教材和参考书目 选用教材选用教材 电力电子技术 张兴 杜少武等编 清华大学出版社 2006 主要参考书 主要参考书 电力电子技术 第四版 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 2000 实验内容见实验内容见 电力电子技术 课程实验教学大纲 电力电子技术电力电子技术 课程实验教学大纲课程实验教学大纲 一 实验目的与任务一 实验目的与任务 实验目的是让学生掌握与巩固课堂所学知识 培养灵活运用所学知识来分析和解决实 际系统运行中出现各种问题的能力 学会处理实验数据和编写实验报告的方法 二 实验基本要求二 实验基本要求 完成实验教学大纲规定的各项实验任务 客观认真地填写实验数据 实验结束后应认 真处理实验数据 编写实验报告 及时上缴任课教师 三 实验原理三 实验原理 电力电子器件的导通原理及驱动控制特性 移相控制的可控整流及有源逆变原理 直 流斩波原理 SPWM 变频原理 四 主要设备与器材配置四 主要设备与器材配置 电力电子实验装置 包括各实验项目所需的挂件 1 套 双踪示波器 1 台 万用表 1 块 导线若干 五 课程的学时学分五 课程的学时学分 总学分 3 总学时 56 实验学时 12 六 适用对象六 适用对象 电气工程及其自动化专业必修 自动化专业必修 生物医学工程专业选修 七 实验项目与内容提要七 实验项目与内容提要 序号实 验 名 称内 容 提 要 实验 要求 实验 时数 实验 类别 每组 人数 所在实验 室名称 备注 1 电力电子器 件特性与驱 动电路的研 究 研究 SCR GTO GTR MO SFET IGBT 等器件 的工作特性及驱动 电路的工作特点 必 开 2 验 证 3 4 电气与自 动化中心 实验室 2 单相交直交 正弦波 SPWM 变 频电路的实 验研究 SPWM 波的产生 IGBT 驱动电路研究 单相 H 桥逆变 变 频 电路的实验研 究 必