《电力电子技术》课程教学大纲

《电力电子技术》教学大纲一、课程根本信息电力电子技术课程名称课程编码

PowerElectronicsTechnologyCNE320611030

开课院部

能源学院

课程团队

电力电子课程组学分适用专业

3.0 课内学时

52 讲授 40电气工程及其自动化

试验 12 上机

实践 0授课语言

课外学时 48中文先修课程课程简介〔必修〕

高等数学2-1、电路分析、高等数学2-2、模拟电子技术、数字电子技术、电机学2-、电机学2-〕本课程是电气工程及其自动化的一门专业根底课，是高等数学、电路理论、电子技术、电机学的后续课程。本课程重点介绍电力电子器件的外特性和各种变流电路分析。首先，通过本课程的学习，学生能够把握SCR、GTR、GTO、Power-MOSFET、IGBT等功率电子器件的工作机理、开关特性及电气参数；其次，通过本课程的学习，学生能够把握单相、三相可控整流电路和有源逆变电路的根本原理、波形分析和各种负载〔R、RL、RLE〕对电路工作波形的影响，并能对上述电路进展定量计算；再者，通过本课程的学习，学生能够把握单相沟通调压电路、直流斩波电路、无源逆变电路的工作原理、电路构造、换流方法、波形分析和参数计算，并生疏PWM掌握方法的根本原理及逆变电路的波形分析，了解有关电力电子器件的触发、驱动和保护原理和方法。最终，通过本课程的学习，学生能够进一步拓宽本科阶段的电力电子理论与技术学问，把握弱电掌握强电的根本学问，同时为其进入高层次学习打下良好的理论根底。Thiscourseisabasiccourseofelectricalengineeringandautomation.Itisthefollowingcourseofhighermathematics,circuittheory,electronics,electricalmachinery.Thefocalpointsofthiscoursearetheexternalcharacteristicsofpowerelectronicdevicesandanalysesofvariousconvertorcircuits.Throughthiscourse,studentsshould(1)mastertheworkingmechanism,switchingcharacteristicsandelectricalparametersofSCR,GTR,GTO,Power-MOSFET,IGBTandotherpowerelectronicsdevices;(2)thebasicprinciples,waveformanalysesandquantitativecalculationofthesingle-phase,three-phasecontrolledrectifiercircuitandtheactiveinvertercircuit,andtheinfluenceofvariousloads(R,RL,RLE)onthecircuitwaveforms,andworkingprinciple,topology,commutationmethod,waveformanalysisandparametercalculationofthesingle-phaseACvoltageregulatorcontrolcircuit,DCchoppercircuit,passiveinverter,andbefamiliarwiththebasicprincipleofPWMcontrolmethodandwaveformanalysisoftheinvertercircuit;understandthetrigger,driveandprotectionmethodsofpowerelectronicdevices.Throughthiscourse,tofurtherexpandthecontroltheoryandtechnicalknowledgeofundergraduatestudents,theundergraduatebasicknowledgeofpowerelectronicssystem,atthesametimelearningtolayasolidtheoreticalfoundationforstudentsto负责人二、课程目标序号 代号

enterthehighlevel.

大纲执笔人 审核人课程目标

OBE

毕业要求指标点M1M2M3

目标1：针对电气领域的简单变流技术的相关问题，能够综合运用数学、自然科学、工程根底和专业是学问进展原理、波形和故障分析。目标2：娴熟把握相控整流电路、逆变电路、沟通调压电路以及直流斩波电路的输出电压、电流，交是流侧功率，交、直流侧谐波含量等重要电气量的计算方法。目标3：能够运用电力电子器件、电路中无源器件的工作原理，识别与推断变流技术相关问题的关键是环节，并能够基于科学原理和数学模型来正确描述变流技术简单问题。目标4：能够运用电力电子技术的学问和查阅文献，寻求变流系统相关的简单工程问题的两种以上解

任务 自选1.41.42.1M4 决方案，并对效率、谐波含量、功率因数等方面进展比照分析，总结出不同方案的优缺点及适用场合。

是 2.2三、课程内容序号 章节号

标题 课程内容/重难点电力电子技术进展历史，应用现状，介绍电力电子技术与节能

支撑课程目标

课内 课外教学方式学时 学时

课外环节第0章 第0章绪论21章/21章////管和晶闸管1.1电力电子器件通态平均电流。3 1.1 电力电子器件的特征，分类。M11讲授0.5作业/自学概述电力二极管的伏安特性，PN结的电荷存储效应，正向PN结的41.21.2电力二极管电导调制效应；电力二极管的主要参数；电力二极管的主要分M11讲授0.5作业/自学类。51.31.3晶闸管晶闸管的四层半导体构造，双晶体管模型，正反响原理，晶闸M1,M22讲授0.5作业/自学

M1技术关系本章重点难点：正向PN结的电导调制效应；晶闸管伏安特性；

讲授

0.5 自学62章762章72.182.293章103.1113.2123.313试验一144章154.1164.2174.32.1单相半波可控整流电路2.2单相桥式全控整流电路第3章三相可控整流电路三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路变压器漏抗对整流电路的影响锯齿波同步移相触发电路的定相与调整试验第4章有源逆变电路有源逆变的概念三相有源逆变电路逆变失败与最

管的关断和导通条件；晶闸管的静态特性和动态特性；晶闸管主要参数；晶闸管的派生器件。M1/2M1/2/讲授/0.5/作业/自学M22讲授0.5作业/自学////M12讲授0.5作业/自学M2,M32讲授0.5作业/自学M21.5讲授0.5作业/自学M33试验0.5撰写/试验电阻负载，阻感负载，续流。电阻负载，阻感负载，反电势负载本章重点难点：带大电感负载的三相半波可控整流电路；带大电感负载的三相桥式全控整流电路；变压器漏抗对整流电路的影响；晶闸管的触发电路的定相。电阻负载，自然换相点，电感性负载。电路构造，工作特点，两种触发方式，SCR电压波形，电阻负载与电感性负载波形比照，定量分析。换流重叠，换流重叠角，换相压降，DUd的计算，换流重叠角的计算。/////报告/M12讲授0.5作业/自学M2,M30.5讲授0.5作业/自学M21.5争论/翻转1作业/自学本章重点难点：产生有源逆变的条件，有源逆变电路的功率平衡关系及有关计算。直流电机的电动和发电反响制动两种状态，功率传递方向，产生有源逆变的条件，顺向串联。三相半波、三相全控桥式电路；逆变角，波形分析；功率平衡关系。逆变失败，逆变失败的缘由和危害，最小逆变角的限制。小逆变角的限制三相桥式全控整试验二 流及有源逆变电路的测试第5章整流电路

三相桥式全控整流电路的测试，三相桥式全控整流电路的有源逆变状态测试本章重点难点：电容滤波的三相不行控整流电路，沟通侧电流

M3 3

课堂试验 0.5

撰写试验报告第5章 的谐波和功率因数问题电容滤波的不20 5.1可控整流电路整流电路及谐21 5.2波和功率因数22 5.3 5.3专题报告第6章沟通电力

波形，直流侧串接平波电感的作用，沟通侧电流谐波特点和功率因数特点，功率因数公式及物理意义。承受大电容滤波，在直流侧不串接电感和串入电感两种状况下，直流侧电流id波形，以及变压器副边电流ia与ua波形及相位关系，两电流波形在轻载和重载时各有何变化；直流侧输出电压平均值的计算。谐波对电网产生的污染，非线性负载，畸变因数，位移因数，功率因数公式及物理意义，功率因数公式及物理意义；单相全控桥整流电路的位移因数、功率因数各与掌握角的关系；电容滤波不行控三相整流电路的沟通侧电流谐波特点和功率因数特点；整流输出电压、电流谐波。布置电能质量与电力电子技术专题，学生三人一组，对相关问题进展文献调研和技术争论，并上交专题报告。

/M1,M2 2

/ / /讲授 0.5 作业/自学M21讲授1M21讲授1M3,M4/专题报告14///M12讲授1.5M2,M32讲授0.5M33试验0.5专题报告预备及撰写23 章24 6.125 6.226 试验三

掌握电路单相沟通调压电路三相沟通调压电路三相沟通调压电路测试试验

本章重点难点：电感性负载单相沟通调压电路。电阻性负载；电感性负载，不同a角度范围的输出电压电流波形。三相沟通调压电路构造，触发方式，晶闸管的导通状况；沟通调功和电力电容器投切掌握。试验内容：触发电路的调试，三相沟通调压电路带电阻性负载，利用三相沟通调压电路实现三相异步电动机的软起动运行。

/作业/自学作业/自学撰写试验报告277章28277章287.1297.2307.3317.4327.5338章348.1358.2368.3378.4388.5门极可关断晶GTO电力晶体管GTR、电力场效应管PowerMOSFET绝缘栅极晶体IGBT驱动电路电力电子器件的保护第8章无源逆变电路及PWM掌握技术无源逆变根本原理及换流方式电压型逆变电路电流型逆变电路PWM掌握的基本原理PWM逆变电路

本章重点难点：GTO、PowerMOSFET、IGBT外特性，特点；电流驱动型，电压驱动型；常用PE器件的容量排队，常用PE器件的开关速度排队；晶闸管的驱动电路；PE器件的缓冲保护电路及作用。GTO的关断机理，动态特性，额定电流和关断增益参数，主要优点与缺点。电力晶体管GTR、电力场效应管PowerMOSFET特性构造等效电路，静态特性曲线，IGBT的主要特点。晶闸管的驱动电路；常用电力电子全控器件的驱动电路。外因过电压及浪涌吸取；吸取缓冲保护电路。本章重点难点：4种换流方式及典型用例；单相半桥逆变电路；单相桥式逆变电路；SPWM掌握方式。4种换流方式及各自的换流关断原理、典型用例。单相半桥、单相桥式和三相桥逆变电路的拓扑形式，掌握方式，输出电压波形及输出沟通电压有效值如何转变。单相半桥、单相桥式和三相桥逆变电路的拓扑形式，掌握方式，输出电压波形及输出沟通电压有效值如何转变。PWM面积等效原理，两电平和三电平PWM。PWM调制比，PWM掌握方式、输出电压波形及输出沟通电压有效

/ / / /M10.5讲授0.5作业/自学M10.5讲授0.5作业/自学M11讲授0.5作业/自学M21讲授1作业/自学M2,M31讲授1作业/自学////M11讲授1作业/自学M2,M32讲授1作业/自学M2,M30.5讲授0.5作业/自学M11讲授0.5作业/自学争论/翻转及掌握方法

值的转变。

M2,M3

1.5

0.5课堂

作业/自学39 章

第9章直流变换电路

本章重点难点：降压式〔包括带LC滤波〕和升压式直流斩波电/////M12讲授0.5M11.5讲授0.5M3,M4/专题报告14M33试验0.5路；单端正激式直流变换电路；单端反激式直流变换电路。40 9.1

根本斩波电路 降压式〔包括带LC滤波〕和升压式直流斩波电路。

作业/自学41 9.242 9.343 试验四四、考核方式

单端间接式直流变换电路专题报告直流斩波电路及PWM掌握

间接式直流变换电路的一般构造；单端正激式直流变换电路，磁通复位；单端反激式直流变换电路。布置抽油机变频掌握与电力电子技术专题，学生三人一组，对相关问题进展文献调研和技术争论，并上交专题报告。试验内容：用运放等分别元器件设计并搭建脉宽调制波发生电路；用全控器件构成直流斩波电路，向直流电动机供电作斩波调速运行；转变PWM掌握脉冲占空比调整电机转速；测试斩波电路的掌握特性和直流电机的调速特性。

作业/自学专题报告预备及撰写撰写试验报告序号 考核环节 操作细节 总评占比1、每周布置1~21、每周布置1~21道题以上；2、成绩承受百分制，依据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分；3、一学期有2-3次课堂测试，考核学生的过程性学习的状况；4、考核学生对电力电子技术根本学问的把握力量，学生综合运用所学学问分析问题、解决问题的力量题型主要有作图、分析和计算题；5、考核学生在翻转课堂的具体表现，要求每个小组明确分工，每位学生都要具体负责一局部讲解争论任务，并依据表20%现进展考核；6、对于学生自学环节：在布置寻常作业时，留3-5道后续章/节的自学题目，并在评阅寻常作业时也对自学题目完成情况评分，计入寻常成绩。1、本课程12个学时试验，共四次试验。2、成绩承受百分制，依据试验完成状况评分。3、考核学生对电力电子技术学问的应用力量，能够依据用户需求确定设10%计目标，从技术角度优选解决方案获得有效结论。1及课堂测试试验专题报告

1、撰写一次《电能质量与电力电子技术》以及一次《抽油机变频掌握与电力电子技术》的专题报告。2、专题报告为学生三人左右一组，通过运用电力电子技术的学问和文献查阅，明确简单工程问题，找出多种解决方

20%案，通过影响因素的分析得到相应的结论，撰写报告。4期末考试1、闭卷考试，成绩承受百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对电力电子技术根本学问的把握力量，学生综合运用所学学问分析问题、解决问题的力量，题型主要 50%有作图题、分析题、计算题等。五、评分细则序号 课程目标 考核环节寻常作业、自学及课堂测C-及课堂测C-独立思考、按时完成，作图比较标准，解题思路比较清楚、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。试D-作业抄袭，未能按时完成，作图不标准，解题思路混乱。2M1期末考试75%〔见试卷评分标准〕寻常作A-独立思考、按时完成，作图标准，解题思路清楚、步骤完整、格式合理、答案准确。3M2业、自学及课堂测40%B-独立思考、按时完成，作图比较标准，解题思路比较清楚、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，作图比较标准，解题思路比较清楚、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。试D-作业抄袭，未能按时完成，作图不标准，解题思路混乱。4M2期末考试60%〔见试卷评分标准〕A-按时提交试验报告，数据分析符合标准，结论无误。5M3试验20%B-按时提交试验报告，数据分析根本标准，结论根本正确。C-数据分析过程中存在根本公式应用问题或者无法分析试验中的具体波形。D-发生安全事故。A-能娴熟运用科学原理，正确识别简单电力电子技术领域的关键环节。娴熟、准确应用科学原理，建立数学模型正确描述变流技术简单问题。B-较娴熟运用科学原理，较好识别简单电力电子技术领域的关键环节。较准确应用相关科学原理，建立数6M3专题报告80%学模型较准确描述变流技术简单问题。C-科学原理把握程度稍好，仅能局部识别简单电力电子技术领域的关键环节。相关科学原理学问把握程度稍好，能建立数学模型描述变流技术简单问题，但存在少量缺乏。D-科学原理把握程度一般，仅能识别简洁电力电子技术领域的关键环节。相关科学原理学问把握程度一般，能建立数学模型描述变流技术简单问题，但存在较多缺乏。

大致占比 评分等级A-独立思考、按时完成，作图标准，解题思路清楚、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，作图比较标准，解题思路比较清楚、步骤比较完整、格式合理、答案准确。25%7 M4 专题报告 100%评分等级说明：

E-科学原理把握程度差，不能识别电力电子技术领域的关键环节。相关科学原理学问把握程度差，不能建立数学模型描述变流技术简单问题，结论也不正确。A-阅读文献9篇以上，找出3种以上的解决方案，并能清楚地描述各方案。不同解决方案比照分析清楚，归纳全面正确，结论正确。B-阅读文献7篇以上，找出3种解决方案，并能较清楚地描述各方案。不同解决方案比照分析较清楚，归纳全面，结论正确。C-阅读文献5篇以上，找出2种解决方案，并能清楚地描述各方案。不同解决方案比照分析一般，归纳全面，结论较正确。D-阅读文献3篇以上，找出2种解决方案，并