《电力电子建模与控制》课程教学大纲

1、电力电子建模与控制课程教学大纲一、课程名称1、中文名称：电力电子建模与控制2、英文名称： Modeling and control of power electronics systems 二、课程概况课程类别：专业选修课学时数：32学分数：2适用专业：电力电子与电力传动，控制理论与控制工程，电气工程，等 考核方式：考试开课学期：第一学年第2学期开课单位：物流工程学院三、王润新四、教学目的及要求1、教学目的：本课程讲授高频电力电子变换器主电路动态模型的建立方法和基于主电路 小信号线性化模型的控制回路设计方法，内容涉及功率变换技术、电工电子技术、 自动控制理论等，是一门多学科交叉的、面向工程应用

2、的理论和技术课程。学习 本课程将有助于学生掌握现代电力电子系统的分析方法，了解电力电子系统的设 计过程，为从事电力电子技术、电源技术领域的科学研究工作奠定基础。2、教学要求：在建模局部，学生应深刻理解高频开关电力电子系统工作点的时变性质，牢 固建立移动平均的概念并明确开关周期平均模型的适用场合和条件；应清晰了解 非线性系统的大信号模型、非线性系统在某一工作点附近的线性化小信号模型的 含义以及两者之间的关系；应能针对不同拓扑熟练应用状态空间平均、电路平均 等方法推导电力电子变换器的小信号模型，理解由小信号模型导出的各个典型传 递函数的物理意义。在控制局部，学生应熟悉开环传递函数零、极点位置和开环

3、伯德图形状之间 的对应关系，定性了解稳定裕量和时域动态指标之间的对应关系；应理解通过闭 环反应实现系统跟踪指令、抑制扰动的原理，能通过开环伯德图判断闭环系统的 稳定性及为实现系统稳定而需要采取的校正措施；应能设计调节器并正确计算调 节器参数；应理解电压模式控制和电流模式控制的结构和特点。在伯德图作图以 及控制系统设计过程中，学生应积极探索通过使用数学软件来提高设计效率和计 算准确性的方法和途径。通过本课程的学习，学生还应对三相电力电子系统的拓扑及原理有基本了解, 初步建立起坐标变换（abc, a B 丫，dqO）以及三相PWM变流器在dqO坐标系 下的小信号交流模型的概念。五、课程主要内容及预

4、修课程1、课程主要内容：状态平均的概念；连续导通模式（CCM）下直流-直流（DC-DC）变换器的非线性大信号模型；非线性模型在给定工作点附近的线性化；线性化小信号模型及小信号交流等效电路；状态空间平均法；开关网络平均法；平均开关模型；PWM调制器的模型；断续导通模式（DCM）下DC-DC变换器的平均模型；断续导通模式（DCM）下DC-DC变换器的小信号交流模型；频率特性的概念；闭环控制及闭环控制系统的稳定性；补偿（校正）网络的概念；基于伯德图的补偿网络的设计；用运放和阻容元件实现的调节器的设计；电压模式控制（VMC）、电流模式控制（CMC）的概念；峰值电流模式控制和平均电流模式控制；电流模式控

5、制中的稳定性问题；外加锯齿波补偿后电流模式控制的稳定性分析；电流模式控制中电流内环的简化模型；三相功率变换器的动态模型的概念；从abc坐标系到a B 丫坐标系的变换；从a B 丫坐标系到dqO坐标系的变换；三相PWM整流器、三相PWM逆变器的开关周期平均模型；三相PWM整流器、三相PWM逆变器在dqO坐标系下的小信号交流模型。2、预修课程：本科阶段“电力电子技术”或研究生阶段“现代电力电子技术”、自动控制 理论。六、课程使用教材1、 Erickson R W, Maksimovic D. Fundamentals of Power Electronics, 2nd Edition. Norwell, MA, USA: Kluwer Academic Publishers, 2001.2、徐德鸿.电力电子系统建模及控制.北京：机械工业出版社,2005.七、课程主要参考资料1、张卫平.开关变换器的建模与控制.北京：中国电力出版社,2005.八、课程教学手段1、教室要求：多媒体教室；2、课件来源：购置（Fundamentals of Power Electroni