《电力电子技术基础》教学大纲.docx

电力电子技术基础教学大纲一、课程基本信息开课单位电气信息工程学院课程代码ECO5003学科课程名称电力电子技术基础英文名字电力电子基本原理。(Basic of Power Electronics)或(basic of Power Electronics)课程属性学分3.5通勤的时候80先修课程高等数学、大学物理、电路、模拟电子技术、数字电子技术、机电(电机拖动基础)、自动控制理论。开学了2013-2014-春季学期适应专业自动化、电气工程和自动化二、课程说明中国：电力电子技术是利用相关设备进行电力控制和转换的技术，应用于电力领域的电子技术。它由电力电子装置、转换器电路和控制电路三部分组成，是电力技术、电子技术和现代控制技术三者交叉形成的领域。电力电子技术基础课程是电气工程及自动化专业、自动化专业本科生的必修课基础课程，本课程的目的和任务是让学生熟悉各种电力电子设备的特点和使用方法。掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法和实验技术。熟悉各种电力电子设备的适用范围及技术经济指标。为相关后续专业课程奠定基础。英语：power electronic is a technology which uses some devices to control and transfer power . it is a branch of electronic technology which is appliesit includes the power electronic devices，converter circuit and control circuit。power electronics is an interdiscipline of electronic power technology，And modern control technology . power electronics is an indivispensandTo master structure、working principle、control method、design and calculation methods and experiemental skills of basic power elecelectionto understand the application and technical-economic index of power electronic devices，So as to laya foundation for their further work in power三、课程内容(b)课程教学目标1.熟悉并掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子设备的结构、原理、特性和使用方法。2.熟悉和掌握各种基本整流电路、直流斩波电路、交流电源转换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。理解电力电子新技术的基本原理。了解电力电子技术的应用范围和发展趋势。5.掌握基本电力电子设备的实验调试方法。，即可从workspace页面中移除物件。(b)基本教育内容第一章，简介培训目的和要求：了解电力电子技术的基本概念、内容、地位及其应用。授课内容：(1)电力电子技术的内容；(2)电力电子技术发展史；(3)电力电子技术的应用；(4)课程教学要求学校分配：大课：2小时第二章，电力电子设备培训目的和要求：(1)熟练掌握电力电子设备的型号、工作原理、特性和参数、驱动要求；(2)掌握电力电子设备的保护内容、缓冲电路结构和参数计算。(3)确定电源MOSFET和IGBT驱动电路设计方法(4)熟悉电力电子设备的串行和并行(5)了解晶闸管派生装置、功率晶体管等新型电力电子装置的基本原理。讲课重点：(1)晶闸管模型和工作原理；(2)场效应管和绝缘栅双极晶体管驱动电路(3)电力电子设备的缓冲电路教学困难：(1)晶闸管双晶体管模型和电流定额计算；(2)功率MOSFET和IGBT驱动电路；(3)电源MOSFET和IGBT缓冲电路授课内容：(1)不可控装置-功率整流器(自学)n功率二极管工作原理n功率二极管基本特性n功率二极管主要参数(2)半控制装置-晶闸管n晶闸管基本工作电路和工作状态n晶闸管双晶体管模型及工作原理n晶闸管特性和参数n晶闸管衍生装置(3)全控制电力电子设备n功率晶体管n功率场效应管n绝缘栅双极晶体管n其他电源电子设备(4)电力电子设备驱动n晶闸管触发电路要求n电流驱动电路n电压驱动电路(5)电力电子设备保护和缓冲n过电压生成和过电压保护n过电流保护n缓冲电路(6)电力电子设备并行和串行n晶闸管系列n晶闸管并联n电源MOSFET和IGBT并行运行学校分配：大课：8小时；小组讨论：2小时。教学方法讲课内容大课1电力电子设备概述；晶闸管正规教育2完全控制的电力电子设备大学3其他新的电力电子设备；电力电子设备驱动电路大课4电力电子设备保护和缓冲；电力电子设备系列和并行小组讨论1晶闸管电流定额计算；功率MOSFET和IGBT驱动电路第三章，相位控制整流电路培训目的和要求：(1)精通单相完全控制整流电路、单相半控制整流电路、三相半波控制整流电路、三相桥式完全控制整流电路的主电路拓扑、工作原理、工作波形和参数计算。(2)熟练程度对交流侧电感对整流电路的影响和分析方法(3)精通相控整流电路的有源逆变器的工作条件、工作原理、工作波形和参数计算，确定有源逆变器的故障原因。(4)掌握相控整流电路相移触发电路原理、同步原理和相位确定方法。(5)熟悉电容滤波中整流电路的工作特性。(6)了解整流电路谐波和功率因数的分析方法。(7)了解大功率相控整流电路的基本结构讲课重点：(1)单相、三相控制整流电路的主电路拓扑形式、工作原理和波形、参数计算；(2)相控整流电路整流过程和分析方法；(3)相控整流电路的有源逆变；(4)相控整流电路驱动电路原理教学困难：(1)单相和三相控制整流电路的工作波形；(2)相控整流电路整流工艺；(3)相控整流电路的有源逆变；授课内容：(1)晶闸管单相控制整流电路n单相半波可控整流电路n单相桥式全控整流电路n单相控制整流电路的其他拓扑和特性(2)晶闸管三相控制整流电路n三相半波可控整流电路n三相桥式全控整流电路(3)晶闸管整流电路整流工艺(4)电容滤波器不可控整流电路n电容式过滤器单相控制整流电路n电容滤波器三相不可控整流电路(5)整流电路的谐波和功率因数n次谐波和无功分析基础n控制整流电路交流侧谐波和功率因数分析n整流器输出电压和电流的谐波分析(6)大功率晶闸管控制整流电路双抗星控制整流电路用n平衡电抗器n多整流电路(7)晶闸管整流电路的有源逆变运行状态n逆变器的概念n三相整流电路有源逆变电源运行状态n逆变器故障和最小逆变角度限制(8)晶闸管控制整流电路控制n控制整流电路控制系统组件及原理n晶闸管触发电路(相位控制原理和同步)n控制整流系统数学模型和调节器参数设置学校分配：大课：10小时；小型课堂咨询：4小时；实验：4小时教学方法讲课内容大课1单相控制整流电路正规教育2三相控制整流电路大学3晶闸管整流电路整流工艺；电容式过滤器不可控整流电路大课4相控整流电路逆变电源工作模式；相控整流电路驱动控制正规教育5整流电路谐波和功率因数；大功率可控整流电路小组讨论1可控整流器设计小组讨论2可控整流电路的实践与探讨实验教学单相控制整流电路实验和可选的三相控制整流电路实验第四章，DC-DC转换电路培训目的和要求：(1)精通基本斩波电路(升压斩波、降压斩波、提升压力斩波)的主电路形式、工作模式、工作波形和参数计算。(2)掌握复合斩波电路、可逆斩波电路和多斩波电路的主电路形式、操作模式和波形。(3)熟悉DC-DC转换器建模方法。(4)了解隔离DC-DC变换器的电路拓扑和工作原理。讲课重点：(1)基本斩波电路的主电路拓扑、工作原理和参数计算；(2)复合斩波电路和多斩波电路拓扑和工作原理。(3) DC-DC转换电路建模教学困难：(1)直流斩波电路的基本工作模式和分析方法；(2) DC-DC转换电路的状态空间平均建模。授课内容：(1)基本斩波电路n Buck Chopper电路n Boost Chopper电路n提升压力斩波电路(buck-boost chopper)N Sepic斩波电路和zeta斩波电路(自学)(2)复合斩波电路和多相多斩波电路n电流可逆斩波电路n桥可逆斩波电路n多相多斩波电路(3)带隔离的DC-DC转换电路n隔离DC-DC转换电路结构和原理n正向电路n反激电路n半桥电路n全桥电路n推拉电路(4) DC-DC变换器的建模与控制N DC-DC转换器建模N DC-DC变换器的闭环控制结构与实现学校分配：大课：4小时；小型课堂讨论：4小时；实验：4小时。教学方法讲课内容大课1基本斩波电路正规教育2复合斩波电路和可逆斩波电路；带隔离的DC-DC转换电路小组讨论1开关电源设计小组讨论2Dc-dc转换电路的建模与控制；Dc-dc变换器的计算机仿真实验教学降压斩波、升压斩波、提升压力斩波、电流可逆斩波、复合斩波、桥式斩波电路实验(选择一个)第5章，交流转换电路培训目的和要求：(1)精通单相交流调压电路的工作原理、工作波形和参数计算(2)掌握三相交流调压电路的主电路形式、操作模式。(3)熟悉斩波交流调压电路的结构和基本工作要求(4)了解交流逆变器的主电路结构和工作原理讲课重点：交流-交流转换主电路拓扑和工作原理。教学困难：三相交流调压电路的工作分析授课内容：(1)交流电压调节电路n单相交流电压调节器电路n三相交流电压调节电路n切控制交流调压电路(2)交流电源控制电路n交流功率调节电路n交流电源电子开关(3)交流变频电路n单交叉-交流变频电路N 3交叉-交流变频电路学校分配：大课：6小时；实验：4小时教学方法讲课内容大课1交流电压调节电路；交流电源控制电路正规教育2交流-交流变频电路实验教学单相交流电压调节电路，三相交流电压调节电路实验(选择一个)第六章逆变电路培训目的和要求：(1)擅长单相电压逆变器和三相电压逆变器的主电路拓扑、工作过程、工作波形和参数计算(2)掌握电流逆变电源特性、电路拓扑和工作原理(3)掌握逆变器正弦脉宽调制原理和实现方法(4)了解多电平逆变器和多电平逆变器的主电路结构和工作原理。讲课重点：(1)单相电压逆变电路、三相电压逆变电路的主电路拓扑、操作过程、操作波形和参数计算；(2)逆变脉宽调制技术教学困难：(1)三相电压逆变电源运行过程和波形(2)正弦脉宽调制技术原理和实现方法授课内容：(1)逆变电路概述n逆变器基本原理n电力电子设备转换器方法(2)电压逆变电路n单相电压逆变电路n三相电压逆变电路(3)电流逆变电路n单相电流逆变电路n三相电流逆变电路(4)多逆变电路和多电平逆变电路n多逆变电路n多电平逆变电路(5) PWM控制技